发电机转子绕组短路检测方法

通过对发电机转子绕组匝间短路、绕组接地故障的分析,提出了利用传统的交流阻抗、直流电阻测量,结合转子极电压平衡和绕组频谱特性曲线测试,检测发电机转子故障的新方法。     

汽轮发电机转子短路故障时定子环流特性分析

转子绕组匝间短路是发电机常见的电气故障之一,为了对其进行有效监测和诊断,在分析发电机正常情况以及在转子绕组匝间短路故障时定子绕组并联支路的环流特性的基础上,提出了一种基于环流特性的转子绕组匝间短路故障诊断方法。通过分析汽轮发电机在正常运行和转子绕组匝间短路故障时的气隙磁势、磁导、磁密,推导得到了发电机定子绕组各并联支路感应电动势瞬时值和电势差的瞬时值表达式。然后详细分析了转子绕组匝间短路故障时定子绕组并联支路环流各次谐波成分与对应故障参数的变化关系,从而得到了定子绕组并联支路环流特性,故障将使环流频谱二倍频成分突出,环流值将随着转子绕组短路程度的加重而增大。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机正常及转子绕组匝间短路故障时环流信号,与理论分析结果基本符合。     

计及转子静偏心的双馈式发电机转子匝间短路故障频谱特性的仿真分析

为了研究双馈风力发电机转子静偏心故障和转子绕组匝间短路故障频谱特性的区别,避免静偏心导致对转子绕组匝间短路故障的误诊断。依据有限元理论,建立双馈风力发电机转子绕组匝间短路模型和计及静偏心的模型,对转子绕组匝间短路、计及静偏心的转子匝间短路故障进行了仿真。以转子线电流和定子线电压为研究对象,从频谱特性角度,对各组的仿真结果进行了对比研究。分析结果表明,静偏心的存在会导致定子线电压中出现与转子绕组匝间短路故障相同的特征频率,可能导致误诊断;同时对转子线电流和定子线电压以及定子线电压的高频段进行监测,能够有效区分静偏心与转子绕组匝间短路故障,避免静偏心导致对转子绕组匝间短路故障的误诊断。     

一例发电机定子出线短路事故的处理

通过对一例发电机定子出线三相突发短路事故处理过程的分析，介绍了定子出线短路可能对发电机转子绕组造成很大损坏的情况。在转子绕组匝间短路故障检测过程中，除了进行传统的交流阻抗、直流电阻测量外，同时参考国外有关经验尝试进行了转子极电压平衡和绕组频谱特性曲线测试，检修结果表明以上试验真实地反应了转子绕组的实际故障情况，是发电机转子故障检测的重要手段。     

同步发电机转子绕组匝间短路故障特征规律分析

目前发电机励磁绕组匝间短路研究主要针对某一结构参数发电机,故障特性并无普遍性,为此以发电机定子线圈为基本对象,应用交流电机绕组理论的谐波分析法分析了发电机转子绕组匝间短路时定子绕组并联支路内感应电动势的谐波特性、定子绕组感应电流产生的旋转磁动势以及转子绕组感应电流的谐波特性,从而给出了适用于一般发电机结构的转子绕组匝间短路故障特征规律。该规律可根据发电机的不同结构参数,求得定子绕组侧、转子绕组侧故障特征的幅值和频率。以试验所用的故障模拟发电机为例,应用故障特征规律进行了转子绕组匝间短路故障特征计算。运用故障模拟发电机组在不同的励磁方式和负载情况下进行了转子绕组匝间短路的动模试验。通过分析和比较算例及试验结果验证了故障特征规律的正确性和有效性。     

基于变流器网侧电流的双馈风力发电机转子绕组故障诊断

双馈风力发电机转子绕组状态监测与故障诊断技术能够及时发现并诊断转子绕组故障,有效地降低风电场的运行和维护费用。首先根据双馈风力发电机的数学模型和转子绕组故障模拟方法在电力系统电磁暂态仿真软件(PSCAD)环境中建立转子绕组的故障模型,通过仿真分析出变流器网侧电流的故障特征频率;然后搭建双馈风力发电机的故障实验平台,并对不同运行状态和不同故障程度下的录波数据进行频谱分析,由此验证转子绕组故障时变流器网侧电流的特征频率,且当故障严重程度加剧时,故障特征频率的幅值会增大。     

计及转子变换器控制策略的双馈风力发电机转子绕组故障诊断

双馈风力发电机转子绕组的状态监测与故障诊断技术能够及时发现并诊断转子绕组故障,有效地降低风电场的运行和维护费用。通过仿真分析发现转子变换器不同控制策略对故障特征信号提取的影响,建立实验平台,并通过分析实验数据验证其正确性。首先,利用PSCAD软件建立双馈风力发电机转子绕组故障模型,其中转子变换器分别采用SVPWM矢量控制和滞环电流矢量控制,通过仿真分析,得出特征信号转子电压和转子电流进行诊断的适用范围;然后在动模实验室建立转子绕组故障诊断实验平台,考虑发电机变速及交变载荷的实际工况。最后,通过对特征信号进行频谱分析验证转子变换器控制策略对其的影响。     

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。     

汽轮发电机转子绕组匝间短路时的电磁场分析

汽轮发电机发生转子绕组匝间短路时,其电磁特性和相关电气量会发生变化,基于这一特点,提出将有限元法用于汽轮发电机转子绕组匝间短路故障研究,并运用有限元程序对汽轮发电机正常情况及转子绕组匝间短路故障后磁场分布进行了仿真计算,通过分析比较故障前后磁场分布及气隙等效磁通密度分布,找出故障特征,为进一步分析转子绕组匝间短路故障机理奠定了基础。     

一种新的无刷发电机转子绕组匝间短路故障的检测方法

无刷发电机转子匝间短路故障发生频率高且难以检测。以发电机定子绕组线圈为对象,分析了发电机转子绕组匝间短路时,定子绕组并联支路内的感应电动势特性,以及由此引起的转子绕组上的谐波特性。将励磁电流中的特征频率成分看成谐波源,研究了故障特征向励磁机侧传递的规律,得到了故障时励磁机励磁电流的谐波特征,从而提出了一种基于励磁机励磁电流的转子绕组短路故障的检测方法。运用故障模拟发电机组进行了动模试验,试验验证了理论分析的正确性和有效性。     

转子匝间短路时汽轮发电机不平衡特性的分析

针对汽轮发电机转子匝间短路故障难以早期识别的问题,理论分析了该故障引起的定子并联支路不平衡电压和转子不平衡电磁力。通过有限元分析软件Ansoft建立了一台发电机的二维瞬态模型,并应用此模型进行仿真计算,得到正常和几种不同转子匝间短路故障情况下的不平衡电压曲线,并利用麦克斯韦应力张量法得到以上各种情况下的不平衡电磁力曲线。对各条曲线进行比较和频谱分析,得到不平衡特性与槽内短路位置、槽内短路匝数和故障槽位置之间的关系,为该故障的识别甚至定位提供了有力的依据。     

基于MUSIC算法的异步电动机转子故障检测方法

分析了MUSIC算法及其高分辨率谱估计的特点.提出了一种基于MUSIC算法的异步电动机转子故障检测方法.仿真研究结果表明,在短数据情况下,相对FFT分析技术而言,该方法频率分辨率更高,故障检测更为准确,且计算量小,有利于电机故障实时状态监测.实验证明,将该方法应用于感应电机转子故障检测,可准确检测出转子故障时在定子,电流中的故障特征成分,方法切实可行.     

基于MUSIC算法的异步电动机转子故障检测方法

分析了MUSIC算法及其高分辨率谱估计的特点。提出了一种基于MUSIC算法的异步电动机转子故障检测方法。仿真研究结果表明，在短数据情况下，相对FFT分析技术而言，该方法频率分辨率更高，故障检测更为准确，且计算量小，有利于电机故障实时状态监测。实验证明，将该方法应用于感应电机转子故障检测，可准确检测出转子故障时在定子，电流中的故障特征成分，方法切实可行。     

汽轮发电机转子工频振动的原因分析与诊断

分析并总结了汽轮发电机气隙偏心、励磁绕组匝间短路、转子冷却风道局部堵塞、励磁绕组与转子本体及护环不对称摩擦力、定转子碰摩、转子支撑系统连接松动、机械不平衡故障时,汽轮发电机转子振动特性和发电机电磁特性,为现场发电机工频振动诊断提供了分析判断的思路和方法。     

短时数据下利用双HTLS参数估计的异步电机转子断条故障诊断

传统基于傅里叶分析的算法,其频谱分辨率受限于数据长度,对此,提出一种在短时数据下利用双HTLS算法进行异步电机转子断条故障诊断的方法。利用HTLS算法中的Hankel矩阵左奇异子矩阵的平移不变性质,准确估算出基波幅值、频率、相位参数;然后利用基波参数构造基波表达式,将其从定子电流原始信号中剔除,从而得到残余电流;对残余电流再次进行HTLS参数估计,辨识出故障成分的参数,并有效抑制噪声的影响。对不同数量的转子断条故障进行实验验证,结果表明双HTLS算法具有高鲁棒性的优点,且适用于噪声背景及短时数据下的转子断条故障检测。     

Rotor bar fault diagnosis in three phase induction motors by monitoring fluctuations of motor current zero crossing instants

This study describes broken bar detection in induction motors without using additional sensor. It is based on observation of the fluctuations of stator current zero crossing times (ZCT). Instead of sampling motor current with a high resolution A/D converter, zero crossing instants are recorded as waveforms cross zero. Fluctuations in the intervals between successive zero crossings of the three phase current waveforms are analysed using Fast Fourier Transforms (FFT). Diagnostic information is found in the spectrum of the ZCT signal through the presence of specific fault related frequencies. A rotor bar fault is manifested as an increase in the amplitude of the 2sf and other spectral components. This paper analyses the effect of an electrically unbalanced rotor on the ZCT spectrum of stator current, and discusses the various frequency components associated with rotor bar faults seen in the ZCT spectrum. It is important to eliminate the dependence of the index on the parameters of the induction motor. Particularly, the effect of motor inertia, supply harmonics, and variable load are discussed to increase the reliability of the rotor fault index, and simulation results are presented. It is found that the 2sf frequency component is independent of inertia, load, and harmonics, and thus it is suitable as an index for broken rotor bar.     

125 MW汽轮发电机组不对中故障的诊断

通过对黄埔发电厂3号机组(125 MW)汽轮机振动故障的特征分析,诊断出汽轮机低压转子和发电机转子中心不正是振动故障的原因,并采取相应措施消除故障.通过分析中心不正导致振动的机理,探讨了不对中故障的诊断判据.它对同型125 MW机组的故障诊断具有参考意义.     

100 MW机组高中压转子振动问题的分析与处理

对某电厂国产100 MW机组高中压转子振动波动故障进行分析,并对振动故障进行模拟试验,试验结果表明故障原因是由于GV4阀门开度波动大,造成转子与静子产生一定程度的动静碰磨,为此,采取临时固定GV4阀芯位置的处理措施,振动突增现象消失,振动达标,确保了机组的安全运行.     

基于FFT-LSTM的变速抽蓄机组转子绕组短路故障和偏心故障诊断方法

变速抽水蓄能机组是适应系统功率波动的重要调节手段。转子绕组短路故障和转子偏心故障是其常见的故障类型,两种故障均会在定子侧感应生成特征频带相近的谐波环流,导致两种故障难以被区分。提出了一种基于快速傅里叶变换-长短期记忆(fast Fourier transform-long short-term memory, FFT-LSTM)网络的故障诊断方法,以细化分辨故障特征相近的转子绕组短路故障和转子偏心故障。所提方法以定子分支环流的谐波分量为特征量进行故障诊断,分别推导了两种故障发生时定子侧环流谐波特征,并总结二者间的相似性和差异性。鉴于该差异较为微弱,引入长短期记忆(longshort-termmemory, LSTM)神经网络算法对其进行辨识。利用内部故障仿真模型对可能发生的转子绕组短路故障和偏心故障进行批量仿真,以得到用于LSTM网络训练和测试的数据集。仿真结果表明FFT-LSTM能够准确诊断不同转速下变速抽蓄机组的转子绕组短路故障和转子偏心故障。     

Detection of Winding Faults in Wound Rotor Induction Motor Using Loci of Direct and Quadrature Axes of Rotor Currents

In this paper, loci of direct and quadrature axis of rotor currents are used for online detection of winding fault on stator side as well as rotor side in three-phase wound rotor induction motor. The proposed technique is used for detecting load on induction motor and open circuit fault condition on stator side as well as rotor side. Detection of winding fault is affected by unbalanced supply voltage. In order to overcome this problem, FFT of modulus of direct and quadrature axis is used. The experimental results of rotor current analysis are validated with stator current analysis. Research works reported in the literature are based on stator currents analysis. The proposed technique of detecting winding faults and distinguishing between stator winding faults and unbalanced supply voltage using rotor current is not reported in the literature.