基于机电量关联分析的发电机定子端部绕组劣化诊断方法

摘要

本发明涉及大型汽轮发电机组的发电机定子绕组运行安全监测，公开了一种基于电气量和机械量同步测量和关联分析的具有高灵敏度和高可靠性的在线诊断发电机定子绕组端部劣化的方法。该方法以高采样率测量发电机定子三相绕组端部励磁侧及汽机侧振动量，同时测量发电机定子绕组三相电流，利用定子三相电流突变量识别电力系统故障和操作下的电气冲击，计算定子绕组机电特征分量并做历史记录，累计绕组振幅随绕组电流大小变化的样本数据。通过实测振动与历史样本记录中等值电流的振动数据的比较，识别发电机定子端部绕组劣化。该方法具有自适应发电机定子绕组电流大小变化的能力，且利用电力系统的电气冲击诊断定子绕组端部劣化具有更好的灵敏度。

主权项

一种大型汽轮发电机定子绕组端部劣化的在线诊断方法，该方法基于对绕组电流和绕组端部振动量的同步测量和关联分析诊断发电机定子端部绕组的劣化，具体包括步骤：1)传感器配置：在发电机定子绕组端部的励磁侧和汽机侧的三相绕组上分别装设6支光纤振动传感器，其中a、b、c相每相各2支；利用发电机定子三相电流互感器测量定子绕组三相电流；2)信号测量：机电量测量装置以高采样率同步采集各测点的发电机定子绕组三相电流以及定子绕组端部的振动；主机定时20ms，利用窄带带通数字滤波器提取电流的50Hz工频分量I，提取振动的100Hz分量的振幅A；计算相邻周波电流的变化量△I；计算正序电流I1和负序电流I2；存储历史样本记录W以及Z1，W＝{I，I2，A}、Z1＝{I1，I12，A}；3)运行工况判别：通过发电机定子三相电流突变量识别是否发生电气冲击，当步骤2)中计算的电流变化量△I小于相邻周波电流变化量的限定值△IZD时，判定发电机处于稳态运行工况，否则判定发生了电气冲击；当发生电气冲击时，利用正序电流I1和负序电流I2的比较，判别电气冲击的类型，当I1＞5I2时，判为对称性电气冲击，否则为非对称性电气冲击；4)特征向量的计算：对各振动测点定义特征向量Xi＝{Ii，ΔAi，DAi}，i＝1，2，...，12；可以本次测量的相电流I为索引，即Ii＝I，与历史样本记录W比较；或以正序电流I1为索引，即Ii＝I1，与历史样本记录Z1比较；通过检索和插值得到等值电流下的历史样本记录中的参考振幅As，计算实测振幅Ai相对于基准振幅As的振幅变化量ΔAi，以及各个测点的振幅变化量的离散度DAi；当发电机处于稳态运行工况或对称性电气冲击时，可以相电流I为索引，也可以正序电流I1为索引，计算ΔAi和DAi；当发电机处于非对称性电气冲击时，只能以相电流I为索引，且不计算DAi；5)诊断方法及判据：定义稳态运行工况以及发生电气冲击时的振幅变化量ΔAi的限定值分别为ΔAset和△Asetc，振幅变化量△A超过限定值的时间定值分别为Tset和Tsetc；当第i个振动测点的振幅变化量ΔAi大于振幅变化量的限定值且超过限定值的时间超过时间定值时，或振幅变化量的离散度DAi超过振幅变化量的离散度的限定值且超过限定值的时间超过时间定值时，对第i个振动测点发出端部绕组劣化报警信号。