[发明专利]水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法

说明书

本申请涉及一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，发电机机组上设置有同步信号传感器，发电机机组定子内壁安装感应电势传感器和空气间隙传感器,数据采集装置实时采集、存储和分析感应电势传感器电压信号、空气间隙传感器信号、发电机机组励磁电流信号，结合同步脉冲信号，数据采集装置通过比较相同发电机机组工况下同一转子磁极不同时刻感应电势波形形状变化和/或比较同一时刻空气间隙相近转子磁极的感应电势波形形状变化，监测各转子磁极匝间工作状态，当感应电势波形形状变化量超过设定的报警限值时，判断该转子磁极存在匝间短路故障。本申请安装方便、灵敏度高、不受机组工况变化影响和不同转子磁极原始安装空气间隙差异性影响。

技术领域

本申请涉及一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法。

背景技术

水轮发电机转子绕组匝间短路故障是水轮发电机常见故障，在水电机组上时有发生，严重的匝间短路可能导致水轮发电机异常停机。常见的传统转子绕组匝间短路故障诊断方法有直流电阻比较法、交流阻抗和功率损耗法、交直流分压电压法等离线诊断方法。这些方法均存在诊断方法落后、实时性差、过程耗时较长，且只能在停机时进行，旋转时产生的动态匝间短路故障也可能无法检测。

近年来，水轮发电机转子绕组匝间短路在线诊断技术时有报道。如水轮发电机励磁电流诊断方法，通过比较理论励磁电流和实际监测励磁电流的差异程度来判断，但由于机组存在匝间短路时励磁电流变化相对值较小，且影响励磁电流的因素除匝间短路外还有转子线圈温度、机组运行工况等，因此在诊断的灵敏度和可靠性方面均存在不足。

基于检测线圈在不同磁极处感应电压的幅值差异来在线监测诊断水轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法是目前比较有效的一种方法。基于检测线圈在不同磁极处感应电压的幅值差异可以诊断水轮发电机的转子绕组匝间短路故障。但这种方式无法解决由于不同磁极处空气间隙差异以及不同工况导致不同磁极处感应电压幅值差异变化，因此在诊断的有效性和灵敏性方面存在不足。另外检测线圈在现场的安装也相对麻烦。

发明内容

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种安装方便、灵敏度高、不受机组工况变化影响和不同转子磁极原始安装空气间隙差异性影响的水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时智能诊断方法，提高水轮发电机转子绕组匝间短路的实时监测和智能诊断水平。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障实时在线诊断方法，发电机组上设置有传感器，其特征是在发电机机组定子内壁安装感应电势传感器和空气间隙传感器, 数据采集装置与感应电势传感器、空气间隙传感器、同步信号传感器、发电机机组励磁电流信号均连接，数据采集装置实时采集、存储和分析（监测）感应电势传感器输出的电压信号、空气间隙传感器信号、反映发电机机组工况的发电机机组励磁电流信号，结合同步信号传感器同步脉冲信号，数据采集装置可以定位每一个磁极的感应电势波形，通过比较相同工况（相同励磁电流电压）下同一磁极在不同时刻（例如历史上的样本数据与当前数据）感应电势波形形状变化，或比较同一时刻空气间隙两个相邻磁极的感应电势波形形状变化，灵敏监测各磁极匝间工作状态，通过感应电势传感器感应电势波形形状变化情况，可以判断匝间短路的严重程序和恶化趋势。当感应电势波形形状变化量超过设定的报警限值时，判断该转子磁极存在匝间短路故障。

在发电机机组运行过程中，数据采集装置同步采集感应电势传感器输出的电压信号、空气间隙传感器输出的空气间隙信号和反映发电机机组工况的励磁电流信号。

作为优选，本申请的感应电势传感器采用霍尔原理，感应电势传感器表面采用绝缘树脂浇注，感应电势传感器自带（长度根据实际需要设置，例如10米）信号电缆，采用粘贴方式固定在定子铁芯内壁，信号电缆通过定子上部的通风孔引出，再通过端子箱连接至数据采集装置。