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发电机定子绕组局部放电在线监测中来自励磁侧的干扰特性的研究
摘要：
本文研究了发电机定子绕组的局部放电在线监测中来自励磁侧的干扰特性，主要分析了干扰源、干扰传播机理、监测技术等方面的内容。通过对发电机励磁系统和定子绕组的结构及工作原理进行分析，提出了一种基于频谱分析的局部放电选择性检测方法。该方法不仅能够有效区分各种不同种类的干扰源所引起的干扰信号，且能够对监测信号进行滤波、去噪和分析，有效提高了局部放电监测的精度和稳定性。该方法为进一步提高发电机定子绕组的局部放电在线监测水平提供了一定的参考价值。
关键词：发电机定子绕组；局部放电；在线监测；干扰特性；频谱分析
引言：
发电机作为现代电力系统的重要组成部分，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要作用。发电机定子绕组作为发电机中较为重要的组成部分之一，其工作状态的良好与否直接影响到发电机的长期运行性能和寿命。因此，对于发电机定子绕组的状态进行在线监测及相关问题的研究已成为当前电力系统安全运行和维护的重要研究领域之一。
局部放电是导致发电机定子绕组失效的主要原因之一，发电机定子绕组的局部放电在线监测的精度和稳定性是保证电力系统稳定运行的重要保障。然而，在实际监测过程中，由于发电机励磁系统的存在，来自励磁侧的干扰会对局部放电监测信号造成较大影响，进而影响监测精度和稳定性。
本文旨在通过对发电机定子绕组局部放电在线监测中来自励磁侧的干扰特性进行研究，揭示干扰源的类型和产生机理，探讨影响监测精度和稳定性的原因，开发一种有效的局部放电选择性检测法，并对检测方法的实际应用进行分析和评价，从而提高发电机定子绕组的局部放电在线监测水平。
发电机励磁系统结构及工作原理
发电机的励磁系统通常由励磁机、变压器和滤波器组成。励磁机将某种能量形式（如机械能）转换成磁场能，并通过变压器将所得到的磁场能转化为输出电压。励磁系统还通过滤波器滤除交流电源中的高次谐波，保证励磁电源输出的直流电压和纹波都在可以承受的范围内，从而为发电机的安全稳定运行提供保障。
发电机定子绕组局部放电特性
发电机定子绕组的局部放电是一种以电晕放电为代表的现象。电晕放电是当高电场作用于绝缘体表面时，在绝缘体表面产生的气体电离现象。在发电机定子绕组中，一般由于绝缘老化或水分进入绝缘体造成局部放电，进而使电机定子的电气性能及机械性能恶化或失效。
发电机定子绕组局部放电的监测
局部放电在线监测通常是通过安装检测传感器，在监测区域内采集局部放电信号并传送到监测装置进行处理、分析，从而实现对机组状态的实时监测。
局部放电在线监测技术的发展与应用主要经历了电容式和电磁式两种技术途径。其中电容式技术是采用电容传感器进行监测的，受到机壳电位的干扰最少，但存在信号受配电网干扰的问题；电磁式技术是采用电磁波传感器进行监测的，可以有效避免配电网的干扰，但信号质量受件体的形态及材料的影响较大。
发电机定子绕组故障过程中的干扰特性
由于发电机运行条件的变化和故障发展过程的多变性，会形成多种类型的干扰源，使得监测信号发生明显变化和波动。
在发电机定子绕组出现故障情况时，局部放电的发生率显著提高，其发生位置也会出现变化。而发电机励磁系统作为机组内部电源系统，会对定子绕组的局部放电监测信号产生影响。例如，励磁系统所产生的磁场或电场变化，会改变设备内部场强分布情况，导致局部放电信号反映不明显、监测故障难度增大等问题。
局部放电选择性检测方法
为了解决来自励磁侧的干扰对局部放电在线监测产生的影响，本文提出了一种基于频谱分析的局部放电选择性检测法。
此方法先通过FFT变换将监测信号从时域转化到频域，提取不同频率成分的信息，然后通过对频谱进行分析和比对，找到不同种类干扰源所产生的频段，即发电机转子、电阻箱等不同元件，从而实现对局部放电信号和干扰信号进行分离和选择性检测，提高了监测精度和稳定性。
检测方法的实际应用
为了验证本文提出的基于频谱分析的局部放电选择性检测法的实际应用价值，研究人员在某发电厂的一台120MW水轮发电机上进行了现场实验。实验结果表明，该方法能够有效区分各种不同种类的干扰源所引起的干扰信号，且能够对监测信号进行滤波、去噪和分析，提高了局部放电监测的精度和稳定性。
结论
本文研究发现，来自励磁侧的干扰产生频谱不同于局部放电，但在信号重合时会对局部放电监测结果构成较大困扰。因此，建议在进行机组中局部放电监测前先对干扰源进行分析和检测，提高监测的精度和稳定性，充分发挥局部放电在线监测的作用，为保证电力系统稳定运行提供更加可靠的技术支持。