一种空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法与流程

1.本发明涉及热电技术领域，尤其涉及一种空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法。


背景技术：

2.大容量空冷燃气轮发电机冷却系统简单，启动、运行和维护较为方便，目前该机组容量以达到300mw以上，且运行较为良好。300mw容量以上的空冷燃气轮发电机的技术指标：发电机额定出力300～320m，最大连续出力350mw，效率≥98.75，额定电压20kv，功率因数0.8,短路比＞0.5,定、转子绝缘(温升)等级f(b)。然而，大容量空冷燃气轮发电机防晕问题越来越备受关注，需要一种有效的大容量空冷燃气轮发电机防晕方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是一种空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法，对空冷燃气轮发单机端部电晕进行防护和治理。
4.本发明提供了一种空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法，包括如下步骤：
5.1)在空冷燃气轮发电机励侧进风口处增加净风区，用于提高空气风速v
s1
、空气洁净度ρ1，并对空气的温度t1、湿度％rh1进行控制；
6.2)在空冷燃气轮发电机励侧进风口处增加传感器，用于监测进风口空气数据date1：风压p1、风速v
s1
、空气洁净度ρ1、温度t1、湿度％rh1；
7.3)在空冷燃气轮发电机汽侧出风口处增加传感器，用于监测出风口空气数据date2：风压p2、风速v
s2
、空气洁净度ρ2、温度t2、湿度％rh2；
8.4)采用无线传输方式将采集到的数据进行延时比对，延时时间δt＝vs1*l，l为风在发电机转子、定子的传输路径；
9.5)在净风区布置工业级空气控制器，用于风的大气压力p、风速vs、洁净度ρ、温度t、湿度％rh控制。
10.进一步地，步骤2)中date1及步骤3)中date2分别通过两台辅机进行采样，步骤4)中延时对比通过主机完成；所述主机与辅机之间通过数据通信单元进行通信。
11.进一步地，所述步骤4)包括：通过延时时钟单元产生秒脉冲触发信号，用以同步主机和副机的标准a/d，实现对date1和date2信号的延时采集；秒脉冲时间范围1s
±
20ns。
12.进一步地，所述步骤4)包括：
13.对采集的数据进行数据降维和数字滤波处理，具体包括：
14.采集的数据首先经过降维处理得到有效的数据，再经过全频零相位滤波，滤除谐波和噪声，最后经过快速傅里叶变换得出反映互感器二次信号的基波频率、幅值和相位。
15.进一步地，所述零相位滤波器首先对输入的数字信号应用iir滤波器滤波，滤波后产生一个角度的相位偏移，进行时域反序，再次应用iir滤波器滤波，进行第二次时域反序，以抵消第一次滤波产生的相位偏移，产生一个相位响应在全频范围内为0度的零相位滤波器，消除iir滤波器的非线性相位效应。
16.借由上述方案，通过空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法，能够对空冷燃气轮发单机端部电晕进行防护和治理。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
18.图1是本发明空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法的示意图；
19.图2是本发明一实施例中主机和副机的无线通信示意图；
20.图3是本发明一实施例中主、副机信息交互流程图；
21.图4是本发明一实施例中监控控制环。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
23.绕组端部发生电晕主要是在绕组出槽口处。类似套管结构，一般在绕组出槽口处的防晕采用绕组绝缘表面加半导电层和绝缘层中加“内屏蔽”两种方法来改善槽口的电场分布。定子端部线棒在额定运行电压下，线棒绝缘和线棒之间的气隙处于强电场中，由于线棒绝缘的介电常数εd与间隙介质的介电常数εa间隙的场强ea和电压ua远大于线棒绝缘中的场强ed和电压ud，电场强度将按比例分配到线棒主绝缘和空气隙上，间隙的场强可用下式表述：
[0024][0025]
式中ea为间隙中的电场强度；εa和εd为间隙介质和主绝缘的介电常数；d为线棒主绝缘的单边厚度；a为两线棒间的空气间隙；u0为运行电压。当间隙场强ea等于或超过间隙介质的击穿场强时，将产生电晕放电。从式(1)可以看出，当间隙场强ea等于或超过间隙击穿场强时，就会产生电晕放电。
[0026]
当发电机定型后，u0、εd、d、a等均为定值，然而空冷燃气轮发电机的间隙介质是空气。如果不进行过滤或者处理的话，介质中会饱含灰尘和漂浮物，影响间隙介质的介电常数εa。本发明的目的在于提高间隙介质的介电常数εa来降低间隙的场强ea，间隙介质的介电常数影响因素有大气压力p、风速vs和洁净度ρ。
[0027]
该空冷燃气轮发电机端部防晕方法如图1所示，具体步骤如下：
[0028]
1)在空冷燃气轮发电机励侧进风口处增加净风区，该区可提高空气风速v
s1
、空气洁净度ρ1，并对空气的温度t1、湿度％rh1等进行控制。
[0029]
2)在空冷燃气轮发电机励侧进风口处增加传感器，可监测进风口空气数据date1：风压p1、风速v
s1
、空气洁净度ρ1、温度t1、湿度％rh1。
[0030]
3)在空冷燃气轮发电机汽侧出风口处增加传感器，可监测出风口空气数据date2：风压p2、风速v
s2
、空气洁净度ρ2、温度t2、湿度％rh2。
[0031]
4)采用无线传输方式将采集到的数据进行延时比对，延时时间δt＝vs1*l，l为风
在发电机转子、定子的传输路径。
[0032]
5)在净风区布置工业级空气控制器，实现风的大气压力p、风速vs、洁净度ρ、温度t、湿度％rh等控制。
[0033]
本发明通过在动态调整大气压力p、风速vs、洁净度ρ、温度t、湿度％rh，并将date1和date2采用无线传输方式进行实施比对，来实时调整净风区内的大气压力p、风速vs、洁净度ρ、温度t、湿度％rh。包括：
[0034]
数据分析环节
[0035]
针对无线传输和数据比对来看，由两台辅机和一台主机构成，主机主要对辅机监测到的date1和date2进行延时比对，具体数据分析如下所示：
[0036]
1)两台辅机主要采样监测数据date1和date2。
[0037]
2)数据通信单元用来实现主机和副机间的数据通信。遵循internet协议(tcp/ip)，副机采样信息经以太网转换成光信号通过光纤传输到主机，主机经光电转换的信息传输至主机的工控机进行采样数据的比较分析。主机和副机的无线通信如图2所示：
[0038]
3)延时时钟单元可产生秒脉冲触发信号，用来同步主机和副机的标准a/d，实现对date1和date2信号的延时采集。秒脉冲时间范围1s
±
20ns，精确的秒脉冲信号可以防止延时信号持续发送带来的累积误差，可以精准测量信息。
[0039]
4)分析系统软件主要是对输入计算机的采样数据进行接收、处理、结果显示、存储，包括数据处理算法和lab view程序。数据处理算法主要实现对数据降维处理和数字滤波以及fft算法；lab view程序部分主要是实现数据的接收、显示、存储。
[0040]
5)数据处理算法主要是采用比差方法，将采集到的数据date1和date2分类进行比差。
[0041]
6)无线信号传输处理从两个方向入手：数据降维和数字滤波。进入工控机的数据首先经过降维处理得到有效的数据，再经过全频零相位滤波，滤除谐波和噪声，最后经过快速傅里叶变换得出反映互感器二次信号的基波频率、幅值和相位。
[0042]
(1)数据降维
[0043]
因ni—pci4474标准采集卡的采集速率高达102.4ks/s，即一个基波周期采样点数为2000点，以抓取12个周期的数据计算将达24000点，这样庞大的数据量，使得工控机的运算量会很大，处理时间长，结果显示的实时性差，本系统将12个周期的数据通过lab view软件处理以数组的形式先行保存，创建一维数组u1[i]i＝0～23999，运用数据降维算法每10个数组抽取1组数据，则数据量减少为2400点，大大减轻了工控机的运算量，缩短了处理时间。
[0044]
(2)数字滤波
[0045]
考虑到变电站或升压站复杂的电磁场环境以及信号经过a/d采样后可能包含有高次谐波信号和噪声，必须对输入信号进行抗干扰处理。本系统的抗干扰措施主要有两个方面，一是采用工业计算机(工控机)、部分环节屏蔽处理、系统接地、采集回路设计低通滤波器；二是设计数字滤波器滤波。本系统采用iir滤波器，是鉴于iir滤波器有比fir滤波器抽头更长的冲击效应，iir滤波器能比fir滤波器更好的滤波，但iir是非线性相位滤波器，iir滤波器同fir滤波器一样会带来周期信号的相位偏移。本系统设计的零相位滤波器首先对输入的数字信号应用iir滤波器滤波，滤波后产生一个角度的相位偏移，进行时域反序，再
次应用iir滤波器滤波，进行第二次时域反序，抵消了第一次滤波产生的相位偏移，产生一个相位响应在全频范围内为0度的零相位滤波器，消除了iir滤波器的非线性相位效应。
[0046]
7)监控控制环。监控控制环如图4所示。
[0047]
通过该空冷燃气轮发电机端部电晕防治方法，能够对空冷燃气轮发单机端部电晕进行防护和治理。
[0048]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。