汽轮发电机转子匝间短路对定子热响应特性的影响

本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密度,得到了铁心损耗和绕组铜耗的解析表达式;然后建立了发电机故障前后的三维有限元仿真模型,对不同短路程度故障下的铁心损耗、绕组铜耗与定子温度进行了求解计算;最后实测了CS-5型故障模拟发电机在正常运行和不同短路程度故障下的定子温度,实验结果与理论分析、有限元仿真结果基本一致。结果表明,转子匝间短路故障后由于励磁电流的增强,发电机铁心损耗和绕组铜耗均会增加,定子温度明显上升,并且随着短路程度的增加而加剧;定子端面边缘位置的变形和应力幅值最大并且为热响应下的危险位置。

双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析

针对双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理尚不明确且无法为故障诊断提供理论依据的问题,开展了双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析.首先,结合有限元仿真及解析推导,分析转子匝间短路下双馈异步风力发电机的气隙磁密规律,得到转子所受的不平衡磁拉力;然后,考虑转子不平衡磁拉力的情况下构建双馈异步风力发电机转子-轴承系统非线性动力学模型,利用非线性动力学仿真获取转子匝间短路故障下系统的振动仿真信号;最后,在双馈异步风力发电机故障模拟实验台上进行转子匝间短路故障实验,利用实验分析验证非线性动力学仿真结果的有效性.非线性动力学仿真及实验分析结果均表明,转子匝间短路故障下双馈异步风力发电机转子-轴承系统振动信号的频谱存在转频的谐波成分,通过检测转频的谐波分量可诊断双馈异步风力发电机转子匝间短路故障,有效揭示了双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理.

基于二维CNN与多源机电信息融合的同步电机转子匝间短路故障诊断方法

为提高同步电机转子绕组匝间短路故障的诊断准确率,以一台型号为SDF-9的一对极同步发电机为研究对象,提出了一种基于二维卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与多源机电信息融合的匝间短路故障诊断方法。首先选取故障前后的定子环流、转子振动、定子振动信号为故障特征,采用信号-图像转换方法将一维时序信号转化为二维灰度图像。其次将处理后的图像分别作为二维CNN模型的前置输入进行训练。最后采用D-S证据理论将3种证据体的输出概率进行决策融合。结果表明:该方法消除了单一信号易受传感器故障及环境变化的影响,故障诊断准确率显著提高,并与其他传统故障诊断算法的诊断结果进行对比分析,验证了此方法的有效性。

基于负载特性曲线偏移实现转子匝间短路故障诊断的方法

利用励磁电流增幅计算励磁电流是实现汽轮发电机转子匝间短路故障诊断的典型方法,然而传统励磁电流计算方法的精确性往往无法满足诊断的精度要求。本文通过分析转子匝间短路的形成原因和对励磁电流的影响,比较各种励磁电流计算方法的特点和差异,提出了一种基于负载特性曲线偏移的汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法。该方法通过测量发电机运行电气量,采用ASA相量法计算负载情况下的励磁电流,根据测量的励磁电流对空载特性曲线进行修正,并采用禁忌搜索算法计算运行工作点,拟合得到偏移负载特性曲线。采用偏移负载特性曲线分别对正常工作和转子匝间短路故障的发电机进行励磁电流二次计算,将得到的励磁电流计算结果与实际值进行比较。以一台600MW汽轮发电机为实例进行试验,结果发现,在非匝间短路故障时,其励磁电流计算结果与实际值基本一致,匝间短路故障时故障特征明显,从而验证了该方法的正确性。

抽水蓄能机组多工况下转子匝间短路故障检测效果分析

转子绕组匝间短路故障在抽水蓄能机组内部形成了不平衡磁拉力,可导致机组剧烈振动,对该故障进行精准、实时检测十分必要。针对抽水蓄能机组运行工况多变的特点,利用在机组定子铁心上安装的U型检测线圈检测转子绕组匝间短路故障,以某水电站一台322 MW抽水蓄能机组为例,通过有限元软件仿真了机组空载工况、额定负载、发电调相、电动机负载和电动调相等典型工况,模拟了不同程度的转子绕组匝间短路故障,结果表明,故障后检测线圈感应电动势中均出现了分数次谐波,且其幅值随着故障程度的加重而增大,证明了U型检测线圈在抽水蓄能机组多工况下均可以有效反映转子绕组匝间短路故障,因此,U型检测线圈法适用于抽水蓄能机组的转子匝间短路故障在线诊断。

同步发电机转子匝间短路故障时励磁电流谐波特性分析

发电机正常运行时 ,电枢反应磁场与转子同步旋转 ,转子绕组不会感应附加谐波电流。当发生转子匝间短路故障时 ,气隙主磁场出现谐波 ,通过分析各次谐波的电磁特性 ,得出当谐波次数与发电机极对数满足一定关系时 ,电枢反应磁场与转子不同步旋转 ,从而在转子绕组中感应附加谐波电流 ,并给出谐波频率与气隙主磁场谐波次数、发电机极对数、转子机械转数的关系表达式。实测了MJF 30 6型同步发电机转子匝间短路故障时的励磁电流数据 ,结果表明 。

基于小波分析的发电机转子匝间短路故障诊断方法研究

转子匝间短路是汽轮发电机常见的故障形式。发电机转子绕组发生转子匝间短路后,转子磁势不对称所产生的高次谐波分量对电机磁场产生影响,使定子侧电气信号发生变化,产生出不同于正常情况下的某些故障特征信号。用定子线圈的探测方法,采集定子探测线圈上的电气故障信号,基于小波分析理论对探测线圈中的故障信号进行分析,提取具有转子匝间短路的故障特征量,对发电机转子匝间短路故障进行诊断,并且实现转子匝间短路故障的定位诊断。通过Matlab软件对模拟故障信号进行了仿真分析,结果表明该方法能够实现故障的诊断与定位。

隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析

考虑到转子匝间短路会在定子回路产生与极对数和定子绕组形式有关的偶数次和分数次不平衡电流分量,首先基于不平衡电流谐波分量产生的各次谐波磁动势,推导了转子在定子直角坐标系中不平衡磁拉力(UMP)的表达式,并根据故障时定、转子磁动势的特点,得到了故障后UMP的频率分量表达形式,形成了一套完整的故障时UMP特征分析方法。用该方法对不同极对数的隐极发电机样机转子匝间短路故障进行了分析,并通过基于ANSOFT软件的场路耦合计算得到了故障中转子电磁力的数值结果。仿真结果符合理论分析的UMP特征,验证了所提出的转子受力分析方法的正确性。理论分析与仿真结果均表明,不同极对数和定子绕组形式的发电机故障时转子UMP的谐波特征不同,为机电信息融合的转子匝间短路故障监测奠定了基础。

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。

基于并联支路环流特征的转子匝间短路故障识别

汽轮发电机转子绕组匝间短路是一种常见的发电机故障,为了对其进行状态监测和故障识别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障识别方法。通过分析汽轮发电机正常运行及转子匝间短路故障运行时各参数的变化,得到了定子绕组并联支路电压差和环流特性,即理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子匝间短路故障导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电压差和环流,其大小和分布与短路严重程度呈对应关系。最后,实测了MJF-30-6型故障模拟发电机正常运行及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本符合。

隐极发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力的解析计算模型

采用多回路法计算发生转子匝间短路故障时隐极发电机的定、转子电流,基于计算结果,按照发生转子匝间短路故障时电机各回路的实际构成方式,对故障时的气隙磁场进行了分析,得出气隙磁动势和磁密的计算模型;通过求解Maxwell应力的积分,得到转子不平衡磁拉力。对一台1对极隐极模拟样机进行转子匝间短路实验,实验结果验证了计算模型的正确性;将所提计算模型得到的结果与ANSYS仿真结果进行对比,结果证明所提计算模型具有耗时短、效率高的优点。

双馈感应发电机转子匝间短路时定子电流谐波分析

随着人们对风能重视程度的日益加深,双馈感应发电机(DFIG)的应用越来越广泛。转子绕组匝间短路故障是一种常见故障,对DFIG以及风电系统具有较大危害。文中分析了正常情况以及发生转子绕组匝间短路故障时定子侧电流谐波成分,考虑了绕组结构对谐波成分的影响;建立了DFIG多回路数学模型,计算了发生不同程度转子绕组匝间短路故障时的定、转子电流,分析了发生转子绕组匝间短路故障时电流的变化规律;以傅里叶变换为基础,进一步分析了定子单条支路电流、线电流以及并联支路环流中的谐波成分。这些谐波特性可以用于构造转子绕组匝间短路故障检测与诊断判据。

基于人工神经网络的同步电机转子匝间故障在线诊断

本文介绍了一种基于人工神经网络的同步电机转子短路故障的在线诊断方法。文中论述了该诊断方法的神经网络模型、自适应学习训练算法、诊断电路原理。用该方法诊断转子绕组故障，不依赖同步电机数学模型及其结构参数。

双馈风力发电机转子匝间短路故障分析

双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后,该极磁动势将发生变化,气隙磁密分布不再对称,不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势,形成附加的谐波电流。因此,可以通过分析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障。采用多回路理论,针对一台4极电机进行建模,仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流,所得结果与理论分析相符,从而验证了所建立模型的正确性。

SVD滤波与改进小生境遗传算法在双馈异步电机转子匝间短路故障量提取中的应用

双馈异步发电机(DFIG)转子绕组发生匝间短路故障后,可能会导致机组运行不稳定,造成严重的经济损失,短路后定子电流会产生频率为(1±2s)f的谐波,因此分析定子电流中的谐波含量对故障诊断具有一定的意义。FFT进行短时采样频谱分析时,由于频谱泄露的影响,分辨力明显不足。为了提高转子匝间短路诊断的准确性,提出了利用SVD分解滤波算法和改进小生境遗传算法的故障诊断方法,不仅提高了谐波分析的精度,还解决了多重信号分类(MUSIC)算法谱峰搜索计算量大的缺点。仿真的结果表明,将SVD分解算法和小生境遗传算法作为故障监测方法切实可行,为转子匝间短路故障诊断提供了依据,相比单独采用FFT和MUSIC算法,计算精度和效率都有所提升。

计及转子静偏心的双馈式发电机转子匝间短路故障频谱特性的仿真分析

为了研究双馈风力发电机转子静偏心故障和转子绕组匝间短路故障频谱特性的区别,避免静偏心导致对转子绕组匝间短路故障的误诊断。依据有限元理论,建立双馈风力发电机转子绕组匝间短路模型和计及静偏心的模型,对转子绕组匝间短路、计及静偏心的转子匝间短路故障进行了仿真。以转子线电流和定子线电压为研究对象,从频谱特性角度,对各组的仿真结果进行了对比研究。分析结果表明,静偏心的存在会导致定子线电压中出现与转子绕组匝间短路故障相同的特征频率,可能导致误诊断;同时对转子线电流和定子线电压以及定子线电压的高频段进行监测,能够有效区分静偏心与转子绕组匝间短路故障,避免静偏心导致对转子绕组匝间短路故障的误诊断。

基于探测线圈法的双馈式发电机转子匝间短路槽的定位研究

双馈式感应发电机广泛应用于风力发电领域,发电机转子绕组匝间短路是目前国内外研究的热点之一。由于双馈风力发电机的特殊结构和工作特性,准确定位发生匝间短路故障的槽号存在一定难度。本文从有限元理论出发,利用Ansoft仿真分析正常和转子绕组匝间短路故障后的气隙磁密的变化特性。从磁特性角度出发,分析了故障槽定位的可行性;通过探测线圈和光电装置的结合,对比分析正常与故障下采集信号的差值,即可确定故障槽的位置。

基于频域输入阻抗的发电机转子匝间短路故障诊断方法研究

基于发电机转子绕组的多导体传输线(MTL)模型仿真得到了转子绕组的频域输入阻抗,分析了其频谱的特点,提出了转子绕组匝间短路的频域输入阻抗增益诊断方法。仿真和实测数据表明,该方法能够有效诊断转子绕组的匝间短路故障,并能提供故障点的位置信息。

基于PSO-ADMMF和WPE的发电机转子匝间短路故障诊断

针对常规的数学形态滤波器对定子电流信号滤波效果不理想,提出粒子群算法改进的数学形态滤波器。引用粒子群算法寻找最优的数学形态滤波器中开-闭和闭-开运算的权系数,建立自适应数学形态滤波器模型,对定子电流信号进行滤波处理。结合小波包理论和信息熵理论,提出小波包熵作为故障特征的故障诊断方法。仿真实验对比了PSO算法改进的自适应数学形态滤波器和常规数学形态滤波器的滤波效果,计算了滤波后的不同状态信号的小波包熵,并以此进行了转子匝间短路故障诊断,仿真验证表明本方法是有效的。

基于Ansoft的汽轮发电机转子匝间短路故障分析

根据理论分析得到转子匝间短路故障会引起定子并联支路不平衡电压的结论。通过有限元分析软件Ansoft建立了一台发电机的场路耦合模型,应用此模型对正常和匝间短路故障情况进行仿真计算,得到了正常和不同故障情况下的气隙磁密曲线和定子并联支路不平衡电压曲线。对气隙磁密曲线进行频谱分析,得到其偶次谐波随故障变化的规律。对不平衡电压曲线进行频谱分析,得到其各次分量随故障变化的规律,为故障的诊断提供了有利的依据。最后,对匝间短路伴随气隙偏心故障进行仿真计算,得到复合故障下的不平衡电压曲线及其频谱分析结果,并与只发生匝间短路故障时的结果进行了比较。