Condition monitoring of a wind turbine generator using a standalone wind turbine emulator

The intend of this paper is to give a description of the realization of a low-cost wind turbine emulator （WTE） with open source technology from graze required for the condition monitoring to diagnose rotor and stator faults in a wind turbine generator （WTG）. The WTE comprises of a 2.5 kW DC motor coupled with a 1 kW squirrel-cage induction machine. This paper provides a detailed overview of the hardware and software used along with the WTE control strategies such as MPPT and pitch control. The emulator reproduces dynamic characteristics both under step variations and arbitrary variation in the wind speed of a typical wind turbine （WT） of a wind energy conversion system （WECS）. The usefulness of the setup has been benchmarked with previously verified WT test rigs made at the University of Manchester and Durham University in UK. Considering the fact that the rotor blades and electric subassemblies direct drive WTs are most susceptible to damage in practice, generator winding faults and rotor unbalance have been introduced and investigated using the terminal voltage and generated current. This wind turbine emulator （WTE） can be reconfigured or analyzed for condition monitoring without the need for real WTs.

核电站定子线棒漏氢监测短板分析及应对建议

针对某核电站定子冷却水箱气相空间氢含量高问题进行深入研究,发现氢气渗透无法避免。结合二十五项反措要求和定子冷却水系统特点进行分析,得出定子线棒漏氢监测的手段应对富氧(敞开式)系统和贫氧(密封式)系统区别对待。对于贫氧系统,实际运行过程中发现诸多核电站的定子冷却水箱气相空间存在密封差的共性问题,导致现有定子线棒漏氢监测存在不足。为此研发定子线棒漏氢监测实时分析装置,该装置不仅通过排气流量和氢含量实时计算当前漏氢量,还可以根据不同密封性能的定子冷却水箱进行动态标定,能够有效解决上述问题,具有一定推广意义。

发电机定冷水溶解氢浓度及漏氢量在线监测技术应用研究

发电机定冷水溶解氢浓度及漏氢量在线监测技术的应用在保障发电机组的安全运行、预防安全隐患,以及监测金属材料的析氢腐蚀等方面都具有重要的意义。文章阐述了发电机定冷水系统原理,论述了发电机定冷水系统运行过程中的安全隐患,分析对比了现有发电机组定冷水溶解氢浓度及漏氢量监测技术,提出了实时在线监测技术原理,并以实际工程案例为例阐述了其实际应用。

大型发电机定子绕组局部放电在线监测方法的研究

考虑放电脉冲在定子绕组中的传播规律,通过安装在定子绕组线圈上的感应传感器监测发电机定子绕组局部放电,确保局部放电信号在变形和衰减前被分离,同时对局部放电信号进行处理。分析了其监测原理,以高压电缆接头或定子绕组线圈发生局部放电为例,将2个传感器分别置于试件两侧,分析这2个传感器上电压的关系,可判断局部放电是发生在试件的内部还是外部,并计算内部局部放电时的脉冲灵敏度或外部局部放电时的噪声干扰灵敏度。

汽轮发电机定子铁心端部温度的在线监测

为便于运行人员实时监测发电机定子铁心端部的温度,针对同步发电机铁心温度随运行工况变化的特点,提出了汽轮发电机定子铁心端部温度在线监测的新方法。首先,研究了汽轮发电机定子铁心端部温度随发电机运行时的有功功率、无功功率、电枢端电压、端部冷却介质等参数变化的数学模型;然后,根据定子铁心端部的温度模型,推导了一种新型的定子铁心端部温升限制曲线,以实时指导发电机的进相运行。通过发电机的运行及实验结果验证了文中所提方法的正确性。

水轮发电机定子单相接地故障行波定位

针对行波在水轮发电机定子绕组槽部和端部的传播特征分别建立其暂态电路网络模型,提出应用小波理论对定子接地行波信息进行分析来确定故障点的位置。讨论了行波速度计算的数学模型和无需波速基于相模变换,由线模量和地模量确定接地点位置的算法,解释了小波分析提取行波信号的原理。在MATLAB 6．5环境中针对一台大型水轮发电机的参数进行建模,叠加等效电源对其定子接地行为进行仿真。由小波分解的行波高频部分对行波传播的时间特征进行确认,对波速已知和未知时的接地点定位算法进行比较分析,仿真结果分析表明了该方法应用于水轮发电机接地故障定位的合理性及可行性。

300MW汽轮发电机定子绕组温度在线监测与故障诊断

提出了一种新的定子绕组出水口和定子槽部测温处的温度模型 ,根据正常状态下发电机的运行参数 ,可以求出此时的模型系数 (指纹系数 ) ,进而可较准确地计算正常发电机在各种运行工况下的标准温度 ,提高了温度比较故障诊断方法 (实测值与标准值比较 )的准确性和可靠性。此外 ,分析表明 ,指纹系数与空心线棒的流通状况、测量通道的状态以及测温元件的精度等有关 ,可以用来进行故障的早期诊断和故障定位。

发电机定子单相接地故障电阻在线监测研究

针对目前基波零序电压型和三次谐波型发电机定子单相接地保护不能计算接地故障电阻的情况,提出了一种在线监测单相接地故障电阻的方法,以便实时监测发电机由于绝缘降低而引发的单相接地故障。结合行波故障定位功能,提出了在发电机零序网络结合三次谐波等效电路中建立定子接地电阻的计算模型,运用发电机定子单相接地多回路仿真模型对某大型发电机进行仿真验证。仿真数据表明了所提出的方法是准确可行的。

基于局部放电监测的水轮发电机主绝缘诊断分析系统

在分析国内外大型水轮发电机主绝缘状态监测与诊断研究现状的基础上,针对主绝缘诊断与监测系统中所存在的问题,利用信息集成技术,提出了大型水轮发电机主绝缘综合诊断系统解决方案——以局部放电监测为中心,综合利用计算机监控系统、其他相关监测单元、在线巡检量和离线试验检修指标等相关信息进行综合诊断分析。讨论了局部放电的模式识别方法,建立了变工况模型,并将其用于模式识别和模式老化度分析,研究了主绝缘故障的综合诊断流程,给出了主绝缘状态评估方法和绝缘老化趋势分析算法。详细介绍了系统框架、功能模块定义和系统的软硬件实现方法。该系统部分已投入现场应用。

大型发电机定子绕组故障放电的在线监测技术

大型发电机定子绕组的故障放电是造成大型发电机损坏事故的重要原因。大型发电机定子绕组故障放电的在线监测，对减少停电事故，提高供电质量，甚至对电力系统的安全稳定运行，都具有十分重要的意义。有效地抑制及剔除噪声干扰，最大限度不失真地抽取故障放电的特征信息，是大型发电机故障放电在线监测的两大技术关键。本文着重介绍了大型发电机定子绕组故障放电的特性及实用监测技术。

发电机定子绕组温度的计算方法及评价

由于大型发电机状态监测的需要,对几种发电机定子绕组温度计算方法及温度模型进行了归纳和评价,分析了各种温度计算方法的特点及应用状况,得出了基于发电机运行参数的温度模型精度较高,且适合发电机定子温度在线监测的结论。

光学振动监测系统在发电机在线监测方面的应用与实践

发电机定子绕组端部在线振动监测是保证发电机安全运行的重要措施,具有很高的技术难度。本文介绍了光学振动测量系统在发电机定子绕组端部振动在线监测方面的发展现状,以及在一台国产200MW汽轮发电机上的实践应用结果。

溪洛渡左岸电站定子绕组安装技术

详细介绍了溪洛渡左岸首台770 MW发电机定子绕组安装工艺。在借鉴三峡水轮发电机定子绕组安装经验基础上,重点阐述了溪洛渡左岸电站哈尔滨电机厂有限责任公司生产的定子绕组的结构设计及安装特点,同时,对安装遇到的难点进行了分析并给出了解决措施。经试验表明,安装后的机组各项技术指标均符合国家标准要求。这次成功的安装为百万千瓦机组定子绕组的安装积累了可行借鉴经验。

发电机定子铁心片间压力监测装置的设计

发电机定子铁心片间压力分布情况是影响定子制造质量和使用寿命的关键参数。目前,发电机定子铁心片间压力监测存在效率低、延时等缺点。对此,基于薄膜压力传感器设计了一套发电机定子铁心片间压力监测装置。介绍了这一监测装置的结构与配套软件,并进行了试验验证。应用这一监测装置,可以实时监测发电机定子铁心的片间压力值及分布情况,为定子补偿方案提供实时数据支撑。

大型汽轮发电机定子绕组温度监测与故障诊断的软件实现

空心线棒的堵塞是水内冷大型汽轮发电机定子常见故障之一,对其进行在线监测与故障诊断,可为状态检修提供指导作用。在建立出水管测温处温度模型的基础上,用VJ++开发出相应的监测与诊断软件。该软件具有温度查询显示、温度曲线绘制、温度误差曲线绘制、指纹系数的横向和纵向比较、初步的故障诊断等功能。

光纤测温系统在水轮发电机定子测温中的应用

阐述了砷化镓型式光纤测温监测系统在某电站水轮发电机定子上的设计及应用,光纤测温监测系统对于水电站水轮发电机而言属于一种新型的在线监测技术,总结出在某电站的应用经验,为后续新建及改造水轮发电机组光纤测温技术的应用提供参考和借鉴。

双馈异步风力发电机气隙偏心故障下定子振动特性分析及监测

本文分析5.5 kVA双馈异步风力发电机气隙静态偏心故障前后定子振动的变化规律,针对性研发了远程在线实时监测系统。首先,推导得出正常和气隙静态偏心故障下的定子单位面积磁拉力的解析表达式;然后,对不同气隙静态偏心程度下的定子单位面积磁拉力进行了有限元计算;最后,在新能源电力系统国家重点实验室的双馈异步风力发电机上进行了实验验证,并根据所验证的振动特性研发了定子振动在线监测系统。结果表明,气隙静态偏心故障会使定子单位面积磁拉力明显增大,且定子振动幅值与2f1、f1±f1、f1±fμ、fμ1±fμ2等频率成分随着偏心程度的增加而增大,研发的定子振动在线监测系统可有效监测气隙静态偏心故障,提供及时预警,实现失效预防。

柔性光学电流互感器在水轮发电机保护及监测上的应用探索

长期以来作为微机保护装置电流信息来源的电磁型电流互感器(TA),由于其低频传变特性差、小电流非线性段以及安装难度大等缺点,限制了发电机保护性能的进一步提高;基于法拉第磁光效应的柔性光学电流互感器首先在智能化变电站得到应用,既解决了传统电磁型电流互感器的饱和问题,又克服了光电TA(用于数字化变电站)抗干扰能力差的缺点;且绕制灵活,适合于解决发电机保护及监测存在的一些技术难题。

发电机接地保护的方式及问题的分析

针对大型发电机采用100%注入式定子接地保护和定子接地保护的原理进行介绍,并对两种方式检测、安装及整定时应注意事项及易出现的问题进行了分析。

两种发电机定子绕组温度模型的比较

为了高效地实时监测发电机定子绕组温度,采用典型的指纹模型和蒲莹温度模型对其进行了结构分析和计算比较。结果表明:指纹模型计算简单,变量项便于工程分析,系数有物理意义,并且计算精度高,因此更适合应用于发电机定子绕组温度的在线监测。