大型发电机内部故障在线诊断及其行波应用新原理

论文摘要

大型发电机在现代电力系统中被普遍应用，占据电能生产的绝对主导地位，其安全可靠运行对保证整个社会的正常优质供电起着决定性作用。同时大型发电机造价昂贵，结构复杂，一旦遭受损坏，需要的检修期很长，将带来很大的经济损失。就我国目前和今后一段时间内的用电紧张状况而言，大型发电机的年运行小时数和满负荷率都较以往高出很多，备用容量很少，其运行安全可靠性显得尤为重要和突出。发电机的状态监测有别于继电保护，保护作用于事故发生后，状态监测作用于事故发生前。因此对大型发电机进行在线监测与诊断研究，做到早期预警以防止事故的发生或扩大具有重要的现实意义。 大型发电机的状态监测与故障诊断是现代电工领域内重要的研究方向，也是解决现代大型电力系统可靠性、安全性、维修科学性决策等问题的关键技术之一。最近几十年世界很多国家开展了发电机在线监测和故障诊断技术的研究，并在逐步推广应用。自八十年代以来的国际大电网（CIGRE）历届年会中，发电机的故障检测和诊断均列为SC-11（旋转电机）委员会的中心议题之一。通常对发电机的“监测”与“诊断”在内容上并无明确的划分界限，监测利用各种传感器对发电机运行时的状态提取相关数据，故障诊断使用计算机及相应软件，根据相关数据对故障进行分类、定位，确定故障的严重程度并提出处理意见。该技术可以帮助运行维护人员摆脱被动检修和定期检修，而按照设备内部实际的运行状况，合理的安排检修工作。 基于故障行波信号对电气设备进行保护和定位的研究近年来发展很快，其中针对传输线的行波保护及故障测距装置已有投入运行。小波理论的出现为准确分析暂态行波信号提供了有力的数学工具，同时不断更新的计算机技术、信号采集和通信技术为处理行波搭建了一定的硬件平台，因此开展对发电机内部

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 发电机内部故障的状态特征
• 1.2.2 发电机故障监测与诊断的现代方法
• 1.2.3 目前存在的问题和研究发展方向
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 智能诊断及小波与行波应用的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 人工神经网络应用原理
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 多层感知 BP神经网络
• 2.2.3 Elman神经网络
• 2.3 模糊逻辑应用原理
• 2.3.1 基本概念
• 2.3.2 隶属函数
• 2.4 行波理论的基本内容
• 2.4.1 基本概念
• 2.4.2 数学模型
• 2.4.3 行波速度的选择
• 2.5 行波故障选相和差动保护原理
• 2.5.1 行波差动保护原理
• 2.5.2 行波故障选相原理
• 2.6 传输线模型上的行波故障定位原理
• 2.6.1 行波速度已知的测距方法
• 2.6.2 行波速度未知的双端测距方法
• 2.7 小波变换的基本原理
• 2.7.1 基本概念
• 2.7.2 连续小波变换
• 2.7.3 离散小波变换
• 2.7.4 二进制小波变换
• 2.8 小波变换的多分辨分解
• 2.8.1 小波系数与小波分解
• 2.8.2 小波分解与重构的Mallat算法框架
• 2.9 MATLAB6.5编程与仿真环境
• 2.10 小结
• 第3章 定子绕组匝间短路分析与故障诊断
• 3.1 引言
• 3.2 匝间短路的对称分量法分析
• 3.2.1 匝间短路稳态序阻抗的确定
• 3.2.2 单分支机组单机运行匝间短路状态分析
• 3.2.3 多分支机组并列运行匝间短路状态分析
• 3.3 负序电流磁势分析
• 3.4 发电机定子匝间短路对策分析
• 3.4.1 继电保护存在的问题
• 3.4.2 状态监测和故障诊断的应用前景分析
• 3.5 定子绕组匝间短路故障识别仿真分析
• 3.6 小结
• 第4章 转子绕组故障分析与诊断仿真
• 4.1 引言
• 4.2 匝间短路的电磁特性分析
• 4.2.1 正常情况下转子磁场分析
• 4.2.2 故障匝的磁场分析
• 4.2.3 合成磁场的分析
• 4.3 匝间短路的故障特征分析
• 4.3.1 无功功率变化分析
• 4.3.2 励磁电流变化分析
• 4.4 发电机转子匝间故障对策分析
• 4.4.1 继电保护存在的问题
• 4.4.2 故障诊断方面的对策
• 4.5 失磁保护原理与转子匝间故障的联系分析
• 4.6 转子匝间故障智能识别仿真
• 4.6.1 基于故障特征量的转子匝间短接识别
• 4.6.2 基于失磁保护原理的转子匝间短接识别
• 4.7 小结
• 第5章 定子单相接地保护误动分析与防范
• 5.1 引言
• 5.2 定子单相接地的保护分析
• 5.2.1 发电机中性点的接地方式
• 5.2.2 基波零序电压保护
• 5.2.3 三次谐波电压保护
• 3H的产生及其三次谐波电压保护的影响'>5.3 E_3H的产生及其三次谐波电压保护的影响
• 5.4 保护判据新原理
• 5.5 新判据保护误动防范分析
• 3H影响防范'>5.5.1 对E_3H影响防范
• 5.5.2 对区外故障零序电压保护误动的防范
• 5.5.3 对起停机时三次谐波电压保护误动的防范
• N3丢失引起三次谐波电压保护误动的防范'>5.5.4 对U_N3丢失引起三次谐波电压保护误动的防范
• 5.6 对地绝缘在线监测与接地点定位分析
• 5.6.1 接地点位置判断分析
• 5.6.2 对地绝缘在线监测原理
• 5.7 小结
• 第6章 大型水轮发电机定子接地行波仿真与分析
• 6.1 引言
• 6.2 定子绕组的波动模型分析
• 6.2.1 分布参数模型分析
• 6.2.2 定子故障行波的数学模型分析
• 6.3 提取行波信号的小波选择
• 6.4 行波保护仿真算例
• 6.4.1 暂态高频行波信号提取
• 6.4.2 差动保护的接地模量信号
• 6.5 行波定位仿真算例
• 6.5.1 波速已知
• 6.5.2 波速未知
• 6.6 接地点机内或机外位置的行波极性判别
• 6.7 小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间完成的论文和科研成果
• 声明
• 致谢