一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法

本发明涉及电气故障诊断，具体涉及一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法。

背景技术：

1、近年来，随着特高压直流输电工程的快速推广，送、受端动态无功供给不足和电压支撑能力较弱的问题愈加明显，客观要求“大直流输电、强无功支撑”。调相机具有容量大，可靠性高和动态维持电压能力强的特点，在电力系统出现故障时可以改善系统动态无功响应特性，减少换相失败次数，加强系统的电压支撑和运行灵活性。

2、调相机并网运行解决系统故障的同时，也会受到电网故障时强大冲击电流的影响，长此以往容易导致局部温度过高、绝缘破损和机械振动等影响。定子绕组匝间短路故障是调相机的一种典型故障，对调相机的长期运行和电网的安全稳定都有严重影响。因此，研究调相机定子绕组匝间短路故障规律并提出有效的故障识别方法对维持调相机的安全运行具有重要意义。调相机的投运时间较短，目前已有的定子绕组匝间短路故障诊断方法多针对同步发电机、异步电机和双馈风力发电机等，鲜少考虑同步调相机不仅工作在过励状态，还需要工作在欠励状态来满足电网无功需求的特点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，本发明采用的技术方案如下：

2、一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，包含以下步骤：

3、步骤1、采集同步调相机定子端的三相电压，记作ua，ub和uc；

4、步骤2、采集同步调相机定子端的三相电流，记作ia，ib和ic；

5、步骤3、计算同步调相机的瞬时功率pt，其中pt＝ua*ia+ub*ib+uc*ic；

6、步骤4、对瞬时功率pt进行频谱分析；

7、步骤5、设置故障阈值δ，当pt频谱分析结果中的二次谐波分量pt2th超过δ时，判定同步调相机的定子绕组匝间短路故障。

8、进一步地，步骤1包括：同步调相机工作时并网运行，定子端三相电压为电网电压，ua，ub和uc的频率为50hz，各相幅值相等，相位相差120°。

9、进一步地，步骤2包括：调相机处于健康状态时，定子各相电流的频率为50hz，各相幅值相等，相位相差120°；当发生定子绕组匝间短路故障时，定子电流中将出现明显的三次、五次等奇数次谐波。

10、进一步地，步骤4包括：当调相机处于健康运行状态时，瞬时功率pt的频谱分析结果中只包含常数量；当调相机存在定子绕组匝间短路故障时，瞬时功率pt的频谱分析结果中包含二次、四次和六次等偶数次谐波分量。

11、进一步地，步骤5包括：pt的频谱分析结果中包含二次、四次和六次谐波，其中二次谐波pt2th幅值最大且随故障程度变化明显。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、1、本发明方法中需要的电气量均可在调相机现场实时采集，无需额外装置也无需对调相机进行改装即实现定子绕组匝间短路故障的在线诊断；

14、2、本发明方法不受调相机励磁状态变化的影响，具有较高的有效性。

技术特征：

1.一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，其特征在于，所述步骤1包括：同步调相机工作时并网运行，定子端三相电压为电网电压，ua，ub和uc的频率为50hz，各相幅值相等，相位相差120°。

3.根据权利要求1所述的一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，其特征在于，所述步骤2包括：调相机处于健康状态时，定子各相电流的频率为50hz，各相幅值相等，相位相差120°；当发生定子绕组匝间短路故障时，定子电流中出现明显的三次、五次等奇数次谐波。

4.根据权利要求1所述的一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，其特征在于，所述步骤4包括：当调相机处于健康运行状态时，瞬时功率pt的频谱分析结果中只包含常数量；当调相机存在定子绕组匝间短路故障时，瞬时功率pt的频谱分析结果中包含二次、四次和六次等偶数次谐波分量。

5.根据权利要求1所述的一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，其特征在于，所述步骤5包括：pt的频谱分析结果中包含二次、四次和六次谐波，其中二次谐波pt2th幅值最大且随故障程度变化明显。

技术总结
本发明属于电气故障诊断技术领域，具体涉及一种一种同步调相机定子绕组匝间短路故障识别方法，包括如下步骤：步骤1、采集同步调相机定子端的三相电压，记作U<subgt;A</subgt;，U<subgt;B</subgt;和U<subgt;C</subgt;；步骤2、采集同步调相机定子端的三相电流，记作I<subgt;A</subgt;，I<subgt;B</subgt;和I<subgt;C</subgt;；步骤3、计算同步调相机的瞬时功率P<subgt;t</subgt;，其中P<subgt;t</subgt;＝U<subgt;A</subgt;*I<subgt;A</subgt;+U<subgt;B</subgt;*I<subgt;B</subgt;+U<subgt;C</subgt;*I<subgt;C</subgt;；步骤4、对瞬时功率P<subgt;t</subgt;进行频谱分析；步骤5、设置故障阈值δ，当P<subgt;t</subgt;频谱分析结果中的二次谐波分量P<subgt;t2th</subgt;超过δ时，判定同步调相机的定子绕组匝间短路故障。本发明方法中需要的电气量均可在调相机现场实时采集，无需额外装置也无需对调相机进行改装即实现定子绕组匝间短路故障的在线诊断，并且不受调相机励磁状态变化的影响。

技术研发人员：蒋梦瑶,聂诗城,彭雨枫,付怀涛,薛传锦,任磊
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15