区分发电机不对称运行和定子绕组匝间短路的故障检测

为了有效检测和辨识发电机定子绕组匝间短路故障,应用交流电机绕组理论分析了定子绕组匝间短路时并联支路感应电动势的频率、幅值和相位以及转子绕组感应电动势的谐波特征.以试验所用的故障模拟发电机为例,分别对发电机不对称运行和定子绕组匝间短路进行了故障特征计算.发现在发电机不对称运行和定子绕组小匝数匝间短路不断恶化时,发电机励磁...     

核电汽轮发电机定子短路故障下阻尼绕组电磁力研究

为了研究大型核电汽轮发电机运行时由阻尼绕组电磁力引起的阻尼绕组振动损坏现象,本文建立了核电汽轮发电机二维电磁场-路耦合数学模型,并结合洛伦兹力原理对一台1407MW核电汽轮发电机额定负载运行与定子短路故障运行时阻尼绕组所受的电磁力进行深入的研究。考虑齿槽效应、磁极形状及定子电枢电流等相关因素对阻尼绕组电磁力的影响,准确计算了额定负载运行、单相短路故障、两相短路故障以及三相短路故障运行工况下阻尼绕组的电磁力,并分析了额定负载和不同故障工况下电磁力的分布规律及对阻尼绕组的损害程度。研究结果表明:定子单相短路故障下阻尼绕组的损害最大,三相短路故障下阻尼绕组的损害最小。     

基于并联支路环流特征的转子匝间短路故障识别

汽轮发电机转子绕组匝间短路是一种常见的发电机故障,为了对其进行状态监测和故障识别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障识别方法。通过分析汽轮发电机正常运行及转子匝间短路故障运行时各参数的变化,得到了定子绕组并联支路电压差和环流特性,即理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子匝间短路故障导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电压差和环流,其大小和分布与短路严重程度呈对应关系。最后,实测了MJF-30-6型故障模拟发电机正常运行及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本符合。     

极端不利工况下汽轮发电机励磁绕组短路故障危害性评估

针对存在励磁绕组匝间短路故障的汽轮发电机组,分析了励磁绕组匝间短路故障对汽轮发电机主磁场中相关谐波含量的影响,指出了强励极端工况下造成的发电机气隙磁场畸变程度更为严重.随后以一台300 MW汽轮发电机为例,通过有限元电磁暂态仿真,分别在发电机空载工况和额定负载工况下模拟了不同程度的励磁绕组匝间短路故障,分析了空载误强励、额定负载误强励以及电网不同程度三相短路引起的强励等三种典型工况的定子绕组环流和不平衡磁拉力,确定了对发电机危害最大的强励状态.该研究可以为带病运行的汽轮发电机提供安全风险评估和维修决策支持,也反映出安装高灵敏度的励磁绕组匝间短路在线监测装置的必要性.     

自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法

定子接地故障是大型水轮发电机中最为常见的故障类型,有效的接地故障定位方法能够缩短故障排查时间,提高供电可靠性。现有定位方法未考虑负载工况下电枢反应对绕组电压分布的影响,该文基于对电枢反应机理的深度研究,得出不同负载工况下定子绕组电压与空载情况下定子绕组电动势分布规律相同的结论。据此,该文提出自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法。根据空载情况下发生接地故障时中性点电压和故障绕组电压间的幅值相位关系构建故障评价函数,并依据机端电压的实际测量值确定实时工况下的故障绕组电压分布形式,对故障评价函数进行调整。在故障绕组上设置虚拟故障点并计算各点对应的故障评价函数,将其极小值对应的点定义为故障定位结果。在PSCAD/EMTDC中搭建水轮发电机的准分布参数模型进行仿真验证,仿真结果表明所提定位方法在不同的故障场景和运行工况下均能准确定位故障位置,为故障检修提供参考。     

发电机转子绕组匝间短路故障的动态检测

阐述了发电机转子绕组匝间短路故障的产生原因和发电机转子绕组匝间短路故障的检测方法．其中，在发电机气隙中装设微分探测线圈，实现对发电视转子绕组匝间短路故障的动态检测．这一方法，克服了其它检测方法的不足和缺陷，可对发电机转子绕组在工况下的状况进行实时跟踪检测，及早发现匝间短路故障．该文对这一方法的实践进行了较为详细的分析、说明和叙述。装设微分探测线圈，具有简单易行、经济、安全可靠的特点，是一项必备的检测手段，应全面推广实施，确保发电机的安全可靠运行。     

双绕组高压发电机外部故障仿真模型

建立了双绕组高压发电机的详细电路分析数学模型。模型可以用来分析双绕组高压发电机的稳态运行、外部相间故障或接地故障。采用理论分析方法计算了高压发电机的两套三相定子绕组的自感和互感，并且以11MW、45kV的双绕组高压发电机为模型，给出了稳态运行和故障时的仿真结果。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。     

单元件发电机内部短路保护的研究

本文依据在０．６３ＭＷ、４５ＭＷ、３２０ＭＷ等各型水轮发电机上的真机试验和运行资料，分析和计算了各种运行工况下的不平衡电流和短路事故中的故障电流，提出了以发电机中性联线零序电流为判据，对各种内部短路事故和定子绕组开断，气隙严重偏移故障进行高灵敏度的综合保护，并为这种单继电器式发电机内部短路保护系统提出了适用于工程应用的完善的整定计算和校验方法。     

双绕组高压发电机外部故障仿真模型

建立了双绕组高压发电机的详细电路分析数学模型。模型可以用来分析双绕组高压发电机的稳态运行、外部相间故障或接地故障。采用理论分析方法计算了高压发电机的两套三相定子绕组的自感和互感,并且以11 MW、45 kV的双绕组高压发电机为模型,给出了稳态运行和故障时的仿真结果。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。     

海洋核动力平台发电机定子绕组单相接地故障风险分析与实时定位

海洋核动力平台发电机不同运行工况下直连线路对地电容的变化将影响接地故障电流,基于发电机3次谐波电压特征,提出一种无需外加设备的直连线路对地电容实时求解方法.利用故障分量原理在计及基波和3次谐波情况下求解接地故障电流,并依据实时故障风险自适应决定保护出口方式.为缩短故障检修排查时间,构建故障绕组电势与故障相电势满足的几何...     

基于无功相对偏差的无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断新判据

为了寻找到在线识别无刷励磁同步发电机转子匝间短路故障的新方法,通过对同步发电机发生转子绕组匝间短路后电磁特性和电气参量的变化进行分析,根据故障发生后励磁电流增加而无功输出量却相对减少的特征,提出了利用计算和测量故障前后发电机输出无功相对变化率,作为识别无刷励磁同步发电机转子匝间短路故障严重程度的一个较为实用的方法。利用发电机动态模拟试验机组,进行了相关的试验验证。     

同步发电机定子绕组内部故障数值分析

对研究发电机内部故障的不同分析方法进行比较, 应用场路耦合法对发电机定予绕组内部故障建模。利用发电机动模实验研究方法,验证该模型的正确性。并基于快速傅里叶变换和小波变换技术,对不同运行工况下同步发电机定子绕组内部匝间短路故障的时频稳态和暂态特性进行相应的数值分析。数值分析结果表明不同励磁条件、不同负载、不同位置的定子绕组内部匝间短路具有不同的电气故障特征,要实现良好的同步发电机定子绕组内部保护必须综合考虑各种影响因素。这给发电机定子绕组的内部故障诊断和保护提供更多的理论和实验依据。同时通过实验分析表明,不同的同步电机发生内部故障时其故障规律可能有所不同。     

同步电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应仿真分析

为了得到同步发电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应特征,实现设备的早期维护,文章以一台凸极同步发电机为例搭建“场-路”耦合模型,分析了同步发电机定子匝间短路的电流、电压、损耗及绕组电磁力的分布规律,并将结果导入Workbench仿真平台,利用“电磁-热”、“电磁-结构”耦合方法求取了同步发电机故障前后的温度及力学响应(总体变形、等效应变与等效应力)变化特征。分析得到故障后电机定子绕组的温升已对附近槽绕组温度产生了影响,受力及易形变部位集中在定子端部绕组以及端部绕组与直线段连接的部分。文章为同步发电机的预防性绝缘制造以及定子绕组匝间短路故障检测和诊断技术提供了依据。     

Smoothing of Wind Power Fluctuations for Permanent Magnet Synchronous Generator-Based Wind Energy Conversion System and Fault Ride-through Consideration

Due to the increment of penetration level of wind power generation, output power fluctuation is one of the most important issue's that can destabilize the power system operation. This article mainly deals with the smoothing of the output power fluctuations of a wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator and fault ride-through enhancement during a grid fault. The concerned wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator adopts an AC-DC-AC converter system. The proposed control method limits the wind energy conversion system output power by adjusting the pitch angle of the wind turbine blades when wind speed is above the rated wind speed. In the grid-side converter, a fuzzy logic controller is used to determine the torque reference for which the kinetic energy stored by the inertia of wind turbine can smooth the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator. Also, the DC-link voltage, controlled by the grid-side inverter, is adjusted in accordance with the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator using a voltage smoothing index. Moreover, in this aticle, the proposed method ensures that the wind turbine stays operational during grid faults and provides fast restoration once the fault is cleared. To show the effectiveness of the proposed method, simulations under different conditions have been performed by using MATLAB/Simulink® (The Math Works, Natick, MA, USA).     

同步发电机转子匝间短路故障时励磁电流谐波特性分析

发电机正常运行时，电枢反应磁场与转子同步旋转，转子绕组不会感应附加谐波电流。当发生转子匝间短路故障时，气隙主磁场出现谐波，通过分析各次谐波的电磁特性，得出当谐波次数与发电机极对数满足一定关系时，电枢反应磁场与转子不同步旋转，从而在转子绕组中感应附加谐波电流，并给出谐波频率与气隙主磁场谐波次数、发电机极对数、转子机械转数的关系表达式。实测了MJF-30-6型同步发电机转子匝间短路故障时的励磁电流数据，结果表明，理论分析是正确的。     

基于多源信息融合的同步发电机转子绕组匝间短路故障识别

转子绕组匝间短路是同步发电机中一种较为常见的故障,随着故障的发展会对发电机的安全运行造成威胁。针对该故障在早期时不易检测的情况,将多源信息融合理论应用到同步发电机的转子绕组匝间短路故障识别中。根据同步发电机特点及传感器情况,分析并选择合适的短路故障特征量作为证据体。将发电机中的多组故障特征证据体依据证据理论进行融合,得到高置信度的故障判定结论。同时进行同步发电机故障实验,与单特征量作对比验证了多源信息融合在发电机转子绕组匝间故障识别中的有效性。实验结果表明,该方法减少了单一传感器不确定性的影响,提高了故障识别准确性。     

风电场故障特性仿真研究

在DIgSILENT/Power Factory中构建了含风电场的电力系统仿真模型,对由恒速异步风电机组和双馈异步风电机组构成的风电场的故障特性及其影响因素进行了仿真研究,对比分析了不同类型的风电机组与相同容量的同步机组的故障特性的异同。仿真和分析结果表明：不同类型的风电场在系统故障时提供的短路电流不同,并远小于相同容量的同步机组所提供的短路电流,因此可以在短路电流过大的地点建设相同容量的风电场而不是传统的火电厂;在含风电场的配电网中,要考虑风电场对继电保护的影响,在风电接入系统的可研阶段不能简单将风电场视为相同容量的同步机组进行研究。     

分布式发电中的虚拟同步发电机技术

随着分布式电源渗透率的不断提升,常规的分布式并网发电控制技术将会使得电网的稳定性问题越发严峻,虚拟同步发电机技术因其能够改善电网稳定性而成为研究的热点。首先介绍了同步发电机频率及电压控制的机理,接着介绍并分析了现有的两大类具有典型性的虚拟同步发电机技术方案及其控制原理,最后对虚拟同步发电机技术的发展方向进行了展望。     

A linear synchronous generator with a power of 30 kW for wave-power engineering

A floating buoy absorber that allows direct conversion of wave energy into electricity using a linear generator is a simple, but promising, device for conversion of wave energy. Results of studies of direct conversion of wave energy using a moored floating point absorber and linear synchronous generator are considered in this paper. The average power and performance of a linear synchronous generator have been determined for a significant wave. An algorithm for calculations of equivalent frequencies and emf amplitudes has been suggested for a modular design of the linear synchronous generator. The analytical expressions and dependences to determine the number of pole pairs and modules, as well as the main dimensions of the machine, have been obtained. It has been concluded that it is necessary to increase the number of poles of a linear generator to obtain an efficient design with reduced weight and overall dimensions. Application of the concentrated winding and permanent magnets with a tangential position has been justified. The parameters of electromagnetic fields and the synchronous generator for different operational conditions have been determined by the finite-element method. The design data and parameters of the six-module, 16-pole SLGPM-30-16 permanent magnet linear generator with a rating power of 30 kW are considered. The design has been optimized by calculations of the electromagnetic field; as a result, a weight of the generator has been reduced and much higher specific ratings than those in similar developments and in other devices for converting ocean-wave energy have been obtained.     

交流同步发电机最大转矩电流比控制研究

凸极电励磁交流同步发电机可以与永磁同步发电机(PMSG)一样利用凸极效应采用最大转矩电流比(MTPA)控制方式进行控制。此处采用基于转子磁链定向的矢量控制方法对电励磁凸极交流同步发电机MTPA控制策略进行研究。利用Matlab软件对系统进行仿真与实验,结果证明了MTPA控制策略应用于电励磁交流同步发电机的可行性,并通过与交流同步发电机id=0控制方法进行对比,说明了凸极电励磁同步发电机采用MTPA控制时在相同定子电流下可产生较大电磁转矩等优点。