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。

考虑气隙偏心时短路因素对发电机端部绕组振动的影响

端部绕组振动是导致绝缘磨损和退化的关键因素之一,因此对同步发电机在转子匝间短路下的端部绕组振动特性进行了研究。不同于以往,该研究不仅考虑了转子匝间短路程度,还考虑了转子匝间短路位置和气隙偏心程度对端部绕组振动的影响。首先理论推导得出定子端部绕组的受力表达式;然后基于电磁-结构耦合模型得到了绕组电磁力及其力学响应特性,如变形、应变和应力;最后在CS-5故障模拟发电机进行试验验证。试验结果与理论分析、有限元计算结果基本一致。结果表明,转子匝间短路会给绕组电磁力带来额外的50 Hz(基本频率)、150 Hz和200 Hz的谐波。随着气隙偏心程度/转子匝间短路程度/短路位置与大齿之间距离增大,端部绕组电磁力/振动加剧。此外,复合故障对端部绕组振动影响更为严重。在定子绕组电磁力作用下,定子绕组鼻端部位为最大变形位置,同时绕组直线段与端部的连接处易发生绝缘磨损,在制造及后期维护中应重点关注。

密封油内渗导致的转子匝间绝缘劣化诊断

密封油内渗导致转子匝间绝缘劣化,是转子匝间短路故障的主要原因之一。某台1050 MW汽轮发电机在运行状态和极间电压试验均无异常的情况下,通过分析重复脉冲试验结果,判断转子绕组已存在由密封油内渗导致的转子匝间绝缘劣化问题;拔出转子护环,发现转子端部绕组区域存在大量密封油内渗现象,同时转子匝间绝缘未发生金属性短路;对匝间绝缘劣化的机理进行了阐述并给出了检修策略,以避免类似问题的再次发生。

同步发电机转子绕组匝间短路故障特征规律分析

目前发电机励磁绕组匝间短路研究主要针对某一结构参数发电机,故障特性并无普遍性,为此以发电机定子线圈为基本对象,应用交流电机绕组理论的谐波分析法分析了发电机转子绕组匝间短路时定子绕组并联支路内感应电动势的谐波特性、定子绕组感应电流产生的旋转磁动势以及转子绕组感应电流的谐波特性,从而给出了适用于一般发电机结构的转子绕组匝间短路故障特征规律。该规律可根据发电机的不同结构参数,求得定子绕组侧、转子绕组侧故障特征的幅值和频率。以试验所用的故障模拟发电机为例,应用故障特征规律进行了转子绕组匝间短路故障特征计算。运用故障模拟发电机组在不同的励磁方式和负载情况下进行了转子绕组匝间短路的动模试验。通过分析和比较算例及试验结果验证了故障特征规律的正确性和有效性。

同步发电机转子绕组匝间短路故障特征传递规律

研究了发电机转子绕组匝间短路时,短路故障特征依次由定子绕组、励磁绕组、励磁机电枢绕组到励磁机励磁绕组的传播规律。理论分析和仿真结果表明:当发电机转子绕组发生匝间短路故障时,励磁机励磁绕组上产生频率为nrM/60倍频的感应电流。从而提出了一种基于励磁机励磁电流的发电机转子绕组匝间短路故障诊断的新方法,克服了一般诊断方式需要安装侵入式传感器的不足。最后运用故障模拟发电机组进行了动模试验,试验结果验证了理论分析的正确性和故障诊断方法的有效性。

励磁绕组短路下关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响

分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔性转子不平衡磁拉力激励与振动响应的理论分析、有限元仿真计算,以及动模试验来探索不同运行参数造成动力学特性差异的规律。结果表明:正常情况下转子不平衡磁拉力趋于零,转子振动以常规基频和定子传递过来的各偶次倍频为主;励磁绕组匝间短路下,转子不平衡磁拉力及其振动响应将产生新的奇次倍频成分,且通频振动幅值增大。随着短路程度或负载的增加,转子不平衡磁拉力与振动响应的基频将增大;短路位置越靠近大齿处,转子不平衡磁拉力与振动幅值越大;转子铁芯大齿的外表面和内槽表面边沿为动力学响应的危险位置。

汽轮发电机绝缘状态的监测与故障诊断

介绍了采用射频监测仪和转子绕组匝间短路监测系统相结合在线监测发电机定、转子绝缘状况的方法,提出了发电机绝缘故障诊断的模糊专家系统。指出:将上述些方法相结合可以有效地实现对汽轮发电机绝缘状态的监测和故障诊断。

发电机转子绕组匝间短路故障检测方法的研究

介绍了几种动态检测汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的方法,比较了各种方法的优缺点,并重点介绍了在探测线圈法基础上将小波分析用于转子绕组匝间短路故障的检测方法,指出小波分析方法适用于探测线圈感应电动势动态非平稳故障信号的特征提取,适合于汽轮发电机转子绕组匝间短路实时的故障检测。

基于小波分析的转子绕组匝间短路故障诊断方法

分析了汽轮发电机发生转子绕组匝间短路故障时的电磁特性,提出了基于小波分析的故障检测与诊断方法。这种方法是在探测线圈法的基础上,将小波变换用于突变信号的检测,对气隙中感应电动势信号的奇异特征进行提取,根据这些奇异特征,可实现对发电机转子绕组匝间短路故障的检测及故障点的定位。仿真分析表明,该方法适用于故障信号的奇异特征提取,适合于汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的在线检测。

大型汽轮发电机转子绕组匝间绝缘诊断新技术RSO重复脉冲法

文中阐述了汽轮发电机转子绕组匝间短路的危害性,进而对常规的检测方法进行探讨,较详细地描述了转子绕组匝间交流阻抗的特点和概念,介绍了RSO重复脉冲试验新方法;该方法通过现场实际进行了验证,通过积累经验,完善方法,建立了判断依据。传统的试验方法长期以来作为标准试验项目,并且一直沿用至今,而RSO新技术以其高灵敏度、精确定位等独特的优点,不仅可以作为现有检测方法的补充,甚至可以替代。此方法的推广应用将为电力系统的安全稳定运行提供更好的服务。

基于工业以太网的汽轮发电机转子绕组匝间短路检测系统研发与应用

为解决目前探测线圈法检测汽轮发电机转子绕组匝间短路的手段所存在的准确性差的问题,开发了一种新型的汽轮发电机转子绕组匝间短路检测系统。基于先进的工业以太网总线和PC104嵌入式工业总线技术,将汽轮发电机转子绕组匝间短路检测系统设计成一种上、下位的结构形式,以抗干扰能力强的数字信号的远程传输取代了模拟信号的远程传输。应用结果表明,该检测系统与早期产品相比较,其性能更加稳定、工作可靠性更高以及检测的重复性更好,从而大大提高了转子绕组匝间短路判定结果的准确性;美观、友好的交互式人机界面,使系统的操作使用变得更为简单和方便。

水轮发电机磁极线圈匝间短路检查及处理

主要就各水电站水轮发电机组正常运行中,磁极匝间绝缘损坏事故所占比重较大,往往成为严重安全隐患。因此,采用快速正确的方法,对转子匝间短路故障进行预防、检查及处理至关重要。通过实例简述转子磁极线圈匝间短路的几种常见情况及处理方法,供借鉴。

大型双水内冷调相机转子绕组匝间短路故障诊断方法研究

针对影响大型双水内冷调相机无功支撑能力的转子绕组匝间短路问题,结合大型双水内冷调相机的结构和运行特点,分析了调相机发生转子绕组匝间短路故障后的励磁磁势特征,指出了故障会引起调相机偶数次谐波磁场增强的特点,提出了基于穿心螺杆和支持筋的转子绕组匝间短路协同诊断及定位方法,该方法无需外加线圈,诊断准确度高。以一台300 Mvar双水内冷调相机为对象,搭建其有限元场路耦合模型,仿真发现转子绕组匝间短路后,在穿心螺杆与支持筋产生的感应电动势中均出现了偶次谐波,且随故障程度增强,验证了诊断方法故障识别和故障定位的有效性,为大型双水内冷调相机的安全稳定运行提供了保障。

汽轮发电机转子绕组匝间短路的故障原因与磁场分析

阐述了汽轮发电机转子的一般结构和转子绕组匝间短路的原因,主要对转子绕组匝间短路的磁场进行了数学分析,得出转子匝间短路时磁场信号的故障特征,为信号的后续处理提供了良好的依据.

1000MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的诊断与分析

以某电厂1000 MW汽轮发电机在运行过程中发现转子轴振动异常为例,对转子绕组匝间短路故障进行了诊断与分析。对该转子进行了降速过程和盘车状态的交流阻抗及损耗试验,并进行了盘车状态的RSO试验。分析了试验数据诊断与动态下的判断互相矛盾的原因。阐明了转子在运行中振动幅度明显与负荷的变化呈正相关性,并由此导致匝间存在短路隐患。建议及时关注转子的振动幅值和负荷变化的关系,以便及时应对转子绕组匝间出现的短路故障。

基于气隙探测线圈与端部振动的百万机组转子匝间短路分析

针对某大型汽轮发电机运行中定子振动偏高的问题,介绍了定子绕组端部振动在线监测系统及气隙探测线圈的工作原理,以某百万机组2号发电机端部振动为例,从定子绕组端部振动和转子绕组匝间短路监测的角度,通过监测图像和数据计算分析得出机组振动的电气原因,并从实践角度解析发电机定子绕组端部振动在线监测系统在百万机组上的应用。

两极式发电机转子匝间短路故障检测实用方法

发电机的转子绕组是发电机的重要构成部件,转子匝间短路故障严重时会引起机组的振动增大,造成发电机转子烧损甚至系统停机。在机组检修期,对转子进行检测线圈法检查,从理论上分析了转子匝间短路时磁场信号的故障特征,进行仿真验证;在机组运行期,对发电机转子动态匝间短路进行在线检测与诊断,提高了转子绕组匝间短路故障检测的灵敏度,及时发现发电机匝间短路隐患。

转子绕组匝间短路故障谐波传递特征仿真

发电机转子绕组匝间短路时,其故障特征可以传递到励磁机励磁绕组上去。应用Matlab软件,对故障谐波传播效率受转子绕组感应电动势的幅值和频率的影响进行了仿真分析。

双馈风力发电机转子绕组匝间短路程度诊断

为了更好地诊断双馈风力发电机转子绕组匝间短路程度,将改进熵权理论和灰色关联理论相结合,得出更好的诊断方法。该方法以发电机定子绕组中A相电流的基频幅值,定子绕组A相电流(1-2s)f谐波幅值,转子绕组U相电压幅值,电磁转矩的直流分量,电磁转矩的2sf谐波幅值为研究对象,以0、4%、8%、12%、16%为故障域,构建故障识别框架来诊断发电机转子绕组短路程度,并用Ansys Maxwell软件仿真验证。结合后的方法能使短路程度得到准确诊断,给现场检修员提供了指导性建议。

不平衡电压下励磁绕组匝间短路对同步调相机磁场及转子振动特性的影响

随着新一代同步调相机的大量使用,调相机的安全性问题日益突出。励磁绕组匝间短路是一种常见的故障,直接影响到调相机的正常工作。本文以电网电压不平衡状态下调相机发生励磁绕组匝间短路的故障特征分析为目标,建立了电网电压平衡状态下调相机正常运行与发生励磁绕组匝间短路故障、不平衡电压下调相机未发生故障以及发生励磁绕组匝间短路故障四种工况下气隙磁通密度、转子不平衡磁拉力的统一数学表征,分析了不同工况下调相机的转子振动特性,并从谐波含量、谐波幅值等多方面进行了对比分析,揭示了调相机故障机理。基于某场站TTS-300-2型新型同步调相机建立了四种工况下的有限元仿真模型,并在动态模拟实验室中,以MJF-30-6型故障模拟同步电机模拟调相机运行进行了实验验证。结果表明,在不平衡电压下发生故障时气隙磁通密度产生衰减,转子不平衡磁拉力出现三次谐波分量。通过仿真分析与实验验证,理论研究成果的准确性得到了充分证实,为调相机故障诊断工作奠定了坚实的理论基础。