（电力系统及其自动化专业论文）大型发电机内部故障在线诊断及其行波应用新原理.pdf

四川大学博士学位论文( 2 0 0 6 ) 故障产生的行波信息进行研究是有实际意义的。发电机定子单相接地将产生暂 态行波信号，其中包含丰富的故障信息可以利用，但对于该信号的实际应用目 前仍有很多的理论探索和装置改进工作要做。 论文是作者在博士研究生期间对发电机故障诊断方面科研工作的汇总。主 要创新内容包括：针对部分无横差保护的大型汽轮发电机定子绕组匝间短路和 无保护措施的发电机转子绕组匝间短路提出用于状态监测的新特征量原理和故 障识别的智能方法；针对大型水轮发电机定子单相接地双频式保护存在的误动 情况提出可以借鉴的防范保护原理，并将此原理经变换拓展到状态监测领域； 针对大型水轮发电机定子单相接地初瞬的暂态故障行波传播，提出基于小波理 论和相模变换的行波故障选相、差动保护和故障点定位等方法。论文中的全部 仿真和算法编程在m a t l a b 6 5 环境下完成。 论文首先综述了国内外大型发电机状态监测与故障诊断的科研现状，阐述 了发电机内部故障继电保护技术的不足之处和部分需要防范的盲区及相关现代 新技术在电气设备故障识别和信号处理方面的应用，并介绍了论文的主要内容 和创新点。接下来分章节论述了论文的四个主要研究内容。 论文提出大型汽轮发电机定子匝间短路阶跃式恶化过程的特征量在一段时 间内是稳态的，基于此的数学模型可以作为故障识别的理论依据。论文针对故 障匝建立复合序网，具体分析了故障相电流的变化和纵向零序电压产生作为稳 态故障特征量的数学模型，从状态监测的角度提出使用动态e l m a n 神经网络对 故障进行在线识别。论文针对上述思路做了算例程序可行性验证。 论文针对发电机转子绕组匝间短路提出两种在线监测新原理：a 提出基于 理论分析的部分故障特征并联合由现场运行人员文献中提供的故障特征建立智 能识别方案。论文使用模糊技术评判故障严重程度，并以一点接地保护报警和 对两者进行区别；b 将发电机失磁保护中的等有功阻抗圆概念与转子绕组短接 联系，针对失磁初始阶段机端测量阻抗幅值和相角的变化建立故障特征样本进 行智能识别。文中将转子匝间短路和两点接地的故障特征放在一起分析，认为 它们同样造成转子绕组线匝短接，同样造成励磁磁势缺失。论文在m a t l a b 6 5 中的s i m u l i n k 仿真环境下通过对其一台大型水轮发电机模型进行匝间短路模拟 得到需要采集的故障特征数据，并对特征量数据进行智能识别。 论文提出基于俄罗斯8 0 0 m w 汽轮发电机组三次接地保护的判据原理来克 摘要 服我国水轮发电机定子绕组单相接地双频式保护存在的误动频发情况，其防范 保护误动的实质在于将基于绝缘状况的判据用于保护短路点范围的判断中，变 差值保护判据为比值保护判据，使得这些绝对数值变化较大而相对数值变化不 大的动作量造成的误动被防范。论文并在该保护原理上进行改进使该思想拓展 到对发电机定子绕组对地绝缘状况进行在线监测的领域。 最后，论文基于传输线模型已成熟的行波应用原理，将发电机过电压理论 中的定子绕组波传播特征，结合传输线对地的分布参数电路模型，构造了水轮 发电机定子绕组槽部和端部的暂态行波传输电路模型。论文提出基于此模型仿 真，将定子单相接地初瞬行波电流零模部分的高频分量作为故障动作判据进行 差动保护，并通过此时的电流模量特征实现故障选相；提出对定子接地时的电 压行波时间和波速信息进行利用来确定故障点的位置。论文应用小波理论对故 障行波的波形和时间信息进行提取。论文在m a t l a b 6 5 中的s i m u l i n k 仿真环境 下针对二滩水电站的大型水轮发电机定子三相绕组参数进行建模，并对其单相 接地进行具体仿真。算例结果表明故障行波信息应用在水轮发电机定子单相接 地保护、选相和故障点定位理论上的合理性与可行性。 论文最后一章对上述研究内容进行了总结，提出了进一步研究的方向。 论文中提出了一些新的状态监测特征和新思路，并应用了一些前沿技术和 概念对发电机内部故障进行研究，如暂态行波、小波分析、神经网络和模糊逻 辑等，一定程度上丰富和开拓了现有的发电机故障诊断技术。论文研究主要成 果局限于理论上的探讨和虚拟仿真，属于基础性领域的研究，有待现场实验检 验，距离现实应用仍有很长的道路要探索。 关键词：大型发电机；状态监测与故障诊断；人工智能；定子匝间短路；转子 绕组故障；定子单相接地；继电保护；行波理论；小波分析；故障点 定位 i l i a b s t r a ( 叮 n e w p r i n c i p l e sf o ro n l i n el a r g eg e n e r a t o r si n t e r n a lf a u l t s i d e n t i f i c a t i o na n d a p p l i c a t i o no f t h et r a v e l i n gw a v e s m a j o r ：e l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n p h d c a n d i t a t e ：x i a o q i a n gd a n g s u p e r v i s o r ：p r o f j u n y o n gl i u l a r g eg e n e r a t o r sa r ew i d e l yu s e di nm o d e r np o w e rs y s t e m , a b s o l u t e l yo c c u p i e dd o m i n a n t p r o d u c t i v ep o s i t i o n ；t h e i r sr e l i a b i l i t ya n ds 觚e t yo p e r a t i o na d e c i s i v ef o ro f f e r i n gh i g hq u a l i t y e l e c t r i cp o w e rt ot h ew l i o l es o c i e t y l a r g eg o n e r a u y r s 玳e x p e n s i v ea p p a r a t u sa n dh a v ec o m p l e x 引n l c ：n 玎c o n c et h e yw e f ed e s t r o y e d t h e yw o u l dn e e dl o n gt i m ef o rr e p a i r , w h i c hw o u l dm a k e m u c he c o n o m i cl o s i n g c o n s i d e r i n gt h a to i 廿n a t i o ni ss h o r to fe l e c t r i cp o w e ra tp r e s e n ta n di n t h ef u t m es o m ey e a r s 。t h a tm e a n sa l m o s ta l ll a r g eg e n e r a t o r sa f eo p e r a t i o ni nf u l lt i m e , l s e l n e c a p a c i t y1 j 】面t e d b o t h e i r ss a f e t ya n dr e l i a b l e 犯m o r ei m p o r b m tt h a ne v e r c o n d i t i o n m o n i t o r i n ga n df a u l t sd i a g n o s i sa r ed i s 6 n g u i s h e df r o mr e l a y i n gp r o t e c t i o n ，r e l a yw o r ka f t e r f a u l t sb u tm o n i t o r i n ga n dd i a g n i sw o r kb e f o r et h ef a u l t s o c o n r n n g s oc o n d i t i o nm o n i t o r i n g a n df a u l t sd i a g n o s i sf o rl a r g eg e n e r a t o r sh a v ei m p o r t a n tr e a ls i g n i f i c a n c eb e c a u s ew h i c hw o u l d a l a n n i n f a n l t s i n i t i a l p h a s e a n d p r e v e n t f a u l t s o c c u r r i n ga n d e x p a n d t h er e s e a r c ho fl a r g eg e n e r a t o r sc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n df a u l td i a g n o s i si sa nt m p m a n t a s p e c to fm o d e me l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ，a n di ti sa l s oak e yt e c h n o l o g yf o rs o l v i n gm o d e r f i p o w e rs y s t e m ss a f e t y , r e l i a b i l i t ya n dm a i n t a i ns a i c er e a s o n a b l e i nr e c e n ts e v e r a ld e c a d e s m a n yc o t m f f l e sh a v ed e v e l o p e dt h i s 瓿a n de x p a n d e dc o r r e s p o n d i n gt e c h n o l o g i e s t o a p p l i c a t i o n s i n c e1 9 8 0 s , g e m a t o r sc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i sh a v eb e e nd i s c u s s e da s c e n t r a lt o p i ci ns c - i i ( r o t a t i n ge l e c t r i cm a c h i n e ) c o m m i t t e eo fc i g r e sa n n u a lm e e t i n g t h e e i sn o tac l a r i t yb o u n d a r yb e t w e e nt h ec o n t e n to fm o m t o r i n ga n dd i a g n o s i s 。t h ed a t af r o m m o n i t o r i n gu s u a 赶ya sd i a g n o s i s e v i d e n c e d i a g n o s i su s ec o m p u t e ra n ds o f t w 缸et oc l a l 6 f y , l o c a t ea n ds i ，t h es e v e l - a n c eo f t h ef a u l ta n dp r e s 即留d i s p o s a lp l a nf u r t h e rb a s e d0 1 1c o n d i t i o n s m o n i t o r i n gd a t af r o ms e l i s o p 8 t h et e c h n o l o g yc a nh e l pt h eo p 日a t o r sa v o i dp a s s i v er e p a i ra n d u n d e s i r a b l er e g u l a rr e p a i r a n da c c o r d i n gt h er e a lc o n d i t i o no f t h em a c h i n ef o rr 印a i r i n gt h a tc a n 四川大学博士学位论文( 2 0 0 6 ) a v o i d t h e l o s s o f m a c h i n e ss u d d e n a c c i d e n t a n d e x e r t m a c h i n e s o p e r a t i o n r e l a yp r o t e c t i o na n df a u l tl o c a t i o nb a s e do i lt r a v e f i n gw a v e sh a v ed e v e l o p e dv e r yf a s ti n r e c e n t y e a r s 。a n dt h ea p p a r a t u sf o r t r a n s m i s s i o nl i n eh a db e e np u ti n t o o p e r a t i o n w a v e l e t - t r a n s f o r mo f f e r ss t r o n gm a t h e m a t i c a lt o o l sf o ra n a l y s i st r a n s i e n tt r a v e l i n gs i g n a l s ，a n d u p d a t et e c h n o l o g yo fc o m p u t e r , s e n s o ra n dc o m m u n i c a t i o nc o m p o s eh a r d w a r ef o u n d a t i o n , w h i c hm a k et h er e s e a r c ho ft r a v e l i n gw a v ea v a i l a b l ea n dr e a l i a b l e t h es u i t o rg r o u n dw o u l d p r o d u c et r a n s i e n tt r a v e l i n gs i g n a l s ，w h i c hc o n t a i n sa b u n d a n c ev a l u a b l ef a u l ti n f o r m a t i o n 。b u t t h e f e a r es t i l l l o t s o f w o r k i n t h e o r y a n da p p a r a t u s f o rr e a l i z i n g t h e i r sa p p l i c a t i o n t i md i s s e r t a t i o ni n c l u d e st h ea u t h o r sm a i nr e s e a r c hw o r ko fl a r g eg e n e r a t o r sf a u l t d i a g n o s i si nr e c e n ty e a r s t h em a i nc r e a t i v ei d e a si n c l u d e ：b 6 wf a u rc h a r a c t e r sa n di n t e l f i g e n t m e t h o d sa r ep r e s e n t e df o rl a r g et u r b o - g e n e r a t o rs t a t o r si n t e r - t o r ns h o r tw h i c hw i t h o u tr a l l g v e r s e d i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o na n dg e n e r a t o rr o t o r si n t e r - t m - ns h o r tw h i c hw i t h o u tc o r r e s p o n d i n g h y p r o t e c t i o n n e wm e t h o d sa r ep r e s e n t e df o rp r e v e n tm a l f u n c t i o no f d o u b l ef r e q u e n c yp r o t e c t i o n f o rl a r g eh y d r a u l i c g e n e r a t o r ss u i t o rg r o u n d , a n dt h ep r i n c i p a la 靶p r o m o t e da n de x p a n d e df o r c o n d i t i o nm o n i t o r i n g t r a v e l i n gw a v e sv o l t a g el o c a t e sf a u l ta n dt r a v e l i n gw a v e sc u r r e n t d i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o na n df a u l t yp h a s es e l e c t i o na r ep r e s e n t e db a s e do nw a v e l e tt h e o r ya n d p h a s et om o d u l u st r a n s f o r ma i m e da tl a r g eh y d r o - g e n e r a t o r ss u i t o rs i n g l ep h a s et og r o u n d a l l s i m u l a t i o na n da r i t h m e t i cp r o g r a mo f t h i sd i s s e r t a t i o na r ec o n d u c t e di nm a t l a b 6 5 b a s e do ns u n 加址i r i z ea n d i n v e s t i g a t i o no fl a r g eg e n e r a t o r sc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n d f a u l t d i a g n o s i sa n a l y s i sm e t h o d sa n di t sr e s e a r c hs t a t u s 砒h o m ea n da b r o a d , t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t s t h ed e f i c i e n c yo fr e l a yp r o t e c t i o na i ma ts o m el a r g eg e n e r a t o r si n t e r n a lf a u l t sa n ds o i n em o d e m t e c h n o l o g yw h i c hu s e di nf a u l t si d e n t i f ya n ds i g n a lp r o c e s s m a i nc o n t e n t sa n dt h ec r e a t i v ei d e a s a r ei n t r o d u c e di nt h ef i r s tc h a p t e r f o u rm a i nw o r ka r ed e s c r i b e di nf o l l o w i n gc h a p t e r s t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t st h a tt h ec o n d i t i o nc h a r a c m r so fl a r g et o r b o - g e n e r a t o rs u i t o r w i n d i n g s i n t e r - t o r ns h o r tw o u l dp e r s i s tf o rs o m e t i m ei n d i f f e r e n tp h a s e s s ot h es t a b l e m a t h e m a t i c a lm o d e lg a bb e 勰l h c o qe v i d e n c ef o rt h ef a u l ti d e n t i f y i n t e r - r a ms h o r tc i r c u i t n e t w o r ko f a uo p e r a t i n gg e n e r a t o rw i t hn p a r a l l e lb r a n c h e sw e r eb u i l t , f a u l tp h a s e sc u r r e n t sa n d z e r o - s e q u e n c ev o l t a g ew e r ea n a l y z e da ss u i t o rw i n d i n g si n t e r - t o r ns h o r t ss t a b l ef a u l tc h a r a c t e r s ， m a t h e m a t i c a lm o d e lo fw h i c hw c r ob u i l t e l m a nn e u r a ln e t w o r kt h a td ow e l lf o rd y n a m i cd a t ai n r e a lt i m ew e r ei n t r o d u c e dt oi d e n t i f yt h e f a u l t p r o g r a mw i t ht h ea b o v ei d e a sw e r ec o n d u c t e d t w of a u l td i a g n o s i sp r i n c i p a l sf o rg e n e r a t o rr o t o rw i n d i n g s i n t e r - 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t u r n s h o r t - c i r c u i tf a u l t s ，t h e i n l p e d 撇sa m p l i t u d ea n di n a c t i v ep o w e rw 目c i n p u tc h a r a c t e r sf o ri n t e l l i g e n tm e t h o d s a l a r g es a l i e mg e n e r a t o rw i t hr o t o rf a u l t sw a ss i m u l a t e d , s i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ea b o v e t e c h n i q u ec a ni d e n t i f yg e n e r a t o rr o t o r sf a u l t s r u s s i a s8 0 0m wt u r b o - g e n e r a t o rs t a t o fg r , m dp r o t e c t i o nb a s e d0 1 1t h i r dh a r m o n i c p r i n d p a lw e r ep r e s e n t e df o rp r e v e n tm a l f u n c t i o no f1 0 0 t w o - f i , e q u e n c i e sg r o u n dp r o t e c t i o n o fl a r g eh y d r a n l i c - g e n e r a t o r s $ t a t o ra th o m e , t h ek e y s t o n eo ft h en e wj u d g m e n tw a sc h a n g et h e f o r m e ra b s o l u t ed i f f e r e n c ev a r i a b l et oc o m p a r a t i v ed i f f e r e n c ev a r i a b l e , t h u ss m a l lv a r i a b l ew c m o r ee a s yt o l d a n t a n dt h ei d e aw 讹p r o m o t e da n d e x p a n d e df o rc o n d i t i o nm o n i t o r i n g f i n a l l y , t h ed i s s e r t a t i o np r o p o s e sm o d e lo fh y d r a u l i c - g e n e r a t o rs t a t o rw i n d i n g s d i s t r i b u t e p a r a m e t e re q u i v a l e n tc i r c u i ta i ma tt h e 们w l i n gw a v e s r a d i a t ec h a r a c t e r si na n d o u t s i d ed i es l o t b a s e do i lt r a n s m i s s i o nl i n e sm o d e la n dt h et h e o r yo fo v e r - v o l t a g ea n a l y s i s ；s i m u l a t i o nb a s e do n t h em o d e la l ec o n d u c t e d , p r e s e n t si d e a st h a tc u r c a tz m o d u l u sp o r t i o n h i g hf r e q u e n c i e sa s f a u l tc h a r a c t e mt oa c t i v ed i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o ni ni n i t i a lf a n rp h a s e , a n df a u l tc u r r e n tw a v e s m o d u l u sc h a r a c t e r si m p l e m e n tf a u l t sp h a s es e l e c t i o n ；t r a v e l i n g - w a v ei n f o r m a t i o ni nh i g h 丘e q u 删l a y e ro fw a v e l e t s d e c o m p o s e ss u t h et r a v e l i n gt i m ea n df i g u r ef o rl o c a t eg r o u n d p o i n t w a v e l e tt h e o r yf o rp i c ku p 自r a v e l i n gw a v e si si l l u s t r a t e d c i r c u i tm o d e li sb u i l tb a s e do na l a r g es a l i e n tg e n e r a t o r sp a r a m _ e t e r so f e r t u np l a n t , a n d t h es i m u l a t i o ni sb u i l ti nm a f l a b 6 5 f a u l t s i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a mt h a tt h ea b o v et e c h n i q u ei sv a l i da n df e a s i b l e i nl a s tc h a p t e r , s y s t e m a t i c a ls u u l r n e r ya n df l l l 。t h e rw o r k sl ob ec o n d n u e da r eg i v e t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t ss o m ef l e wi d e a sa n df l e wf a u l tc h a r a c t e r sf o rm o n i t o r i n ga n df a u l t d i a g n o s i s a n da p p l i e s8 0 i r ea d v 锄c cc o n c e p ta n dt e c h n o l o g yi nt h e s es o l v a t i o mj u s ta sc o n d i t i o n m o n i t o r i n g ，t r a n s i e n t 帆v e l i n gw a v e , w a v e l e t - t r a n s f o r m , n e u r a ln e t w o r ka n df u z z yl o g i ce t c w h i c hp r o m o t e sa n de n r i c h e st h ep r e 镕e n tt e c h n o l o g yi n8 0 m ed e g r e e t h ed i s s e r t a t i o nm c o n s t r a i n ti nt h e o r ya n dv i r t u a ls i m u l a t i o n 。b e l o n gt ob a s i cr e s e a r c ha r e a , a n di tw o u l dn e e ds i t e e x p e r i m e n tt oi d e n t i f ya n dt h e r es t i l lw o u l d b cal o n gw a yt oa c t u a l i z e k e y w o r d s ：l a r g eg e n e r a t o r ；, c o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n df a u l td i a g n o s i s ；a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ； s t a t o r si m e r - t u ms h o r t ；r o t o rw i n d i n g s f a u l t ；s t a t o rg r o u n df a u l t ；r e l a y p r o t e c t i o n ；t r a v e l i n gw a v et h e o r y ；w a v e l e t - t r a n s f o r m ；f a u l tl o c a t i o n v i 四川大学博t 学位论文( 2 0 0 6 ) 第1 章绪论 1 1 研究目的和意义 随着工业和经济的不断发展，人们对电力能源的要求越来越高，优质可靠 的供电构成现代社会正常运转的基础。同时国内的电力市场逐步形成，用户们 对电能质量提出了更高的要求，电力企业也纷纷承诺提供更可靠更廉价的电力。 大型发电机正在被普遍应用，是目前电力生产的绝对主力，它的安全性与可靠 性对整个电力系统的正常运行至关重要。美国西部在经历1 9 9 6 年7 8 月接连两 次大停电的事故后，总统曾把供电安全提高到了国家安全的政治高度。近年来 世界各地大范围停电事故更是频发，其中2 0 0 3 年的“8 1 4 美加大停电”波及 5 0 0 0 万人口的供电范围，造成数百亿美圆的经济损失，是世界历史上最惨痛的 停电事故。2 0 0 4 年7 月1 3 日，雅典市及希腊南部发生大停电，该事件引起了 当时国际奥委会的关注。2 0 0 5 年5 月2 5 日，莫斯科南部城区以及附近2 5 个城 市发生大面积断电事故，5 0 0 多万人受到影响，整个城市陷入瘫痪。相比之下， 我国的城市规模比西方国家更大，人口更密集，一旦发生大停电事故，其损失 将是灾难性的u ”1 。据有关资料统计，我国2 0 0 m w 以上大型发电机的年事故 率高出国外平均水平一倍以上，造成了很大的浪费和损失j 。 我国的电力建设在最近1 0 年取得长足进步，年均装机投产约3 0 0 0 万千瓦， 其中2 0 0 4 年和2 0 0 5 年我国连续两年装机投产超过4 0 0 0 万千瓦。预计2 0 0 6 年 底全国的电力装机总量将达到5 8 亿千瓦，全年发电量将达2 7 8 万亿千瓦时， 这样强劲的发展势头将持续到2 0 2 0 年。目前我国汽轮发电机组方面的新建电厂 除在一些热电联产的机组选用3 0 0 m w 以外，其它普遍采用6 0 0 m w 以上的超 大型机组。大型水电站的建设如二滩、三峡、龙滩、小湾、溪洛渡和向家坝等 所选用的水轮发电机单机容量都超过5 5 0 m wl ，”j 。这些大机组的单机可以承 担百万人口的用电，其重要性是不言而喻的。就我国目前用电情况相对紧张， 区域性季节性电力短缺而言，一些大型发电机的损坏几乎直接意味着停电，其 安全性更是意义重大。线路和部分二次设备故障的威胁则不会如此之大，如在 很多时候跳了一条线路，其余线路仍可完成电能传输任务，部分二次设备要求 的实时性要差些，只是在需要动作的时刻才存在有价值的工作。随着电力工业 的迅速发展和发电机容量的不断增大，人类社会对发电机的安全运行可靠性提 l 四川大学博士学位论文( 2 0 0 恸 出了越来越高的要求，同时大型发电机造价昂贵，结构复杂，损坏后需要的检 修期很长，所以开展对大型发电机的在线监测与故障诊断研究，做到早期预警 以防止事故的发生或扩大，提高机组的运行质量，是具备重要的政治和经济现 实意义的1 9 1 。 大型发电机在运行中可能发生各种内部故障和不正常运行状态，传统和比 较成熟的应对措施是装设对应的继电保护装置进行反应并阻止事故的发生。由 于结构上的原因，发电机保护远比传输线保护复杂，并且其部分故障是保护无 能为力的“盲区”，已有的针对性保护装置与原理有待完善和进一步发掘之处也 还很多u m2 1 。为避免故障以后发电机遭受损坏，传统的继电保护被要求能够 快速灵敏的动作，但即便如此，保护的动作跳闸已经造成发电机的一定程度的 损坏和停电带来的经济损失。 大型发电机状态监测与故障诊断技术是电工领域的重要研究方向，也是解 决大型电力系统可靠性、安全性、维修科学性决策等问题的关键技术之一，其 状态监测与故障诊断技术包含“监测”( 设备物理信息的获取) 与“诊断”( 设 备的状态分析与识别) 两方面。发电机的故障诊断需要分析所采集的各种运行 状态下许多电气的、机械的、物理或化学的数据与特性，并建立正确的数据处 理系统，最后才能给出说明发电机运行异常或存在某种缺陷的信息。由于发电 机结构复杂，运行环境恶劣，故障具有突发性、多并发性和相互诱发的特点， 发电机的故障诊断一直是比较迫切又难以解决的问题。本文主要是基于电气特 征量对其在“诊断”方法方面进行研究。目前国内对发电机维护的常用做法是 定时检修。这种检修方法的结果往往是大部分发电机仍然处于良好的状态下进 行的，因此存在以下缺点：l 不必要的停运检修，反而可能会降低发电机的可 用率；2 检修费用高；3 检修本身也有可能降低发电机的使用寿命“。 发电机内部故障主要是由定子绕组及转子绕组绝缘损坏引起的，绝缘在运 行中要受到各种必然的和偶然的电、热和机械应力以及环境应力的作用，出现 问题是不可避免的。在现代电力工业比较成熟和规范的前提下，绝缘的损坏多 数足一个老化渐变的过程，其所引起的故障过程将伴随着一定的特征量，加之 发电机比较传输线而言体积集中，便于就地检测绝缘或其它部件的逐渐损坏， 这为发电机状态监测与故障诊断发展提供了有利条件。如果可以在绝缘破坏以 前进行状态监测诊断出将要发生的短路，使发电机故障达到防患于未然的目的， 2 四川大学博士学位论文( 2 0 0 6 ) 将大大提高其运行安全可靠性。发电机的故障诊断就是要通过其运行中的各种 特征参数来识别机器的状态，分析故障发生原因并确定故障发生部位和严重程 度，从而保证机器在一定的工作环境和期限内能够可靠地有效地运行，尽可能 减少和消除事故。最近3 0 年伴随着计算机、通信、传感和数据处理以及智能技 术的进步，该领域的科研取得了长足的进展，在国内外的大型发电厂中配备发 电机状态监测与故障诊断装置已经逐步成为一种规范。国内大、中型发电机通 常2 3 年1 次大修，大修通常1 也个月，小修1 年1 次，通常几天，对地方经 济和电力生产影响都很大。国内有电力集团公司提出通过状态监测的开展，要 将大修周期延长到8 一1 0 年，小修周期2 。3 年u “。 发电机内部故障将导致自身状态发生改变，其故障初瞬将产生暂态的行波 信号，其中包含丰富的故障信息可以利用，尤其对于部分动态故障的诊断与定 位，该信息尤为重要。基于行波信号针对传输线的行波保护及故障测距装置已 有投入运行，但将行波信号实际应用到发电机内部故障领域，目前仍有很多的 理论探索和装置改进工作要做”。 2 0 0 3 年我国共有i o o m w 及以上发电机1 0 7 2 台，全年共发生发电机本体 故障4 2 次，年故障率为3 9 1 次百台年。另外还有异常故障6 1 次和外部故 障1 4 次。在4 2 次发电机本体故障类型中，相间故障有3 次，占本体故障总数 的7 1 4 ；铁芯故障有1 2 次，占本体故障总数的2 8 5 7 ；内部引线故障有2 次，占本体故障总数的4 7 6 0 4 0 ；转子接地有8 次，占本体故障总数的1 9 0 5 ； 定子接地有1 3 次，占本体故障总数的3 0 9 5 ；定子匝间短路有4 次，占本体 故障总数的9 5 2 。在我国电力系统中传统的发电机内部故障主保护始终存在 正确动作率普遍偏低的