水轮发电机转子绕组匝间短路的故障特征提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102044862A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102044862A(43)申请公布日2011.05.04(21)申请号201010598378.8(22)申请日2010.12.10(71)申请人清华大学地址100084北京市100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人郝亮亮孙宇光王祥珩(51)Int.Cl.H02H7/06(2006.01)G01R31/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称水轮发电机转子绕组匝间短路的故障特征提取方法(57)摘要水轮发电机转子绕组匝间短路的故障特征提取方法，属于电力系统主设备继电保护技术领域，其特征在于，只需从发电机机端采集进入不完全纵差保护、裂相横差保护或零序电流型横差保护的电流，将采集到的电流分为两路输出，其中一路较另一路延时1/(2f0)秒，将两路电流叠加，利用叠加后电流的稳态有效值进行故障监测。通过对一台典型水轮发电机额定联网负载运行时发生的转子绕组匝间短路的计算与分析表明，本发明提出的方法可实现转子绕组匝间短路故障特征的最大程度有效提取，特征量随转子短路匝数的增加而线性增加，应用该方法可实现对水轮发电机转子绕组匝间短路故障有效的在线监测与保护。CN102486ACCNN110204486202044866A权利要求书1/1页1.水轮发电机转子绕组匝间短路故障特征提取方法，其特征在于，所述方法是在计算机中依次按以下步骤进行的：步骤(1)，在发电机机端对进入不完全纵差保护装置、或裂相横差保护装置、或零序电流型横差保护的电流进行采样，并将采样数据送入计算机；步骤(2)，将步骤(1)采集到的电流分为两路，一路电流is是将采集的电流直接送到加法器，另一路电流i′s是将采集的电流经过一个1/(2f0)秒的延时电路后再送入到加法器，f0＝50Hz；步骤(3)，所述加法器将两路电流is、i′s叠加得到含有各分数次谐波的电流id，并按下式求出该电流id的稳态有效值Id，将Id作为所述水轮发电机转子绕组匝间短路的全部短路故障特征量输出：其中：T为电流id的周期，t为时间，T＝P/f0，P为极对数。2CCNN110204486202044866A说明书1/6页水轮发电机转子绕组匝间短路的故障特征提取方法技术领域[0001]本发明属于电力系统主设备继电保护技术领域，尤其涉及一种水轮发电机转子绕组匝间短路的故障特征提取方法。背景技术[0002]转子绕组匝间短路是发电机的一种较常见的电气故障，轻微的短路不会对发电机运行产生严重影响，但如果故障继续发展，会造成励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等不良影响。短路点处局部过热还可能使故障演化为转子接地故障，损坏转子铁心并有可能引起转子大轴磁化，给机组的安全运行带来巨大威胁。上世纪90年代我国某火电厂4台300MW发电机中就有3台因转子匝间短路等原因最终导致大轴磁化，其中两台还烧坏护环。2005年凤滩水电站6号发电机的转子匝间短路故障还引起了主保护的动作。[0003]转子旋转中励磁绕组承受离心力造成绕组间的相互挤压及移位变形、励磁绕组的热变形、通风不良造成的局部过热等是造成发电机转子绕组匝间短路的重要原因，这些原因引起的故障在通常只有在发电机实际工况运行时才有所显现。因此，实现对转子绕组匝间短路故障的在线监测与保护显得尤为必要。目前检测发电机转子匝间短路故障的传统方法主要包括：开口变压器法、交流阻抗和功率损耗法、直流阻抗法、空载及短路特性试验法等，这些检测方法都无法在实际运行工况下检测。微分线圈动测法虽可实现在线检测，但需要安装附加装置，影响了其应用范围。[0004]利用发电机运行中的电气量实现对转子绕组匝间短路故障的实时在线监测与保护不需附加装置，也不需对发电机进行改造。研究表明，故障后定子各分支电流不再相等，会出现1/P、2/P......等不平衡分数次故障特征电流(P为发电机极对数)。但在短路匝数较少时，该电流的各次谐波分量均非常小，而在较大匝数短路时以频率接近基波的分数次谐波电流为主，这为故障特征的提取带来了极大的困难。为了提高大型水轮发电机运行的安全可靠性，有必要研究对转子匝间短路的故障特征的有效提取方法。发明内容[0005]本发明的目的是为水轮发电机提供一种转子绕组匝间短路的故障特征有效提取方法。[0006]为了提高大型水轮发电机运行的安全可靠性，本发明提出了一种转子绕组匝间短路故障特征的有效提取方法。只需从发电机机端采集进入不完全纵差保护、裂相横差保护或零序电流型横差保护的电流，按照一定方法滤取得到该电流的各分数次谐波电流的稳态有效值，实现故障特征的有效提取。本发明的特征在于，所述方法是在计算机中依次按以下步骤进行的：[0007]步骤(1)，在发电