[发明专利]一种发电机冲击过电压预测方法

摘要

本发明公开了一种发电机冲击过电压预测方法，其特点是通过构造发电机有源暂态电路模型，用发电机有源暂态电路等效实际运行的发电机，实时监测发电机入口端的冲击过电压，再现重构冲击过电压，重构的冲击过电压作为发电机有源暂态电路的入口冲击电压源，求解发电机有源暂态电路与冲击电压源构成的网络暂态电路，预测发电机定子绕组过电压分布情况和过电压对发电机的冲击危害程度，完成大型发电机在冲击过电压的越限报警任务，即对操作过电压或雷击过电压下的绝缘安全预测与评估。

主权项

1、一种发电机冲击过电压的预测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)构造发电机有源暂态电路模型采用电机理论中的电路、磁路计算方法，计算出一根定子线棒导体切割转子磁场感应的交流基波电动势为E(t)＝2.22fФ1 (1)其中f＝Pn/60，n为同步发电机转速；P为同步发电机磁极对数；Ф1为发电机定子每极基波磁通。定子线棒导体中的感应电动势ex(t)在时间上的相位差由电机理论中的槽电动势星形图获得ex(t)＝E(t)sin(ωt-n*α) (2)其中n*为定子槽号数，α为槽距角，ω为工频角频率。当第n*定子槽嵌入的绕组线棒被等分成m段，计算出发电机有源暂态电路模型中的分段线棒导体中的感应电动势为$e\left(t\right)=\frac{2.22\sqrt{2}f{\phi }_1}{m}\sin (\mathrm{\omega t}-n^{*}\alpha )---\left(3\right)$ 对每种发电机运行工况计算出发电机有源暂态电路模型电气参数R、L、C、e(t)值，R为发电机定子线棒单元长度导体电阻，L为发电机定子线棒单元长度导电电感，C为发电机定子线棒单元长度导体对地电容，存贮在发电机有源暂态电路模型数据库中，减少在线计算的工作量；(2)实时监测发电机入口端的冲击过电压，再现重构冲击过电压源实时监测大型发电机入口端三相线路上的冲击电压波[Ua(t)，Ub(t)，Uc(t)]$U=[U_1\left(t\right),U_2\left(t\right),···,U_i\left(t\right),···U_n\left(t\right)]$ $=\left[\begin{array}{cccccc}{U}_{a1}\left(t\right)& U_{a2}\left(t\right)& ···& U_{\mathrm{ai}}\left(t\right)& ···& U_{\mathrm{an}}\left(t\right)\\ U_{b1}\left(t\right)& U_{b2}\left(t\right)& ···& U_{\mathrm{bi}}\left(t\right)& ···& U_{\mathrm{bn}}\left(t\right)\\ U_{c1}\left(t\right)& U_{c2}\left(t\right)& ···& U_{\mathrm{ci}}\left(t\right)& ···& U_{\mathrm{cn}}\left(t\right)\end{array}\right]---\left(4\right)$ Ui(t)为大型发电机定子三相(A、B、C)出线端处的冲击电压集合，由于现场采集到的暂态过电压Ui(t)只能为离散波形，通过数学方法(插值，拟合)，搜索其波峰与陡度，重构冲击过电压源的函数G(t)，通过重构的冲击过电压作为发电机有源暂态电路的入口冲击电压源，完成发电机有源暂态电路与冲击电压源构成的网络暂态电路；(3)求解发电机有源暂态电路与冲击电压源构成的网络暂态电路根据网络暂态电路，建立暂态网络节点电压状态方程YnVn＝Jn (5)式中$\left\{\begin{array}{c}{Y}_n={\mathrm{AYA}}^T\\ J_n=-{\mathrm{AYV}}_g\end{array}---\left(6\right)\right.$ 其中系数矩阵Yn为暂态网络的节点导纳矩阵，其矩阵元素以发电机有源暂态电路的电气参数(R、L、C)组成，A为暂态网络拓扑关联矩阵，AT是A的转置矩阵，Vn为发电机有源暂态电路的网络节点电压向量，Jn为暂态网络节点电流源向量，它由独立电压源的诺顿等效电流向量AYVg表示，Vg由发电机有源暂态电路模型中的感应电动势e(t)组成，在暂态过程计算中，采用计算机数值求解方法，用时间步长Δt对暂态网络节点电压状态方程进行离散处理，计算出等效冲击电压源G(t)作用下，在t＝Δt、t＝2Δt、......时刻大型发电机绕组上的过电压；(4)预测冲击过电压对发电机危害程度根据计算出的发电机绕组过电压结果，绘制冲击过电压在发电机绕组上的分布图，设置冲击过电压的越限值，通过图像识别技术，对可能突发绝缘事故的区域进行搜索，预测可能发生绝缘事故的隐患点：绝缘损伤或击穿，诱发局部放电事故，完成大型发电机在冲击过电压的越限报警任务。