水轮发电机局部放电在线监测技术的应用

论文摘要

大型发电机是电力系统中最重要的电力设备之一,而发电机绝缘局部放电会造成绝缘的劣化,最终导致绝缘击穿和短路事故。传统的离线试验方法不能完全反映电机运行条件下的状态,因而并不能确保发电机的安全运行,事故仍时有发生。因此,对发电机进行实时在线监测,可以有效了解发电机绝缘的状态,及时发现绝缘隐患,有利于提高机组运行的可靠性。大型发电机定子局部放电的在线监测是诊断发电机定子绝缘故障的有效方法,本文用发电机定子模型线棒研究了发电机中的三种类型的放电:内部放电、端部放电和槽间放电脉冲的时域特性和频域特性。本文结合水电厂大型发电机局部放电在线监测的需要,研发了一套基于虚拟仪器技术的大型发电机局部放电在线监测系统,并成功地应用于现场监测当中,提高了现场局部放电信号的监测质量和故障诊断水平。该局部放电监测系统采用先进的虚拟仪器技术,将现有的计算机主流技术及功能强大的虚拟仪器软件和高性能模块化硬件结合在一起,用软件来实现传统仪器中的硬件电路功能。本文详述了该系统的测量原理,软硬件的设计过程和功能组成,并通过现场实测,验证了该系统的有效性。本文研制的监测系统对现场大型水轮发电机的局部放电进行了测试,实验结果表明:该系统具有较高的灵敏度。将测量到的结果进行处理分析后,得出了由局部放电的放电量q、放电相位φ、放电次数N形成的二维放电谱图,准确提取到了放电脉冲特征,这为电机定子绝缘在线监测和绝缘诊断奠定了基础。通过所监测到的放电信号的谱图分析,系统较为准确地捕捉到了一次故障,从相角分析看有明显的相间故障特征,并经过现场检查,发现了定子局部受损情况。证明该系统能有效的监测到局部放电信号,能监测数据准确可信,可以有效地发现定子绕组绝缘早期缺陷,对于检修决策和优化运行提供了宝贵的信息和数据,为实现状态检修提供了技术基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大型发电机定子局部放电在线监测的国内外状况
• 1.3 当前大型发电机定子局部放电在线监测存在的问题
• 1.4 主要研究工作
• 2 定子局部放电特性研究
• 2.1 大型发电机定子绝缘结构
• 2.2 大型发电机定子绕组局部放电类型
• 2.2.1 内部放电
• 2.2.2 槽部放电
• 2.2.3 端部放电
• 2.2.4 电弧放电
• 2.3 大型发电机定子局部放电脉冲特性
• 2.3.1 典型的局放脉冲
• 2.3.2 局部放电信号在定子绕组中的传播规律
• 2.3.3 线圈特性对局部放电数量级的影响
• 2.4 小结
• 3 BYG-Ⅱ型局部放电监测装置硬件技术
• 3.1 装置的结构
• 3.2 传感器
• 3.3 采集单元
• 3.4 信号调理单元
• 3.5 CAN总线及网卡通讯单元
• 3.6 其他辅助电路
• 3.7 上、下位机
• 3.8 局部放电校正脉冲发生器
• 3.9 小结
• 4 BYG-Ⅱ型局部放电监测装置软件技术
• 4.1 引言
• 4.2 系统启动方法
• 4.3 下位机程序
• 4.4 上位机程序
• 4.4.1 测量单元模块
• 4.4.2 谱图功能模块
• 4.4.3 趋势分析模块
• 4.4.4 报表模块
• 4.5 测量装置实现的主要功能
• 4.6 小结
• 5 BYG-Ⅱ型局部放电监测系统应用
• 5.1 引言
• 5.2 主要的抗干扰技术
• 5.2.1 甚高频检测技术
• 5.2.2 脉冲时延鉴别法
• 5.2.3 极性鉴别和幅值鉴别
• 5.3 耦合电容器试验
• 5.3.1 局部放电试验
• 5.3.2 温度特性试验
• 5.3.3 湿度特性试验
• 5.3.4 与系统设计相关的试验
• 5.3.5 抗干扰试验
• 5.4 现场应用实例
• 5.4.1 监测系统趋势分析
• 5.4.2 现场缺陷分析
• 5.4.3 处理后局部放电在线监测系统监测的数据
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献