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(long short-term memory,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。

基于重复脉冲法的变速抽蓄机组转子绕组短路故障诊断方法

变速抽蓄机组的转子侧采用特殊的三相交流绕组结构,导致其转子绕组短路故障诊断困难。为此,提出了一种基于重复脉冲法(repetitive surge oscillograph,RSO)的离线故障诊断方法。首先设计了重复脉冲法在变速抽蓄机组中的应用方案,通过在转子三相同时注入低压脉冲并检测响应曲线来判断机组故障情况。基于不同短路故障的响应特性分析,提出了转子绕组短路故障类型和故障相别的识别方法。然后,结合变分模态分解与Teager能量算子(variational mode decomposition-teager energy operator,VMD-TEO)估计注入脉冲和特征曲线的起始突变位置,并通过时间差值和实测波速确定故障位置。最后,利用指数还原故障因子衡量匝间短路故障的严重程度,以解决克服行波衰减引起的特征波形幅值重叠问题。仿真结果表明,所提方案能准确诊断变速抽蓄机组的各种转子绕组短路故障。

基于任意转子位置静止时域响应试验的同步电机动态参数辨识

三相突然短路试验是工程上用于辨识同步电机性能参数最常用的方法,然而试验中会产生较大的瞬态短路电流,安全性差。静止频率响应试验与静止时域响应试验等静态方法虽然可提高试验安全性,但必须开展转子预定位,难以应用于大容量电机。提出一种基于任意转子位置静止时域响应试验的动态参数辨识方法,在确定转子位置角后,通过一次试验即可辨识出电机d、q轴的全部参数,操作简便,并在一台动态模拟电机上完成了验证。

基于电压型故障特征量的发电机机端断路器非全相保护

针对广州蓄能水电厂A厂在轻载发电工况下,发电机机端断路器(GCB)发生单相断线时,相关保护未能及时切除故障导致事故扩大的现状,利用对称分量法对GCB非全相故障进行了理论分析,并运用PSCAD软件搭建了GCB非全相故障的动态仿真计算模型。根据故障特征提出了以GCB两侧基波零序电压的相角差作为GCB非全相保护新型判据的构想,通过动模实验验证了仿真计算模型的正确性与GCB非全相保护新型判据的合理性。

基于三电平双馈电机的共模电压特性分析

随着电力电子设备的广泛运用,在现代交流驱动系统中,轴电压成为交流发电机和交流电机的一个缺点。这种电压是控制系统调制策略和电机结构相互作用的结果,其大小影响着电机的可靠性。针对双馈电机系统机端共模电压问题,比较了两电平变流器和三电平变流器输出共模电压的区别。考虑到双馈电机对整个系统的影响,首先对双馈电机进行了建模分析。在此基础上从理论上分析了三电平变流器几种基本调制策略的优缺点,并进行了仿真验证,比较了它们输出共模电压的差异。几种基本调制策略各有优缺点,而统一电压矢量调制策略结合了SPWM和SVPWM调制的优势,具有很好的实际运用前景。针对共模电压这一特性,对统一电压矢量调制策略做出改进,并验证了所提出方法的有效性,同时借助Plecs软件分析了不同策略损耗的差异。

发电机机端断路器非全相保护新型判据的研究

2012年1月,某蓄能水电厂发电机在轻载运行时,发电机机端断路器(Generator Circuit Breaker, GCB)发生单相断线故障,而相关保护未能及时切除故障,导致故障范围扩大。针对此问题,通过比较分析现有的反时限负序电流保护和基于GCB两侧基波零序电压相角差的GCB非全相保护,提出综合零序电压和负序电流量的GCB非全相保护复合判据。考虑GCB两侧基波零序电压故障特征量的幅值、相位变化,提出基于零序电压比值和相量差的GCB非全相保护新型判据。这几种新型判据进一步完善了GCB非全相保护,可在相关电厂得到应用。

大型抽水蓄能电站机组保护闭锁逻辑研究

闭锁逻辑是抽水蓄能电站机组保护的核心技术问题,结合进口和国产继电保护装置在几个抽水蓄能电站的实际运用情况,对进口和国产抽蓄保护装置进行了对比分析,介绍了抽蓄保护的闭锁原因、闭锁方式、闭锁条件等,并结合实际录波数据对各保护的闭锁逻辑进行了说明。

海水可变速抽水蓄能机组技术路线及关键参数选择

可变速抽水蓄能机组的工作原理和技术特性与常规定速抽水蓄能机组有很大区别,无法套用传统的方法研究可变速抽水蓄能机组。具体到某个特定的可变速机组,其技术路线和技术参数的确定又受到多种因素的影响。以大万山岛海水可变速抽水蓄能机组为例,对变速机组类型、变速调节范围、交流励磁系统器件及拓扑结构、转子端部固定形式、转子绕组线棒等,进行了对比分析,并结合其自身技术、经济等要求和变速技术的发展现状,选择确定了多项关键技术参数及技术路线,为同类型可变速机组选型设计提供了参考。

抽水蓄能机变保护国产化若干重要问题研究

随着抽水蓄能机组的大规模建设,抽水蓄能电站保护的国产化在近几年得到了飞速的发展,相关单位已开展了大量的研究,但一些体现抽蓄保护特点的重要问题尚待解决。在多个抽蓄项目实际设计和运行经验的基础上,从进口保护和国产保护的不同角度,对抽蓄保护国产化的研究和应用过程当中出现的几个核心技术问题进行全面的对比分析,并提出了几种可行的解决方案。

抽水蓄能机组同期装置特点及其改进

从蓄能机组的工况特征和接线方式入手,对抽水蓄能机组同期装置的主要特点,尤其是不同工况下的相序特征进行分析,揭示了蓄能机组和常规机组同期的本质区别。指出了当前抽水蓄能机组同期装置及回路设计中存在的风险和缺陷,并提出了改进建议和方案。

抽水蓄能机组机端断路器电气寿命分析

介绍了抽水蓄能机组机端断路器(generator circuit-breaker,GCB)的寿命评估方法,提出以开断电流对GCB进行电气寿命的评估。结合广州蓄能水电厂GCB运维实例,分析开断电流过大的原因,提出通过优化停机流程可有效减小开断电流,并给出具体的优化方法。对停机流程优化进行经济分析,计算得出优化后广州蓄能水电厂每年可节省维护成本130万元,经济效益可观。

外加电源方式100%定子接地保护的拒动与误动问题

分析了 10 0 %定子接地保护外加电源的频率对保护灵敏度的影响及其导致 10 0 %定子接地保护拒动的原因。此外还分析了特殊工况下 ,定子电流频率与 10 0 %定子接地保护误动的关系。并针对这两种情况分别提出了解决方案。

定速与变速抽水蓄能机组功率特性分析对比

功率特性是抽水蓄能机组运行性能的重要体现,定速抽水蓄能机组和变速抽水蓄能机组的功率特性不同。基于两种抽水蓄能机组的电气特征和水力特性,对各自的运行范围及限制条件进行分析计算,提出功率圆作图方法,并通过Mathematica软件绘制功率圆图,对两者的功率特性进行对比。

不接地系统单相接地故障分析

文章针对不接地系统的单相接地故障,应用简单直观的电路对各种不同故障点的零序电压、零序电流的相位及大小关系进行了分析。通过分析,使此种故障的原理和特征更加清晰,为保护的配置和应用提供正确的依据。

可变速发电电动机电压波形的优化

本文对一台90kW可变速发电电动机样机进行研究,利用有限元法分析其空载谐波特性,分别考虑变流器谐波和电机本体齿谐波对空载电压波形的影响,确定可变速发电电动机齿谐波的影响因素。通过试验验证有限元仿真的正确性。在此基础上,采用定子斜槽、定子和转子开辅助槽的方法降低了定子电压的波形畸变率,达到标准要求。

双馈式可变速抽水蓄能机组运行控制

双馈感应电机(Doubly Fed Induction Machine, DFIM)具有出色的转速调节性能,应用到抽水蓄能中,可满足电网调频调压的需求,解决由水头变化、出力波动导致的水泵水轮机效率降低的问题。为了减少水泵工况启动时所需的压水环节,本文提出了一种带负载软启动的控制方法,该方法以定子磁链和转子转速为控制目标,可使机组在尾水管充满水的情况下,转速从零平滑上升至并网所需转速。在并网阶段设计了转子d轴电流和转子位置角补偿器,以实现无冲击软并网;在调速阶段根据功率需求、工作水头确定水轮机的最优转速,以实现负荷优化调节。上述算法共同构成了双馈式可变速抽水蓄能机组运行控制策略。同时对所提出的控制策略进行了仿真和试验验证,结果表明该策略能够使机组在带轻负载的情况下完成软启动和软并网,并最终实现满载调速。

抽水蓄能机组保护及其控制的一些特殊问题的分析

广州蓄能水电厂A、B厂的蓄能机组运行时间均超过了12年。随着机组的升级改造,遇到了很多特殊但是具有代表性的问题。结合广州蓄能水电厂运行实际,针对机组主变的保护配置、跳闸回路设计、CT选型、可编程动作逻辑等问题进行了总结与深入分析,并对抽水蓄能机组国产保护的优化提出了几点建议。

水电厂控制电缆分析与应用

在归纳对比当前水电厂常用的国内外各种类型控制电缆的基础上,结合工程经验,对控制电缆的参数、结构、材料、性能、用途等各个方面进行了介绍和分析,并对控制电缆的选型和应用提出了一些有益的建议。

基于Mathematica的失磁保护与低励限制配合的校核

失磁保护与低励限制的配合是发电机保护整定计算和动作行为分析的难点,本文在分析失磁保护与低励限制的配合关系的基础上,深入探讨了应用Mathematica软件对其进行校核的计算方法,为快速准确的完成失磁与低励配合的校核工作提供了一种新思路。

低频三次谐波电压对注入式定子接地保护的影响

根据广州蓄能水电厂注入式定子接地保护在电气制动过程发生误动的现象,分析了发电机电气制动工况下,定子中性点三次谐波电压对注入式定子接地保护算法的影响,并研究导致保护误动的动作条件。同时,提出了优化保护逻辑的解决方法,以防止保护误动,提高保护的可靠性。