水电机组励磁控制系统故障诊断研究

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1、分类号学号M201373293学校代码10487密级硕士学位论文水电机组励磁控制系统故障诊断研究学位申请人：张卓然学科专业：水利水电工程指导教师：周建中教授答辩日期：2015年5月29日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchOnFaultDiagnosisOfHydropowerGeneratorExcitationSystemCandidate:ZhangZhuo

2、ranHydraulicandHydropowerMajor:EngineeringSupervisor:Prof.ZHOUJianzhongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

3、本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学

4、位论文摘要随着我国水电行业硬件方面的不断发展，水电厂对励磁系统的运行效率、使用的安全性和性能的稳定性都有了越来越高的要求。设计优良的励磁设备可以有效的提高水电系统的稳定水平和技术经济指标，对励磁系统进行高效准确的故障诊断和状态评估，有助于励磁系统的安全稳定运行，有助于水电厂提高工作效率、减少人力和时间成本。本文以贵州乌江东风水电厂所使用的EXC9000型励磁系统为研究对象，针对励磁系统中功率柜的核心部分——可控硅整流电路的电路故障及过热故障进行了仿真分析，以可控硅温度为例对励磁系统的运行状态作出评估。具体工作如下

5、：首先，本文在分析了可控硅的物理结构和三相整流电路的电路结构之后，对三相整流桥的导通条件作出了判断。以三相整流桥中不同的可控硅出现故障的情况作为仿真条件，利用Matlab对三相整流故障电路进行仿真。通过总结仿真波形的规律得出通过波形判断三相整流电路可控硅故障类型的方法。进一步，通过人工神经网络模型，以7组不同控制角下单管故障的波形为训练样本，对三相整流电路可控硅故障的具体位置作出判断。随后，针对可控硅容易过热及其温度值很难直接监测的情况，对可控硅进行受热仿真。本文首先分析了可控硅的散热原理、介绍了强迫风冷散热和相

6、变冷却散热的方法。对EXC9000型励磁功率柜的结构进行分析和建模仿真，利用仿真软件SolidworksFlowSimulation对功率柜内的可控硅散热情况进行仿真。针对EXC9000型励磁功率柜配备的两种不同类型的风机分别建模仿真，得出了两个风机仿真效果的对比。为水电厂采取不同散热方法提供了参考意见。最后，采用了模糊层次分析的方法对励磁系统整体进行功能指标层次上的划分，在确定层次分析模型的指标层（底层）元素后，利用模糊数学的概念，以功率柜温度指标为例对励磁系统运行状态作出评估，通过整体状态的评估使得水电厂工作

7、人员可以根据评估的意见更加合理地安排相关检修，从而在一定程度上改善了定期检修所存在的冗余与低效率。关键词：水轮发电机组励磁系统故障诊断，三相整流电路故障仿真，可控硅散热，三维建模与热流仿真，模糊层次分析法I华中科技大学硕士学位论文AbstractWithrapiddevelopmentofhydropowerindustry,therequirementforsafe,steadyandreliableoperationforexcitationsystemishigher.Agoodexcitationsyst

8、emabletohelptoimprovethehydroelectricsystemstabilityandsecurethetechnicalandeconomictarget.Itisimportanttoimplementfaultdiagnosisandstateassessmentofexcitationsystemaccurately,asitcouldhe