[发明专利]基于励磁磁势计算的同步发电机转子匝间短路监测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统主设备继电保护及在线监测技术领域，尤其涉及一种基于励磁磁势计算的同步发电机转子匝间短路故障监测方法。 

背景技术

随着电网的迅猛发展及发电机单机容量的不断增大，人们对发电机的安全可靠运行提出了越来越高的要求。转子匝间短路是发电机时常发生的电气故障，轻微的匝间短路不会对发电机运行产生严重影响，但如果故障继续发展，会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、振动加剧等不良影响。短路点处局部过热还可能使故障演化为转子接地故障，对机组安全稳定运行带来巨大威胁。 

转子旋转中励磁绕组承受离心力造成绕组间的相互挤压及移位变形、励磁绕组的热变形、通风不良造成的局部过热等是造成发电机转子绕组匝间短路的重要原因，这些原因引起的故障通常只有在发电机实际工况运行时才有所显现。因此，实现对转子绕组匝间短路故障的在线监测与保护显得尤为必要。 

利用发电机运行中的电气量实现对转子绕组匝间短路故障的实时在线监测与保护不需附加装置，也不需对发电机进行改造。水轮发电机转子绕组匝间短路的故障特征提取方法（公开号：CN102087329A）和汽轮发电机转子匝间短路故障位置及短路匝数的判定方法（公开号：CN102044862A）即是根据故障时产生的定子分支不平衡电流进行故障监测及短路匝数和位置判断的。 

但由于中国绝大多数大型汽轮发电机的中性点仅引出三个端子，不具备分支电流互感器的安装条件，使得基于分支不平衡电流的转子绕组匝间短路故障监测方法应用于大型汽轮发电机时受到了限制。为了提高大型汽轮发电机运行的安全可靠性，应努力寻求现有条件下对转子匝间短路故障的在线监测。 

发明内容

本发明的目的是为同步发电机提供一种转子绕组匝间短路的在线监测方法，尤其是对于不具备分支电流互感器安装条件的大型汽轮发电机。 

为了提高发电机运行的安全可靠性，本发明提出了一种基于励磁磁势计算的同步发电机转子匝间短路监测方法。本发明的特征在于，所述方法是依次按以下步骤进行的： 

步骤（1），计算发电机气隙电势E_δ： 

E·δ=U·+I·(R+jXσ)]]>

其中： 和 分别为A相电压和电流相量，R和X_σ分别为定子每相的电阻和漏抗； 

步骤（2），计算气隙电势E_δ对应的气隙基波磁动势F_δ： 

首先查发电机的空载特性曲线表，得到E_δ对应的阶梯波转子磁动势幅值F_f，由于空载特性是在转子正常时测得，这时E_δ对应的气隙基波磁动势大小为 

F_δ=k_fF_f

其中：k_f为转子磁动势的波形因数，其值为磁动势的基波有效值与幅值之比，与励磁线圈在转子上的分布情况有关，是发电机的固有参数， 

在时空相矢图上，F_δ超前 90°； 

步骤（3），计算定子三相合成电枢磁动势F_a： 

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