[发明专利]一种改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法

权利要求书

1.一种改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

A、获取发电机的结构参数和BH特性曲线数据；

B、建立发电机二维数值仿真模型，根据发电机的有功功率P、无功功率Q以及额定电压、定子绕组电阻以及同步电抗参数，计算得到定子三相电流值，转子绕组上施加励磁电流，计算发电机电磁转矩T_M1'；

C、维持定子三相电流值不变，循环增加励磁电流，计算得到多个电磁转矩，得到N个(I_fi，T_Mi')数组；

D、通过拟合，得到T_M'与I_f的关系式；

E、计算发电机电磁转矩的实际值T_M；

F、令T_M＝T_M'，求解得到发电机的励磁电流；

G、循环改变发电机的有功功率P和无功功率Q，按上述步骤A—F的流程计算各种工况下的励磁电流I_f；

H、使用上述步骤得到的励磁电流I_f，形成以有功功率P、无功功率Q为自变量，以I_f为因变量的三维网格状曲面，通过三维网格状曲面计算发电机任意有功功率P、无功功率Q工况下的励磁电流；

I、通过将步骤H中计算得到的励磁电流与励磁电流的实测值进行比较，如果其差值大于阈值，则说明励磁绕组发生短路故障。

2.根据权利要求1所述的改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法，其特征在于：步骤B中，将定子三相电流值加载到定子绕组上并维持不变，励磁电流从初始值I_f1开始施加，每施加一个励磁电流，计算一次发电机磁场，在发电机气隙设定圆形路径，将磁场数据映射到路径上，计算出发电机的电磁转矩T_M1'。

3.根据权利要求1所述的改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法，其特征在于：步骤C中，以ΔI_f为间隔将励磁电流由I_f1增加至I_f2＝I_f1+ΔI_f，保持定子三相电流值不变，计算得到电磁转矩T_M2'，增加励磁电流为I_f3＝I_f1+2ΔI_f，依次循环，上述循环重复N次，循环结束后，得到N个(I_fi，T_Mi')数组。

4.根据权利要求3所述的改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法，其特征在于：以励磁电流I_f为自变量，电磁转矩T_M'为函数，对上述N个(I_fi，T_Mi')数组进行二次函数拟合，得到T_M'关于I_f的函数T_M'＝f(I_f)。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法，其特征在于：电磁转矩T_M'的计算公式为其中，μ₀表示真空磁导率，R表示选取路径的半径，L表示转子有效长度，B_nj表示积分路径第j点气隙磁密径向分量，B_tj表示积分路径第j点气隙磁密切向分量，M表示积分路径上点的数量。

6.根据权利要求1所述的改进的汽轮发电机励磁绕组短路故障的检测方法，其特征在于：所述步骤E中，电磁转矩的实际值T_M的计算公式为其中，P_M＝p_cua+P，p_cua＝mI²r_a，m表示发电机相数，r_a表示定子绕组电阻，U_l表示定子绕组线电压，I表示定子绕组线电流。