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基于径向基函数神经网络算法的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断

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电工技术 2024年第11期 33-35,40页

作者：周奇吕飞周煜晨姚殷培王驰吴頔杰国能长源汉川发电有限公司湖北汉川431600

转子绕组匝间短路是汽轮发电机的主要故障之一,对该故障的既有诊断方法仍有不足。在分析径向基函数神经网络基础上,提出一种基于该神经网络的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法。详细介绍了该方法的故障诊断流程,并对其进行了仿... 详细信息

转子绕组匝间短路是汽轮发电机的主要故障之一,对该故障的既有诊断方法仍有不足。在分析径向基函数神经网络基础上,提出一种基于该神经网络的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法。详细介绍了该方法的故障诊断流程,并对其进行了仿真验证。研究表明,该方法精度高且收敛速度快,可有效诊断汽轮发电机转子绕组匝间短路故障。

关键词：汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断径向基函数神经网络 MATLAB

期望电动势法检测调相运行同步电机转子绕组匝间短路故障的适用性研究

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电机与控制学报 2022年第11期26卷 65-72页

作者：张博武玉才马明晗李永刚华北电力大学河北省绿色高效电工新材料与设备重点实验室河北保定071003

转子绕组匝间短路故障对同步电机运行有一定的负面影响,及时预警有助于避免故障进一步恶化。首先分析了期望电动势法在检测同步发电机转子匝间短路故障中的问题,结合调相运行同步电机的电磁特征,分析了机端电压波动对机组的影响,进一步... 详细信息

转子绕组匝间短路故障对同步电机运行有一定的负面影响,及时预警有助于避免故障进一步恶化。首先分析了期望电动势法在检测同步发电机转子匝间短路故障中的问题,结合调相运行同步电机的电磁特征,分析了机端电压波动对机组的影响,进一步预测了该方法在调相运行机组应用的优势。以QFSN-300-2-20B型汽轮电机为例进行仿真,建模阶段考虑了机组与系统的联络阻抗,在不同匝间短路状态获取了调相运行机组的定子电流和机端电压,得出空载电动势与励磁电流之间的函数关系,证明了期望电动势法在诊断调相运行同步电机的转子绕组匝间短路故障的独特优势。

关键词：同步电机转子绕组匝间短路调相运行空载电动势励磁电流诊断

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转子绕组匝间短路对电机轴电压的影响

中国电机工程学报 2009年第36期29卷 96-100页

作者：李和明武玉才李永刚华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003

研究转子绕组匝间短路故障与电机轴电压的联系,采用气隙磁导法分析电机气隙磁场,建立考虑定子齿槽效的气隙磁导模型。当转子绕组匝间短路故障发生后,轴电压信号中将出现与齿槽数对应的故障特征频率,该特征频率可以作为诊断转子绕组匝间... 详细信息

研究转子绕组匝间短路故障与电机轴电压的联系,采用气隙磁导法分析电机气隙磁场,建立考虑定子齿槽效的气隙磁导模型。当转子绕组匝间短路故障发生后,轴电压信号中将出现与齿槽数对应的故障特征频率,该特征频率可以作为诊断转子绕组匝间短路故障的依据。在故障模拟电机上进行实验,验证了所提方法的正确性。

关键词：转子绕组匝间短路轴电压齿槽效应监测

抽水蓄能发电电动机转子绕组匝间短路故障特征分析与诊断

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抽水蓄能发电电动机转子绕组匝间短路故障特征分析与诊断

作者：李德奇华北电力大学

学位级别：硕士

抽水蓄能电站作为新型电力系统的组成部分,对促进清洁能源的良好消纳、保障电力系统的安全稳定运行具有重要作用,近年来得到了大力的发展和建设。发电电动机作为抽水蓄能机组的核心元件,其正常可靠运转对于抽水蓄能电站的性能和安全性... 详细信息

抽水蓄能电站作为新型电力系统的组成部分,对促进清洁能源的良好消纳、保障电力系统的安全稳定运行具有重要作用,近年来得到了大力的发展和建设。发电电动机作为抽水蓄能机组的核心元件,其正常可靠运转对于抽水蓄能电站的性能和安全性至关重要。转子绕组匝间短路故障是发电电动机常见的故障,若不及时发现和清除,将会逐步恶化直至造成系统安全事故。为了保证抽水蓄能电站安全运行,本文针对发电电动机的在线故障检测方法展开研究,主要研究内容如下:(1)首先分析了发电电动机转子绕组匝间短路故障前后的磁场变化情况,基于有限元理论与场路耦合原理,利用仿真软件Ansoft Maxwell与Simplorer搭建发电电动机的二维有限元模型与外电路,并利用机端电压和定子电流相对偏差大小以及气隙主磁场的变化特点验证了模型的准确性。其次,以磁势平衡原理为基础,推导发电电动机在转子绕组匝间短路故障前后转子磁势与气隙磁势的变化特征,并通过仿真进行验证。最后,结合麦克斯韦应力张量法与仿真计算,得到不平衡磁拉力随匝间短路故障程度的变化关系。(2)针对抽水蓄能发电电动机转子绕组匝间短路问题,提出了一种基于反向空载曲线拟合的故障诊断方法。首先,根据同步电机的矢量关系,利用电机自身的参数和基本运行数据,建立了励磁电动势的数学模型。在此模型的基础上,利用反向空载曲线求出正常工况下与励磁电动势对应的励磁电流。其次,将计算出的励磁电流与实际励磁电流进行比较,并根据相对变化量的大小判断短路的严重程度。该方法独立于电机的运行条件,无需额外的传感设备,可以实时在线监测。最后,利用抽水蓄能发电机的实时数据和仿真模型验证了理论分析的正确性和诊断方法的有效性。(3)针对抽水蓄能机组转子绕组匝间短路故障诊断多采用单一特征量,导致故障识别率不高的问题,提出了一种基于CNN与多源机电信息融合的方法。首先,建立了CNN与多源信息融合故障识别模型,将电机的励磁电流、机架振动、机盖振动的现场运行数据作为输入进行训练。其次,采用D-S证据理论将3种特征量的输出概率进行决策融合。最后分别与单一特征时的故障识别准确率和传统故障诊断算法下的识别准确率进行对比,验证了该方法的准确性。

关键词：发电电动机转子绕组匝间短路有限元仿真空载曲线拟合深度学习多源信息融合

基于励磁阶跃法的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断

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电机与控制学报 2017年第9期21卷 22-30页

作者：武玉才王逸仙徐乾杰徐剑华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 国网福建省电力有限公司福建福州350003

对转子绕组匝间短路故障的快速、准确检测可以缩短故障处理时间,降低停机成本。首先分析了匝间短路对励磁回路暂态阻抗参数的影响,预测当发电机出现转子绕组匝间短路后,在阶跃电压作用下,励磁电流的上升速度将变快。为了验证该设想,利... 详细信息

对转子绕组匝间短路故障的快速、准确检测可以缩短故障处理时间,降低停机成本。首先分析了匝间短路对励磁回路暂态阻抗参数的影响,预测当发电机出现转子绕组匝间短路后,在阶跃电压作用下,励磁电流的上升速度将变快。为了验证该设想,利用有限元分析软件建立了一台300WM汽轮发电机的仿真模型,对比了短路程度、短路位置对阶跃励磁电压作用下的励磁电流上升速度的影响,同时研究了被短路回路电流、阻尼电流以及定子绕组并联支路环流的变化规律。仿真结果验证了理论分析的正确性,最终提出了一种新型汽轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法。

关键词：转子绕组匝间短路 Ansoft 阶跃电压励磁电流上升速度离线检测

核电汽轮发电机转子绕组匝间短路的定子环流特征

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电机与控制学报 2020年第3期24卷 45-52,61页

作者：武玉才马冠华华北电力大学电气工程学院河北保定071003

随着我国新一代核电技术的成熟,未来将有更多先进的核电站投入发电运营。核电机组普遍为半速汽轮发电机,与全速汽轮发电机的结构有所不同,发生转子绕组匝间短路故障时的特征也有一定的差异。本文针对转子绕组匝间短路故障的磁场特征进... 详细信息

随着我国新一代核电技术的成熟,未来将有更多先进的核电站投入发电运营。核电机组普遍为半速汽轮发电机,与全速汽轮发电机的结构有所不同,发生转子绕组匝间短路故障时的特征也有一定的差异。本文针对转子绕组匝间短路故障的磁场特征进行了分析,将交流绕组电动势计算方法应用到转子绕组匝间短路故障这一特殊状态,将故障形成的1/2次谐波特征磁场看作主磁场,将定子绕组看作超短距绕组,得到了一对磁极下1/2次谐波电动势的表达式,进一步推导了双极绕组串联后的电动势表达式,建立了谐波电动势与谐波磁场的函数关系式。通过数值仿真研究了并联支路环流波形特征以及频率特征与短路程度的关联性,为并联支路环流法在半速汽轮发电机组上的应用提供了理论参考和数据支撑。

关键词：半速汽轮发电机转子绕组匝间短路谐波分析定子环流故障诊断与定位

HVDC换相失败对转子绕组匝间短路调相机的影响分析

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电机与控制学报 2021年第7期25卷 1-10页

作者：马明晗贺鹏康李永刚姜猛武玉才华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003

针对HVDC换相失败对带转子匝间短路故障调相机运行特性的影响进行研究,以一台TTS-300-2型双水内冷调相机为研究对象,构建了含同步调相机的高压直流输电的场-路-网耦合模型。联合仿真得到高压直流输电逆变器换相失败后转子绕组匝间短路... 详细信息

针对HVDC换相失败对带转子匝间短路故障调相机运行特性的影响进行研究,以一台TTS-300-2型双水内冷调相机为研究对象,构建了含同步调相机的高压直流输电的场-路-网耦合模型。联合仿真得到高压直流输电逆变器换相失败后转子绕组匝间短路调相机的气隙磁场,采用麦克斯韦应力张量法计算出调相机转子受到的不平衡磁拉力,分析了其在匝间短路状态下发生换相失败时转子受力特点及变化趋势。结果表明,换相失败使调相机气隙磁场增大,转子所受磁拉力幅值明显增大,并且匝间短路程度越大,其影响程度越大。换相失败对带病运行调相机影响分析研究对解释故障机组异常振动、诊断轻微转子绕组匝间短路故障有一定的参考价值。

关键词：高压直流输电同步调相机换相失败有限元分析转子绕组匝间短路不平衡磁拉力

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在线检测发电机转子绕组匝间短路的新方法

高电压技术 2009年第11期35卷 2698-2703页

作者：武玉才李和明李永刚赵艳军万书亭华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 深圳中广核工程设计有限公司深圳518124 华北电力大学能源与动力工程学院保定071003

针对转子绕组匝间短路故障频发的现场实际情况,首先分析了隐极同步电机转子绕组匝间短路后励磁磁势的变化,采用气隙磁导法分析了电机气隙磁场,指出转子匝间短路故障使电机气隙磁场不对称,从而产生不均衡的磁拉力。由力的相互作用原理可... 详细信息

针对转子绕组匝间短路故障频发的现场实际情况,首先分析了隐极同步电机转子绕组匝间短路后励磁磁势的变化,采用气隙磁导法分析了电机气隙磁场,指出转子匝间短路故障使电机气隙磁场不对称,从而产生不均衡的磁拉力。由力的相互作用原理可知,该磁拉力不仅作用于转子,改变转子基频振动,同时还影响定子铁心的振动。随后对不平衡磁拉力引发的定子铁心的振动模态进行了分析,得出了转子匝间短路后定子铁心基频振动幅值增大的结论。最后在MJF-30-6故障模拟发电机组上进行了转子绕组匝间短路模拟实验,实验结果表明,可以通过定子铁心基频振动诊断隐极同步电机转子匝间短路故障。

关键词：同步电机转子绕组匝间短路气隙磁势定子振动诊断

水轮发电机转子绕组匝间短路故障的新型在线诊断方法

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电机与控制学报 2018年第11期22卷 19-25页

作者：武玉才马倩倩蔡波冲唐劲飞华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 国网国际发展有限公司发展策划部北京100031

针对转子绕组匝间短路故障可引起水轮发电机机组较为强烈的振动,导致计划外停机的问题,以二滩水电站一台550 MW水轮发电机为例,根据磁动势平衡原理,推导匝间短路前后发电机主磁场的变化规律,提出在水轮发电机定子铁心上安装U型检测线圈... 详细信息

针对转子绕组匝间短路故障可引起水轮发电机机组较为强烈的振动,导致计划外停机的问题,以二滩水电站一台550 MW水轮发电机为例,根据磁动势平衡原理,推导匝间短路前后发电机主磁场的变化规律,提出在水轮发电机定子铁心上安装U型检测线圈,用以检测转子绕组匝间短路故障。根据发电机主磁场的运动规律,推导穿过U型检测线圈的磁通表达式,进一步得到检测线圈的感应电动势。二维电磁场仿真证明U型检测线圈的感应电压可以反映水轮发电机的转子绕组匝间短路程度,并能定位故障磁极位置,新型检测方法实现了对水轮发电机转子绕组匝间短路故障的在线诊断。

关键词：水轮发电机转子绕组匝间短路 U型检测线圈感应电压差在线诊断