轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机及其匝间短路故障抑制研究EI北大核心CSCD

针对传统分数槽集中绕组永磁容错电机相间隔离能力弱、匝间短路故障抑制能力不足的问题,该文提出一种轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机。该电机各相绕组沿轴向独立排布,实现了相间的电、磁、热及物理隔离。首先,介绍轴裂相整数槽集中绕组电机的基本结构,阐述其工作原理,分析其电磁性能。然后,理论分析该轴裂相整数槽集中绕组永磁电机匝间短路故障的抑制机理。在考虑绝缘接触电阻变化的基础上,将所提轴裂相整数槽集中绕组永磁电机与传统分数槽集中绕组永磁电机在不同接触电阻情况下的故障电流、损耗和温升进行对比和分析。研究表明,相比于传统分数槽集中绕组永磁容错电机,该文所提轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机在故障的各个阶段,其匝间短路故障的严重性均较低,并且故障对健康相的影响很小,实现了从电机结构上抑制和隔离匝间短路故障的目的。最后,加工一台轴裂相整数槽集中绕组永磁电机样机,完成对样机匝间短路电流和故障温升的测试,实验结果与理论分析和仿真结果一致,证明了上述分析的正确性。     

直驱永磁电机绕组匝间短路故障研究

直驱永磁电机包括旋转结构与直线结构,其电磁负荷高,直接与负载相连接,电机的可靠性运行对系统安全非常重要,绕组匝间短路故障是其中一种重要的影响因素。本文以直驱永磁直线电机（PMLM）为研究对象,基于有限元方法分析了初级绕组匝间短路故障对电机性能的影响。首先介绍了直驱PMLM的拓扑结构与气隙磁场,分析了匝间短路对相电流与短路电流的影响,然后计算了短路匝数、短路位置对电机性能的影响,包括三相电流、短路电流、平均推力与推力波动,最后总结了匝间短路故障对PMLM性能的影响,为直驱系统的故障诊断与容错运行提供理论支持。     

星–三角接法的多层绕组分数槽永磁电机谐波磁动势分析

为解决分数槽永磁电机电枢绕组磁动势中存在高幅值低次谐波这一难题,该文对多层绕组采用星-三角(Y-(35))接法的分数槽集中绕组永磁电机进行理论分析,推导出适用于任意匝数比例、机械角度差的谐波磁动势计算方法,并由三相电机推广到m相分数槽永磁电机。基于该方法,该文进一步以10极12槽分数槽永磁电机为例,研究如何利用Y-(35)接法的多层绕组结构抑制高幅值低次谐波磁动势的方法,并给出其绕组匝数比例、偏移角度的关系表达式。最后,利用有限元软件建立不同绕组层数、不同接法的三相10极12槽永磁电机的二维有限元模型。仿真结果表明,当多层绕组分数槽永磁电机采用给定的绕组匝数比和偏移角度的Y-(35)接法绕组时,可以有效抑制低次高幅值谐波,减少分数槽永磁电机中铁心和永磁体涡流损耗,提高电机的运行性能。     

转子结构对低谐波星–三角绕组永磁电机性能影响研究

分数槽永磁电机内部存在大量谐波磁动势,此类磁动势相对于转子异步运行,造成分数槽永磁电机的损耗增加、性能下降。针对这一难题,通过对定子绕组的优化,设计了一套星–三角(Y-Δ)绕组接法以消除高幅值低次谐波。继而基于有限元方法,针对定子侧采用双层、四层Y-Δ接法,转子侧采用表贴式、径向式、切向式、“V”形4种结构的10极12槽分数槽永磁电机进行研究。比较不同拓扑结构对分数槽电机的空载反电动势、齿槽转矩、弱磁性能、过载性能和效率等电机性能的影响。分析结果表明,当永磁电机定子侧采用四层Y-Δ接法、转子侧为切向式拓扑结构时,不仅可以减少永磁体使用量、节约电机的制造成本,还可以提高电机性能,为分数槽永磁电机的拓扑结构提供了一种新的选择。     

基于模糊神经网络的电机定子绕组匝间短路故障的在线诊断

介绍了三相交流电机定子绕组匝间短路故障诊断的基本原理．三相交流电机定子绕组发生匝间短路故障时，三相电流派克矢量模的轨迹会发生变化，其几何形状可确定故障相及其严重程度．通过频谱分析提取故障特征因子并综合考虑负载、三相输入电压不平衡度的变化情况，构建基于模糊神经网络的短路匝数诊断模型，可以进一步确定短路绕组的匝数．试验结果证实了该方法的有效性．     

匝间短路故障对永磁同步电机定子侧电流影响分析

定子绕组的匝间短路故障是永磁同步电机最为常见的故障之一,故障发生时被短路部分绕组中将会产生较大的电流,这将对电机的安全运行造成巨大威胁。为实现匝间短路的故障诊断,将分析匝间短路故障对电机定子侧电流的影响。通过有限元仿真和试验测试获取不同匝间短路严重程度下的定子侧电流,从电流不平衡度、负序电流和小波能量谱三个角度分析匝间短路故障对电机定子侧电流的影响。分析结果表明,当短路匝数增加、故障点接触电阻减小时,电流不平衡度、负序电流和小波能量谱中的D1频段能量变化率都将增大。因此,这三个指标的增加可以作为匝间短路故障的判断依据。     

线间补偿型匝间短路故障自动容错永磁同步电机故障位置检测方法

定子绕组匝间短路故障是永磁同步电机(PMSM)最常见的故障之一。该故障会造成三相电流不平衡,输出转矩剧烈波动,输出能力下降。故障严重时,过大的短路电流会烧毁绕组。为了解决匝间短路故障产生的问题,课题组此前提出了一种具有匝间短路故障自动容错能力的PMSM。针对该特种电机,提出了一种匝间短路故障位置的检测方法。介绍了电机的特殊结构,并通过数学模型推导出利用电机漏磁路特性和原有定子线圈判别故障线圈所在相的方法。使用ANSYS软件建立电机有限元模型,对电机不同匝间短路情况进行仿真,验证了该检测方法的正确性。     

双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特征提取

分析了双馈风力发电机定子绕组匝间短路的故障机理,建立了定子绕组匝间短路数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真得到了发电机定子绕组匝间短路故障发生时的定子三相电流和匝间环流。研究结果表明:从定子三相电流波形中难以分辨轻微匝间短路;而通过分析不同故障情况下定子电流Park矢量椭圆长半轴和短半轴的长度发现,Park矢量椭圆离心率能够灵敏反映故障并预估故障程度,因此,认为Park矢量椭圆离心率可以作为定子绕组匝间短路故障诊断的特征参量。     

永磁同步电机定子匝间短路故障阻抗参数分析

分析了正常和匝间短路故障状态下永磁同步电机(PMSM)等效电路模型,建立了PMSM的有限元分析模型,提出了故障状态下故障匝和正常匝电感的计算方法,得到了电机绕组电感、电流和输出转矩等参数与短路匝数的关系。分析结果表明故障状态下的转矩波动变大而平均值基本不变;三相绕组电流都会增加而发生短路故障的绕组相电流的增加幅度远大于正常相,短路电流随短路匝数的增加而减小;正常相的绕组电感基本不变,而故障相的绕组电感和短路匝的电感与短路匝数的平方有关。     

永磁同步电机匝间短路故障特征量的分析

为了在早期监测出永磁同步电机发生了相带第一匝短路故障,利用有限元法,对永磁同步电机绕组相带第一匝短路故障的特征进行了研究。首先介绍了电机的设计参数及绕组结构,其次运用Ansoft软件建立了永磁电机模型,通过对短路故障前后电机电流波形、谐波含量的分析,及特征量随电机转速和负载变化的演变规律,找到了电机发生相带第一匝短路故障的特征,为永磁同步电机发生相带第一匝短路故障的诊断供了理论依据。     

接地异常引起的设备故障分析处理

以一起变电站接地异常引起的设备故障为例,分析了造成设备故障的原因,提出下一步急需对所有变电站接地网开展普测和开挖检查工作,对锈蚀严重、接地电阻超标的立即进行接地网改造等针对性防范措施,有效避免因接地异常引起设备损坏事件的重复发生。     

应用电弧特性的单端线路故障定距算法

线路故障定距一直是电力系统重要而难于解决的课题。针对传统单端故障定距算法信息量不足的缺陷,文章提出了一种利用故障电弧特性的单端故障定距算法。该算法仅利用线路一端的电压、电流采样值,且不受故障点位置、故障发生时电源相位等的影响。数值仿真试验和模拟试验的结果表明该算法有较高的准确度。     

金属氧化物避雷器故障类型比较研究及事故分析

通过分析研究常见的各类金属氧化物避雷器故障事故,全面系统地总结了不同故障类型的特点以及故障检测步骤。以一起±800 k V直流换流站避雷器故障为研究对象,还原故障经过,通过保护动作分析和现场试验,确定了故障位置;根据解体检查分析,结合避雷器故障特点,发现故障是由于避雷器积污严重引起阀片劣化,造成电阻片缺陷、沿面绝缘不良。避雷器在承受电压时产生局部过热引起热崩溃,造成避雷器内部击穿。通过研究污秽引起避雷器劣化的机理,提出了防污措施,经过实际工程验证,所提出的措施可有效改善积污情况。     

新型接地故障指示器的设计

通过对中性点不接地配电网结构的分析,提出了可以利用线路零序电流幅值的大小进行故障区段指示。通过对相电流采集模块、零序电流合成模块以及各自模块的电源供给部分的详细介绍,设计了一种基于零序电流的新型接地故障指示器,并利用ATP-MATLAB仿真软件进行了仿真分析。     

故障树分析法在故障预测中的应用

用故障树方法对油断路器系统进行故障分析,能够清晰发现对顶事件发生影响最大的因素,为农网故障提前预测和故障预防工作提供指导,给大型复杂系统的故障诊断提供了一种有力的工具,在工程上有广泛的应用前景。     

一种暂态分量故障测距方案

超高压线路故障产生的周期性高频暂态分量在频域上表现为一系列谐波形式,在分析暂态频率特征的基础上,提出了一种基于暂态分量的单端故障测距方案,并分析了电源侧和故障点反射系数对测距结果的影响,针对实际应用中存在的若干问题给出了相应的对策。该方案计算简单,不受故障时刻、运行方式等因素的影响,ATP仿真和M atlab分析验证了该方案有效性。     

基于回路直流电阻测量的输电线路单相接地故障离线故障定位

首先基于线路绝缘电阻测量进行故障检测和诊断——识别故障类型和故障相,然后针对发生率最高的单相接地故障,提出基于回路直流电阻测量的离线故障定位方法.定位前先对线路直流电阻和大地回路电阻进行测量,随后考虑接地电阻影响,分别利用故障相构建两回独立电压方程组,通过求解方程组计算故障距离.基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型进...     

故障电流转移型MMC的通用故障电流计算方法

直流电网作为风电和光伏等新能源汇集的有效手段,其故障电流的计算对设备选型、保护设计、参数优化等工作具有重要意义.首先对需要源侧和网侧配合的故障清除方案进行特性分析,介绍了故障电流转移型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的基本原理.然后结合其故障穿越的具体过程,提出了一...     

基于故障电流信息综合分析的分布式单相接地故障测距方法

在分析输电线路故障电流特性的基础上,提出利用不同检测点故障电流零序分量之间的偏离度和故障电流行波的第一个波头能量综合判断故障区间的方法,分析了检测点在不同的安装位置时其检测到故障行波及其反射、折射波的对应关系,并提出分布式单相接地故障测距系统故障所需检测点的数量及安装位置的要求,最终根据故障区间,选择对应的测距方程,从而得到故障点位置.仿真实验表明此分布式故障测距方法测距精度较高.     

基于故障录波数据的变电站故障分析系统

利用故障录波与保护信息,通过信息收集、筛选、融合,提取出能够直接反映事故特征的关键信息呈现给变电站运行值班人员,运行人员依据信息可进行事故分析;将故障和非故障设备关键信息进行综合,便于事故分析和处理;将变电站事故的初判信息按照其重要程度进行筛减和分类,将最重要的信息第一时间传送给调度中心,调度人员可以及时获得直观、有价值的信息,对电网的运行作出快速合理地调整,为电网的安全控制提供有效手段.