[发明专利]用于同步机健康状况监测的系统和方法

说明书

技术领域

本文提供的实施例大体上涉及同步机的诊断并且更具体地涉及同步机的健康状况监测。

背景技术

同步机是其中转子以与供应的交流电(AC)频率同步的速度旋转的一个机器。常规的同步机包括设置在定子上的叠层电枢绕组和设置在转子上的叠层场绕组。同步机的场绕组被供应直流电(DC)。一些小的同步机使用永磁体代替场绕组。同步机广泛地在发电厂、航空动力系统、功率因数校正系统等中使用。

同步机可采用发电机模式操作，其中外部原动机(prime mover)使转子旋转来产生AC电力。备选地，同步机可采用电动模式操作，其中外部AC电力产生旋转磁场，从而转动转子。在这两个模式中，电枢绕组在操作期间经受高电流和/或电压。电枢绕组的叠层可随时间和长时间使用而退化，从而在电枢绕组的连续匝之间引起短路。短路趋于形成环流，其进而导致电枢内的局部热点。

如果没有及时检测和修复，这样的故障可引起计划外的断电。在航空引擎中，同步发电机的失效可导致对于所有控制和支持系统的电力损耗。因此，在初期检测电枢绕组故障以规划适当的维修任务是重要的。

用于同步机健康状况监测的一个已知方法包括创建同步机模型并且模拟同步机操作。然而，假设机器内部的绕组的空间分布是正弦的情况下创建同步机模型。具有匝间故障的同步机的绕组不再具有正弦分布。也就是说，模型未考虑故障状况下绕组分布中的固有不对称。这可导致错误的故障检测。

附图说明

图1是图示其中可操作各种实施例的示范性环境的简化框图；

图2A是根据一个实施例的健康的同步机的示范性电路图；

图2B是根据一个实施例的具有绕组故障的同步机的示范性电路图；

图3是根据一个实施例的示范性同步机健康状况监测系统；以及

图4是根据一个实施例图示同步机健康状况监测的示范性过程的流程图。

发明内容

用于同步机健康状况监测的方法包括：接收多个相电压值和多个相电流值；基于这些多个相电压值计算负序列电压(Vn)；基于这些多个相电压值和这些多个相电流值中的至少一个计算一个或多个操作参数；基于该一个或多个操作参数从数据存储中检索一个或多个已知的Vn；基于计算的Vn和该一个或多个已知的Vn(其基于速度测量而更新)计算机器健康状况指数；以及基于该机器健康状况指数发出警报。

用于同步机健康状况监测的系统包括：用于接收多个相电压值和多个相电流值的数据接收器；用于基于这些多个相电压值计算负序列电压(Vn)的序列分量模块；用于基于这些多个相电压值和这些多个相电流值中的至少一个从数据存储中检索一个或多个已知的Vn的查找模块；用于基于计算的Vn和该一个或多个已知的Vn(其基于速度测量而更新)计算机器健康状况指数的预测模块；以及用于基于该机器健康状况指数发出警报的报警模块。

计算机程序产品包括用用于监测同步机健康状况的计算机可执行指令编码的非暂时性计算机可读介质，其中这些计算机可执行指令当其被执行时使一个或多个处理器接收多个相电压值和多个相电流值、基于这些多个相电压值计算负序列电压(Vn)、基于这些多个相电压值和这些多个相电流值中的至少一个计算一个或多个操作参数、基于该一个或多个操作参数从数据存储中检索一个或多个已知的Vn、基于计算的Vn和该一个或多个已知的Vn(其基于速度测量而更新)计算机器健康状况指数以及基于该机器健康状况指数发出警报。

具体实施例

本文提供的实施例涉及用于监测同步健康状况的方法和系统。图1图示其中各种实施例可操作的环境100。该环境100包括同步机102、励磁机和控制单元(exciter and control unit)104、监测单元106、同步机健康状况监测系统108和数据存储110。