派克矢量旋转变换在感应电机定子故障诊断中的应用

负序电流是感应电机定子故障的主要故障特征量之一,但是在实际电机中,供电电压不平衡,电机制造和装配误差造成的先天不平衡、负载的大小变化等都会影响负序电流的大小,因此不考虑这些因素的影响而单纯从负序电流的大小来诊断定子故障及故障的严重程度容易出现误判。当定子故障发生时,总的负序电流是由负序电压产生的负序电流分量、电机先天不平衡产生的负序电流分量以及定子绕组故障引起的负序电流分量的相量和构成的。该文通过派克矢量的旋转变换,可以在大量谐波和噪声存在的情况下,求得电流和电压的基波正序和负序相量,并通过负序阻抗和径向基函数神经网络排除负序电流中其他非故障因素的影响,得到负序电流中与定子故障相对应的分量,并以此为依据进行故障诊断。实验结果表明,该方法是一种可行、有效的方法。

利用骨干微粒群算法和SVM诊断电机定子故障

为了实现感应电机定子匝间短路故障的准确识别,提出一种基于骨干微粒群算法和支持向量机(support vector machine,SVM)的故障诊断方法。根据故障电流信号的特点,提出一种基于骨干微粒群算法的基波滤除方法,用以消除基波分量对故障特征提取的影响。然后利用小波包频带能量分解技术,将残余电流信号的故障特征谐波分解到不同频带,形成感应电机运行状态的特征向量,并以此作为SVM的输入向量。采用SVM进行分类,并利用骨干微粒群算法和交叉检验优化模型参数,避免参数选择的盲目性。实验结果表明,该方法不但可以有效滤除基波分量,突出故障特征,而且能够在小样本情况下准确辨识感应电机定子匝间短路故障。

利用微粒群算法提取的正负序相量检测感应电机定子故障

针对感应电机电流中转子断条故障特征分量、谐波和噪声影响定子故障诊断结果的问题,提出一种利用骨干微粒群优化(BBPSO)算法提取基波正、负序相量的故障检测方法。该方法利用BBPSO算法提取出三相定子电流的基波幅值和相位,进而直接计算出总的负序电流。由于在实际电机中,供电电压不平衡、电机先天不平衡和负载的变化等都会影响负序电流的大小,因此通过等效负序阻抗和支持向量机来消除这些非故障因素的影响,从而得到仅与定子故障相对应的残余负序电流,实现感应电机的定子故障诊断。实际电机实验结果表明,采用所提方法提取的残余负序电流能够更加可靠地诊断感应电机定子故障。

基于变频器网侧电流感应电机定子故障诊断

提出一种基于变频器网侧电流频谱分析的感应电机定子故障诊断方法。当感应电机发生定子故障时,定子电流负序分量将通过逆变器、整流器向变频器网侧传播,将在网侧电流频谱中出现故障特征频率成分。分析电网负序电压对感应电机定子电流、变频器网侧电流的影响,发现电网负序电压分量在网侧电流中形成的故障特征频率与定子故障时的网侧电流故障特征频率存在明显不同,选择容易测取的网侧电流可构成定子故障诊断新判据。实验结果表明:利用变频器网侧电流频谱分析能有效进行定子故障诊断,且不受电网负序电压的影响。

利用逆同步速坐标变换检测感应电机定子故障

针对感应电机电流中谐波和噪声影响定子匝间短路故障诊断结果的问题,提出了利用逆同步速坐标变换提取定子故障特征的方法。利用改进的相关算法准确提取三相定子电流基波信息,通过逆同步速坐标变换将基波正序分量转换成二倍频交流量,负序分量转换成直流量。采用均值法提取直流分量,导出了负序分量在逆同步速旋转坐标系下合成矢量幅值,并考虑电机先天不平衡因素定义了表征匝间短路故障程度的灵敏度因子。实验结果表明,该方法避开了先天不平衡、谐波及噪声对诊断结果的影响,灵敏度因子可准确反映定子匝间短路故障特征。系统只需采样电压频率和电流信号,易于工程实现。

接于弱电网的双馈感应发电机在定子故障情况下的无功功率控制策略

针对双馈感应发电机(DFIG)发生定子绕组匝间短路(SWITSC)故障后对弱电网并网点电压稳定性的影响问题,构建了含SWITSC故障DFIG的弱电网模型。通过仿真分析和理论分析得到如下结论:DFIG发生SWITSC故障后输出无功、有功功率将变化进而导致弱电网并网点电压降落,而不同的输电线路阻抗比、电网强弱程度以及DFIG的SWITSC故障严重程度均会影响DFIG的输出无功、有功功率。针对上述影响,基于维持并网点电压稳定的目的,提出了一种改进的DFIG输出无功功率控制策略。仿真结果表明,该控制策略充分发挥了DFIG的无功功率调节能力,在SWITSC故障情况下可以有效遏制并网点电压的降落,在正常情况下则与常规控制策略等效。

基于广义似然比检验算法的IM定子故障诊断

围绕闭环控制下逆变器驱动感应电机(IM)系统的定子故障问题,设计了一种新型的基于广义似然比检验算法的定子故障诊断方法。IM定子故障通常从匝间短路开始,可演变为相间或相对地故障,从而导致定子电流不平衡。所提出的诊断方法首先进行定子电流对称分量计算,然后基于最大似然估计器估计基频和三相相量,并应用广义似然比检验实现不平衡故障诊断。在1.5 kWIM测试平台上,用与定子绕组串联的附加电阻模拟故障,并进行了故障诊断测试,实验结果验证了新方案可对IM定子故障进行有效检测。

基于断电后残余电压的感应电机定子故障诊断

为了提高感应电机定子绕组故障诊断的准确性,提出了一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)的故障诊断新方法.选取断电后零序电压的基波分量作为定子故障特征,可有效避免电源不平衡和负荷波动的影响,直接反映电机定子的不对称度.利用Hilbert-Huang变换中经验模态分解(EMD)方法对断电后的零序电压进行了分解,提取出基波分量,通过计算其均方根值可以诊断出电机定子绕组故障.在一台4 kW的感应电机上进行的实验证明了该方法的可行性和有效性.

水轮发电机定子故障下的阻尼条损耗计算

为了准确模拟水轮发电机定子故障下的阻尼条损耗,建立场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,对电机的电磁场方程和定子绕组、阻尼绕组的等效电路方程实现联立求解.通过改变定子外电路方程模拟不同定子端部短路故障类型,求解水轮发电机定子端部各类短路故障下阻尼条中的电流波形以及电流密度和损耗分布情况.根据对225MW水轮发电机所作的时步有限元分析,得到定子单相接地短路、两相短路和三相短路故障下的阻尼条损耗分布与相关结论,定子不对称故障下阻尼绕组中的损耗较大,且损耗最大的阻尼条均为背风面的那一根.

采用最优小波树和改进BP神经网络的感应电动机定子故障诊断

为了准确及时地识别并排除感应电动机定子匝间短路故障,保障电动机设备的安全运行,提出了一种基于最优小波树和捕食搜索遗传算法优化神经网络的新型故障诊断方法。结合故障电流的特征,采用最优小波树,将滤除基波分量后的定子残余电流信号进行分解,提取表征信号内在规律最强的分解节点能量成分,作为BP神经网络的输入特征向量。采用BP神经网络进行分类,通过捕食搜索策略优化的遗传算法选择神经网络训练的初始权值和阈值,提升网络训练的速度和准确度。实验结果表明,该方法不但可以提取优于小波包方法的最优特征向量,同时可以准确识别三种故障下的电动机定子匝间短路故障。

定子故障下的双馈风力发电机组建模与稳定性分析

针对双馈风力发电机组(DFIG)发生定子绕组匝间短路(SWITSC)故障后的稳定性问题,建立了SWITSC故障下的DFIG的小干扰稳定性分析模型。基于Lyapunov稳定性理论进行特征值分析,并勾勒出主导特征值的变化轨迹;另外,找出了对稳定性影响作用较大的关键性控制参数,结合仿真波形说明了DFIG稳定性的变化情况。得到结论:DFIG发生SWITSC故障后,其稳定性有所下降,但在风速及控制参数合理的条件下仍然具有保持稳定运行的能力。

Matlab/Simulink环境下异步电机定子故障诊断的仿真与研究

得到明显电流故障特征分量的问题。本文中根据具体故障情况下定子绕组的接线,通过数学分析推导出发生故障时定子端电压,建立了在两相静止坐标系下故障电机的模型,并使用定子电流谐波分量法对滤去工频谐波分量之后的故障定子电流进行分析来诊断电机是否发生定子故障。对仿真结果进行分析,使用定子电流谐波分量法可以检测到明显的故障特征谐波分量,准确的诊断出异步电机的定子故障。该方法对实际电机定子故障诊断的研究有一定参考价值和实际意义。

TK5200－18／2600同步电机定子故障应急检修

2012年8月，1台5500kW同步电机运行过程中有1只定子线包突然被击穿，绝缘体损坏，导致设备停运。该同步电机外形较大，检修周期较长（约1个月），会影响生产。为此，决定先对该同步电机作应急检修，等待机会再进行彻底检修。

感应电动机定子故障诊断与研究

伴随着科技进步,更多先进技术与 设备融入生产,其中,感应电动机以其结构简 单、运行稳定、成本低等诸多优势,逐渐被引 入多个行业生产。但是,在实际使用过程中, 感应电动机依旧存在诸多问题,一旦出现故 障,不仅会损坏工业设备,阻碍工业生产开展, 严重时,甚至会产生安全事故。因此,应做好 感应电动机故障分析,并针对感应电动机常见 故障加以研究,希望能够维护感应电动机稳定 运行。

TQFR-3000主发电机定子故障分析与提高措施

TQFR-3000主发电机,是东风4型内燃机车的一个非常重要的大部件,其工作可靠性、直接影响到机车的安全运行.在运用中暴露出来的问题较多,特别是定子方面的故障更为突出.一旦发生故障,机务段一般都不具备修复的条件,必须送至工厂进行修理,不但影响机车的运用,而且造成较大的经济损失.因此,对主发电机定子方面的故障与可靠性进行研究和探讨,是非常必要的.……

基于双频有源调控的大型机组定子接地故障电弧抑制及自适应保护

随着“碳达峰、碳中和”目标部署的实施,在新型电力系统中,因大型旋转电机需要担负更重要的功率调控和稳定支撑作用而对其提出了更高的安全平稳运行要求。对于最易发生的定子接地故障,如何有效抑制机组电弧损伤和避免刚性切机冲击显得尤为重要。首先提出基于双频有源调控的大型机组定子接地故障消弧和限流方法,可实现瞬时性故障治愈、永久性故障安全限流,保障定子铁心安全。其次提出与有源消弧协同的接地故障自适应保护方法,可实现柔性平稳切机控制,提高机组和电网的安全性。最后通过仿真和动模试验验证了所提方法的有效性,其消弧和限流效果优于现有无源消弧方法。

基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型

针对相绕组为基本单元的永磁同步电机定子绕组短路故障数学模型,存在故障空间位置影响无法计及、不同短路故障需要重新建模,且无法研究健康状态时线圈对电机性能的贡献等问题,该文提出一种基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型(APM)。首先,将每个线圈分割为多个线圈子单元,分别建立各子单元的电压、阻抗和空载反电动势等物理量的矩阵方程,利用基尔霍夫电压定律建立所有子单元的电压方程,建立电机的电磁功率和转矩方程。其次,利用有限元法和拟合法建立考虑槽内空间位置关系的线匝电感矩阵,通过矩阵变换得到计及位置信息的子单元电感矩阵。然后,在Matlab/Simulink中建立APM的仿真模型和图形化界面,通过修改抽头编号及图形化界面中短路电阻模块的连接位置,计算电机健康和不同类型定子绕组短路故障下的电磁特性。最后,有限元仿真和实验结果验证了模型的正确性和准确性,表明APM不仅可以精细地分析健康状态时线圈对电机性能的贡献,也可以高效、准确地分析线圈内部不同位置短路故障对电机性能的影响。该文研究可以为永磁同步电机的设计、故障诊断和容错控制提供依据。

具备内部故障仿真能力的永磁同步发电机电磁暂态建模与仿真方法

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG内部故障EMT建模与仿真方法,并推导出其等效电路。利用MATLAB对推导出的方程进行了数值计算迭代求解,并在PSCAD/EMTDC中搭建了PMSG测试模型,与数值计算结果进行分析和对比验证。分析结果表明,PMSG内部故障会在短路路径中产生较大的循环故障电流,但是从发电机外部特性很难判断是否发生内部故障。对比验证结果表明,所建立PMSG内部故障EMT模型可准确反映内部故障特征,验证了所提建模方法的正确性。

变频电源驱动的感应电机定子短路故障诊断方法

针对由变频电源驱动的感应电机,分析了电网负序电压分量对感应电机定子电流的影响,发现电网负序电压分量不会在定子电流中产生负序电流。因此,对变频电源驱动的感应电机定子故障进行诊断,不再需要对电网负序电压对定子电流的影响进行补偿。基于对逆变器直流侧电流的分析,提出了一种基于逆变器直流侧电流的定子故障诊断方法和一种评估定子故障严重程度的故障严重因子,这种故障严重因子完全独立于电源与负载,同时在物理意义上还具"阻抗"的概念。采用在电机两相之间接短路电阻的方法,模拟定子线圈非金属性短路故障进行实验。实验结果表明:该方法不需要对电网负序电压的影响进行补偿,而且只需要采集一路电流信号,其算法也相对简单,是一种简单有效的方法。

三相异步电动机定子绕组故障的检测及应急处理

三相异步电动机定子绕组故障的检测及应急处理在电机设计,运行以及维护维修工作中起着至关重要的作用,是保证电机安全经济运行的基础。也是提高产品质量,减少事故发生的有效措施之一,它关系到企业生产能否正常运转和经济效益是否能得到保障。但是由于定子绕组内部结构复杂且具有很强的非线性特点使得其难以建立精确的数学模型。这就要求我们必须依靠大量的实验来获得数据,并且需要花费大量人力财力去收集相关资料,而且试验时间长,成本高。如果不能及时准确地诊断出定子绕组的故障并采取有效的方法进行快速处理,将直接影响到整个电动机系统的安全性与稳定性,甚至会导致整个设备停产或损坏,严重时还可能造成人身伤害等严重后果,给企业带来巨大经济损失。因此,对电动机定子绕组故障诊断与快速处理技术研究有着非常重大的现实意义。