试验发电机定子内部故障检测的仿真研究

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1、第31卷第6期计算机仿真2014年6月文章编号：1006—9348(2014)06—0142—05试验发电机定子内部故障检测的仿真研究孟伟，张健欣，宋红喜(内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特010080)摘要：发电机定子匝间短路使气隙磁场产生大量的谐波，导致故障检测精度降低。传统的方法主要通过简化参数进行理论分析或建立数学仿真模型，不能准确反映真实系统磁场的状况。为实现实时检测故障，将主元分析和核主元分析应用到定子短路故障检测中，这两种方法都是在缩小了的实际系统一一动模实验室的基础上，实测了

2、一台容量为15kVA的发电机定子故障时机端的电气量信息，实验数据能准确反应系统的真实磁场变化。为比较两种方法的优劣，提出一种错误率的计算方法，通过比较错误率和仿真结果，说明核主元分析方法更适合于定子匝间短路的故障检测。关键词：匝间短路；主元分析；核主元分析；动模实验室；故障检测中图分类号：TM341文献标识码：BSimulationResearchonStatorInternalFaultDetectionofTestGeneratorMENGWei，ZHANGJian—xin，SONGHong

3、—xi(CollegeofElectricPower，InnerMongoliaUniversityofTechnology，HohhotInnerMongolia010080，China)ABSTRACT：Alargeamountofharmonicsofgapmagneticisproducedwheninter—turnshortcircuithappensongeneratorstatorwinding，thentheaccuracyoffaultdetectionisdecreased

4、．Todetectthefaultsinrealtime，theprin—cipalcomponentanalysisandkernelprincipalcomponentanalysiswereusedfordetectingstatorfaultinthepaper．Thetwomethodsarebasedondynamicmodellaboratory—areducedactualsystem．Intheexperiment，theelectricparametersofgenerato

5、rweremeasuredunderthestatusofstatorfault，andthecapacityofgeneratoris15KVA．Thentherealmagneticfieldwasreflectedbythesedata．Inthispaper，anewwayofcalculatingerrorratewasproposedforcomparingthetwomethods．Theresultsshowthatkernelprincipalcomponentanalysis

6、methodismoresuitableforin—ter—turnshortcircuitdetection．KEYWORDS：Inter—turnshort；Principalcomponentanalysis；Kernelprincipalcomponentanalysis；Dynamicmodellaboratory；Faultdetection1引言大型发电机是电力系统的核心，其运行可靠性对系统的正常运行、用户的不断供电、保证电能质量以至整个社会的安全运转都起着极其重要的作用。因此，准

7、确地检测出发电机内部故障成为研究的重点。用于发电机定子绕组匝间短路分析的方法有对称分量法、相坐标法、多回路法、有限元分析法等⋯，其中对称分量基金项目：国家自然科学基金(61364009)；内蒙古自然科学基金项目(2012MS0906)；内蒙古自治区高等学校科学基金资助项目(NJZYll081)收稿日期：2012—09—22修回日期：2013—10—15．．．-——142．．．．——法以分析磁场的空间基波为主，没有考虑气隙磁场谐波的作用，而当定子绕组匝间短路时，气隙磁场有较强的空间谐波，因而这种方

8、法不再适合；相坐标法虽然考虑了气隙磁场谐波的作用，但它是以相绕组为整体计算的，当电机绕组内部故障时，相绕组不再是一个整体，所以该方法也不再适合。动模实验室是根据相似理论建立的与原型物理性质相同的物理模拟，是按一定比例缩小的实际电力系统，能准确反映不同工况下实际系统的真实状况。因此，本文基于动模实验室模拟发电机定子绕组匝间短路故障，并采集正常及故障状态下的电气量信息，这些信息包含了故障时引起的各谐波分量，能反映电气量在不同工况下的真实变化，在此基础上通过PCA和KPCA方法分析采集的电气量，并构建