基于重复脉冲法的汽轮发电机转子绕组匝间短路探测

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1、甘肃电力技术37基于重复脉冲法的汽轮发电机转子绕组匝间短路探测范天明曹强(嘉峪关宏晟电热有限责f)2-R甘肃省嘉峪关市735100)乙【摘要】分析了3号发电机组励磁绕组匝间短路故障的常见形式和原因，讨论了重复脉冲法(RSO)的原理，并结合现场实际情况，在3号机组上进行了重复脉冲试验。根据试验所得的波形和数据分析验证了RSO试验的原理。最后应用MATLAB中的神经网络工具箱建立了转子绕组匝间短路探测的人工神经网络(ANN)模型，以实现对发电机转子绕组匝间短路的探测。【关键词】汽轮发电机转子匝问短路重复脉冲法(

2、RSO)人工神经网络(ANN)1引言RSO重复脉冲法可用于转子匝间短路的早期发现及短路的故障定位。试验基本过程是采用双脉冲我国电力工业正处于大电网与大机组的发展信号发生器对发电机转子两极同时施加一个前沿陡阶段。随着单机容量的不断增大，机组运行可靠峭的冲击脉冲波，用双线录波器录得两组响应特性性显得尤为重要，因此研究发电机在线监测与诊曲线，将这两组响应特性曲线比较。只有当两响应断十分必要。曲线相同时，其差值才为一条直线，表明匝间无短大型汽轮发电机的转子绕组经常会由于加工路现象存在。否则，将说明匝间存在异常或短路

3、。工艺不良和运行中各类机电作用的影响造成匝与经过对响应曲线的计算分析或将检测结果直接与发匝之间的接触，导致匝间短路故障的发生。转子电机出厂时厂家提供的标准波形进行比较，可判断匝间短路故障是发电机运行中比较常见的故障，转子绕组匝间是否存在短路以及短路点的位置。也是影响安全运行的主要原因之一。2．1RSO试验原理针对酒钢电厂3号发电机的现场实际情况，设计并在3号发电机上进行了转子绕组匝间短路RSO试验应用的是波过程理论(行波技术)，当的重复脉冲试验，建立了人工神经网络模型，并信号发生器发出的低压冲击脉冲波沿绕组

4、传播到阻进行了分析研究。抗突变点的时候会导致反射波和折射波的出现，因(1)对采用的试验方法一重复脉冲法(RSO)此会在监测点测得与正常回路无阻抗突变时不同的的原理进行了较深入的分析，根据3号发电机现响应特性曲线。匝间短路的程度通过故障点处的波场的实际情况进行了RSO试验。阻抗变化大小来反映，显示在波形图上可以用两个(2)在试验所得波形的基础上，分析并验证响应特性曲线合成的平展程度来判定，有突出的地了RSO试验原理的正确性。方说明匝间存在异常，并且突出的波幅大小就表明(3)在试验所得数据基础上，利用MATLA

5、B软短路故障的严重程度。因此，即使绕组出现一匝短件初步建立了一个转子匝间短路的人工神经网络路故障，应用RSO技术对故障识别也有很高的灵敏(ANN)模型。度。绕组可近似看作一简单的传输线，冲击波在其2重复脉冲试验(RSO)上的传播主要是由绕组导体在槽中的几何形状和绝基于重复脉冲法的汽轮发电机转子绕组匝问短路探测缘特性决定的，绕组的耦合作用将使冲击波发生散·本次实验室的试验，是在华北电力大学电机教射，但对于实心转子来说，这种散射作用影响是不研室SDF一9型故障模拟试验机组上完成的。该机组大的。当冲击波加到转子滑

6、环的一端时，冲击波的是1台直流电动机一三相同步发电机组，它可以模幅度由冲击波发生器内阻和绕组波阻抗所决定。冲拟多种情况下的转子绕组匝间短路。击波从绕组的一端滑环传到另一端的时间由绕组的从试验结果可知，对于处于不同磁极的匝间短长度和波在绕组中的传播速度来决定。如果绕组的路，其特征波形在走势上恰好相反；匝间短路程度另一端是开路的，则反射系数K=I；如果是短路，则越严重，其特征波形与横轴所围的面积越大。当匝K_-一1。反射波再返回到冲击波发生器处时若发生间无短路情况时其特征波形基本上是一条与横轴平器的内阻抗与波阻

7、抗相等(在电源端K=O)，则冲击行的直线。波被吸收，不再发生反射。由于匝问短路点的位置2．3现场试验和程度不同，行波发生反射、折射的时刻及程度也2．3．1现场试验设备简介不相同，故所测得的响应波形信号中必然包含了匝现场试验是在二期工程300MW机组上进行，机间短路故障的信息(短路程度及短路位置)。组的主要参数如表1。2．2实验室试验发电机组基本参数表1信号发生器：HP33120A型函数／任意波形发生人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork，器。．简称ANN)是由大量简单的神经元按某种方式

8、连接形示波器：TektronixTPS2014隔离通道数字示波成的智能仿生动态网络，它是在不停顿地向生物神器。经网络(BiologicalNeuralNetwork，简称BNN)2．3．2现场试验、的学习中开始自己的学科研究的。现场试验的接线图和实验室的相同，根据现场数学模型是某些事物或现象的一种“类似”，情况进行调节。现场调节过程中几种不同情况下所一个精确的数学模型，应该比较准确的反映出真实得波形都为正常情况下