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基于CWT和CNN-BiLSTM的散绕同步电机定子绕组短路故障检测方法

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高电压技术 2024年第5期50卷 2166-2176页

作者：于跃强陈宇赵仲勇宫小宇唐超西南大学工程技术学院重庆400716 华中科技大学电气与电子工程学院强电磁技术全国重点实验室武汉430074 西南大学宜宾研究院宜宾644000 国网重庆市电力公司北碚供电分公司重庆400014

近年来,基于脉冲频率响应法(impulse frequency response analysis,IFRA)的神经网络模型已被证实能够有效检测定子绕组故障。然而,这些模型普遍具有鲁棒性不强、抗噪能力差等特点,究其原因是大多数的模型采用简单的神经网络架构且常规的... 详细信息

近年来,基于脉冲频率响应法(impulse frequency response analysis,IFRA)的神经网络模型已被证实能够有效检测定子绕组故障。然而,这些模型普遍具有鲁棒性不强、抗噪能力差等特点,究其原因是大多数的模型采用简单的神经网络架构且常规的IFRA普遍采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)对暂态信号进行时频变换,而FFT并不适合处理暂态突变的非平稳信号。文中以散绕结构的同步电机定子绕组为检测对象,采用连续小波变换(continual wavelet transform,CWT)代替FFT处理IFRA的暂态信号,并基于一维卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)构建CNN-BiLSTM模型对采用CWT变换之后的信号进行故障检测。实验结果表明:采用CWT处理后的频域序列作为该模型的输入,相较于其它结构单一的模型,其平均准确率最优且高达99.01%。噪声对比实验表明:采用CWT变换后的数据能使故障诊断模型的鲁棒性及泛化性更强。

关键词：同步电机定子绕组脉冲频率响应法小波变换 CNN-BiLSTM

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空间低速伺服系统低频谐波电流分析与抑制

北京航空航天大学学报 2023年

作者：张鑫王子婷白超平张帅孙越强中国科学院大学中国科学院国家空间科学中心

电机直驱伺服系统输出力矩直接作用于负载，受芯片工艺缺陷、相电感及检测电路非对称、电机定子开槽等因素影响，相电流的一次、二次谐波和齿谐波fnk将直接影响电磁转矩的稳定性。为提升系统的低速平稳度，首先基于电机数学模型和系统... 详细信息

电机直驱伺服系统输出力矩直接作用于负载，受芯片工艺缺陷、相电感及检测电路非对称、电机定子开槽等因素影响，相电流的一次、二次谐波和齿谐波fnk将直接影响电磁转矩的稳定性。为提升系统的低速平稳度，首先基于电机数学模型和系统传递函数，指出三类低频谐波的产生原因。其次针对一次谐波，提出一种新颖的中心电流电气角更新与机械角赋值算法，提高了磁路非理想时的谐波抑制能力，针对二次谐波和齿谐波，提出转速环双准比例谐振控制算法，在滤除谐波的同时兼具抗扰能力强和调参难度低的优势。最后通过仿真和实验验证了两种算法的有效性。加入算法后电机空载运行的跟踪误差降低为原来的1/3，实现系统在有限硬件资源开销下的平稳运行，为空间直驱伺服系统的低速控制提供了新思路。

关键词：永磁同步电机低频谐波电流定子绕组直流偏置准比例谐振

电传动车辆用永磁电机定子绕组等效导热系数获取方法

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兵工学报 2021年第10期42卷 2215-2222页

作者：李晔李琦范涛温旭辉赵毅慧中国科学院电工研究所北京100190 齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院山东济南250100 内蒙古第一机械集团股份有限公司内蒙古包头014030

永磁电机以其高功率密度的优点广泛应用于各种电传动场合,电机绕组温升是决定电机额定功率的重要因素。在电机热分析模型中,绕组模型的等效物性确定是最困难的。采用一种基于电机整机试验的绕组等效热物性拟合方法,并与等效绕组样件测... 详细信息

永磁电机以其高功率密度的优点广泛应用于各种电传动场合,电机绕组温升是决定电机额定功率的重要因素。在电机热分析模型中,绕组模型的等效物性确定是最困难的。采用一种基于电机整机试验的绕组等效热物性拟合方法,并与等效绕组样件测量方法和绕组完整导线模型仿真方法进行对比。试验验证结果表明:受测试条件的限制,绕组样件的应用范围受限;绕组完整导线模型仿真因没有考虑浸渍漆填充效率评估温升偏小,但在设计阶段可以使用;绕组等效热物性拟合方法的准确性较高;该热评估方法可以准确、快速对电机进行热评估,为确定绕组简化模型等效导热系数提出解决方案。

关键词：电传动车辆永磁电机定子绕组等效导热系数温升

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三相异步电动机定子磁场可视化教学系统设计

实验室研究与探索 2023年第6期42卷 155-159,247页

作者：程立姚为何顺帆李明中南民族大学计算机科学学院武汉430074

设计了三相异步电动机定子磁场的Matlab动画仿真系统,系统以单层整距绕组为例,将基波磁动势绘制在定子圆周上形成旋转磁动势,同时确定各电流方向相同且相邻的绕组边分组。依据右手定则绘制其磁场,并在循环中每个时刻进行刷新以达到旋转... 详细信息

设计了三相异步电动机定子磁场的Matlab动画仿真系统,系统以单层整距绕组为例,将基波磁动势绘制在定子圆周上形成旋转磁动势,同时确定各电流方向相同且相邻的绕组边分组。依据右手定则绘制其磁场,并在循环中每个时刻进行刷新以达到旋转效果。该系统可通过Matlab GUI界面灵活设置不同的绕组参数和电气参数等数据,全面展示在这些参数下绕组布置和定子磁场运行的动画,直观地反映电机定子磁场所满足的相关规律。通过在教学中演示该动画,能更有效地帮学生建立旋转磁场等概念,改善教学效果。

关键词：三相异步电动机定子绕组旋转磁场可视化教学

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定子绕组匝间短路时转子不平衡径向磁拉力

电力系统及其自动化学报 2017年第2期29卷 112-120页

作者：戈宝军芦浩哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080

以1台1 250 MW的汽轮发电机为例,建立了该汽轮发电机的有限元分析模型。利用有限元法对该电机发生定子绕组同相同分支和同相异分支间短路进行了详细分析。分别研究了两种短路情况下,转子受到的不平衡径向电磁拉力随短路匝数(匝比)和短... 详细信息

以1台1 250 MW的汽轮发电机为例,建立了该汽轮发电机的有限元分析模型。利用有限元法对该电机发生定子绕组同相同分支和同相异分支间短路进行了详细分析。分别研究了两种短路情况下,转子受到的不平衡径向电磁拉力随短路匝数(匝比)和短路点位置的变化规律。研究表明:定子绕组匝间短路情况下,径向振动的大小由不平衡径向电磁拉力决定;不平衡径向电磁拉力幅值的大小不仅受气隙磁密大小的影响,还与不同对极下气隙磁密的对称程度相关密切。

关键词：定子绕组匝间短路气隙磁密对称程度电磁拉力

基于机电信号融合的DFIG定子绕组匝间短路故障诊断

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电力系统自动化 2020年第9期44卷 171-178页

作者：王栋悦谷怀广魏书荣吴锐符杨上海电力大学电气工程学院上海市200090 全球能源互联网研究院有限公司北京市102209 国网安徽省电力有限公司六安供电公司安徽省六安市237006

定子绕组匝间短路故障是双馈异步发电机(DFIG)常见的故障形式,发生概率高达30%,直接威胁到发电机的安全运行。发电机在复杂多变的环境下运行时,单一故障特征往往难以精准地反映故障,从而易产生误判、漏判的情况。文中提出一种基于电气... 详细信息

定子绕组匝间短路故障是双馈异步发电机(DFIG)常见的故障形式,发生概率高达30%,直接威胁到发电机的安全运行。发电机在复杂多变的环境下运行时,单一故障特征往往难以精准地反映故障,从而易产生误判、漏判的情况。文中提出一种基于电气、机械信号融合的定子绕组匝间短路故障诊断新方法--负序电流差与定子径向振动信号的二倍频分量联合诊断。首先利用支持向量机分别计算单一故障特征下的匝间短路故障概率;然后将其作为D-S证据理论的基本概率分配,依托证据组合规则,得出定子绕组匝间短路的最终诊断结果。实验结果表明:与基于单一信号的故障诊断方法相比,该方法能够更有效地诊断定子绕组匝间短路故障并可靠识别短路匝数,提高故障诊断的精确度,可推广应用至海上风电等对故障识别精度要求更高的领域。

关键词：双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障支持向量机 D-S证据理论

海拔和湿度对电机定子绕组相间绝缘起晕电压的影响及校正试验研究

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中国电机工程学报 2020年第22期40卷 7460-7468页

作者：胡建林赵禹来刘剑汪江昆丁志远谭恢林输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 雅砻江流域水电开发有限公司四川省成都市610051

发电机定子绕组的电晕放电会导致线棒绝缘劣化,引发电机绝缘绝缘故障。高海拔、湿度和温度等大气参数会影响电机绕组的电晕放电特性,开展大气参数对电机定子绕组起晕电压影响的研究对运行于高海拔地区的电机绝缘设计具有重要的工程价值... 详细信息

发电机定子绕组的电晕放电会导致线棒绝缘劣化,引发电机绝缘绝缘故障。高海拔、湿度和温度等大气参数会影响电机绕组的电晕放电特性,开展大气参数对电机定子绕组起晕电压影响的研究对运行于高海拔地区的电机绝缘设计具有重要的工程价值。在多功能人工气候室内对18kV等级大型水轮发电机定子绕组相间绝缘进行不同海拔、湿度和温度的电晕起始特性试验,重点分析海拔和绝对湿度对起晕电压的影响。结果表明:电机定子绕组相间绝缘间隔垫块附近电场较为集中,是电晕放电高发区;定子绕组相间绝缘起晕电压随着海拔的升高(或气压的降低)而降低,综合考虑各大气参数,气压每降低1k Pa,绕组端部起晕电压降低约0.83%;起晕电压随着绝对湿度的增加而降低,总体上的平均递减率约为0.88%/(1g/m3)。该文提出的考虑比湿的起晕电压校正公式包含气压、绝对湿度和温度3个大气参数,可为工程计算电机定子绕组起晕电压作参考。

关键词：定子绕组相间绝缘电晕高海拔湿度起晕电压校正

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定子绕组的介质损耗因数测试经验

国外大电机 2022年第2期 10-15,23页

作者： [加拿大]A.Shaikh 魏松(译) 陈阳(校) 不详

1引言几十年来,设备制造商、终端用户和服务供应商普遍采用介质损耗因数(DDF)测试技术评估定子绕组绝缘状况。测试方法需符合国际标准IEEE286和IEC 60034-27-3[2]的要求,前者规定了新的定子线棒和线圈的合格限值。然而,由于高压旋转电... 详细信息

1引言几十年来,设备制造商、终端用户和服务供应商普遍采用介质损耗因数(DDF)测试技术评估定子绕组绝缘状况。测试方法需符合国际标准IEEE286和IEC 60034-27-3[2]的要求,前者规定了新的定子线棒和线圈的合格限值。然而,由于高压旋转电机存在防晕材料,所以IEC60034-27-3标准特别排除了对整个定子绕组使用这些限值。由于额定电压为6kV及以上的线圈或线棒上存在防晕层,介质损耗因数和增量的测试变得复杂。

关键词：介质损耗因数定子绕组旋转电机额定电压定子线棒防晕材料终端用户测试经验

同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究

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电机与控制学报 2019年第1期23卷 45-51页

作者：辛鹏戈宝军陶大军赵洪森肖士勇哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 吉林化工学院信息与控制工程学院吉林吉林132022

为真实有效地反映实际并网运行的大型同步发电机发生定子绕组匝间短路故障时发电机定子电流及谐波电磁转矩等主要电气量的变化规律,采用场-路-网耦合时步有限元法对该问题进行了详细分析。以一台1 407 MVA核电半速汽轮发电机为研究对象... 详细信息

为真实有效地反映实际并网运行的大型同步发电机发生定子绕组匝间短路故障时发电机定子电流及谐波电磁转矩等主要电气量的变化规律,采用场-路-网耦合时步有限元法对该问题进行了详细分析。以一台1 407 MVA核电半速汽轮发电机为研究对象建立了场-路-网联合仿真模型,在发电机并网带额定负载稳定运行条件下,对发电机定子绕组不同位置发生相同程度匝间短路故障进行了仿真,研究了大型发电机定子绕组匝间短路时故障位置对发电机机端三相电流、暂态基波电磁转矩、暂态二次谐波电磁转矩及稳态二次谐波电磁转矩的影响。为大型同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断提供参考。

关键词：同步发电机定子绕组匝间短路场-路-网耦合