CN105277835B - 发电机转子匝间短路故障的定位方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发电机转子匝间短路故障的定位方法及装置，涉及发电机故障检测技术领域，所述方法包括：控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲；接收所述发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲；根据所述内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；在一预先设置的特征波形数据库中查找与所述响应差值波形相匹配的特征波形；获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障位置信息，并根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置。本发明能够解决现有技术中发电机转子匝间短路故障的检测的灵敏度不高，且无法对发电机转子匝间短路的故障位置进行定位的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发电机故障检测技术领域，尤其涉及一种发电机转子匝间短路故障的定位方法和装置。
背景技术
目前，随着电力工业的飞速发展以及用电量的大幅提高，人们对发电机的可靠性提出了更高的要求。然而发电机的转子在制造工艺、绝缘材料上可能存在缺陷，且发电机转子在运行中由于受到机械应力、温度、油污等工作环境因素的影响，近年来出现了越来越多的转子匝间短路故障。转子匝间短路故障对发电机的安全运行危害比较大。例如，容易引起转子异常振动或振动幅值超标；另外，匝间短路点的高温可能造成邻近的匝间绝缘垫条的损伤，引发更严重的匝间短路，甚至引起转子绕组接地故障，烧坏转子绕组或转子本体；另外，匝间短路还可能使转子大轴磁化，进一步加剧转子运行中的振动，可能损坏轴瓦或轴颈，并形成恶性循环，严重危及发电机的安全运行。因此，当前对发电机转子进行定期检测发电机转子是否发生匝间短路故障尤为重要。
当前对发电机转子匝间短路故障的检测方法一般主要是转子直阻、交流阻抗和功率损耗测量等方式，然而现有技术的检测方式受到其他因素的干扰比较大，有较大的局限性，不能有效发现转子绕组匝间短路早期故障，而且检测的灵敏度也不高，且无法对发电机转子匝间短路的故障位置进行定位。
发明内容
本发明实施例提供一种发电机转子匝间短路故障的定位方法和装置，以解决现有技术中发电机转子匝间短路故障的检测的灵敏度不高，且无法对发电机转子匝间短路的故障位置进行定位的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种发电机转子匝间短路故障的定位方法，包括：
控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲；
接收所述发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲；
根据所述内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；
在一预先设置的特征波形数据库中查找与所述响应差值波形相匹配的特征波形；
获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障位置信息，并根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
预先设置所述特征波形数据库，所述特征波形数据库存储有发电机转子绕组的各位置发生不同程度匝间短路故障时的特征波形。
具体的，所述故障位置信息包括发电机转子发生匝间短路故障的线包标识；
所述根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置，包括：
根据所述线包标识确定发电机转子的匝间短路故障位置所在的线包。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障程度信息，并根据所述故障程度信息确定所述发电机转子的故障程度，所述故障程度信息包括一故障线包2至n匝短路，n大于等于2。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
获取所述发电机转子的设计参数信息，所述设计参数信息包括发电机转子绕组集电环的内环和外环到发电机转子绕组中心引线的第一绕组长度；
获取所述内环反射脉冲和所述外环反射脉冲在所述发电机转子绕组中传播的无故障波形；
根据所述无故障波形确定所述内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和所述外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间；
根据所述第一绕组长度和所述第一时间确定所述内环反射脉冲和外环反射脉冲在所述发电机转子绕组的第一传播速度。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
根据内环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
根据外环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与外环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
此外，所述设计参数信息还包括所述发电机转子绕组的线包个数以及各线包的长度；
所述发电机转子匝间短路故障的定位方法还包括：
根据所述发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度或者所述发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度，以及所述发电机转子绕组的线包个数和各线包的长度，确定所述匝间短路故障位置所在的线包及其在该线包的位置。
一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，包括：
控制单元，用于控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲；
接收单元，用于接收所述发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲；
波形生成单元，用于根据所述接收单元接收到的所述内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；
特征波形查找单元，用于在一预先设置的特征波形数据库中查找与所述波形生成单元生成的所述响应差值波形相匹配的特征波形；
匝间短路故障位置确定单元，用于获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障位置信息，并根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
设置单元，用于预先设置所述特征波形数据库，所述特征波形数据库存储有发电机转子绕组的各位置发生不同程度匝间短路故障时的特征波形。
具体的，所述故障位置信息包括发电机转子发生匝间短路故障的线包标识；
所述匝间短路故障位置确定单元，具体用于根据所述线包标识确定发电机转子的匝间短路故障位置所在的线包。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
匝间短路故障程度确定单元，用于获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障程度信息，并根据所述故障程度信息确定所述发电机转子的故障程度，所述故障程度信息包括一故障线包2至n匝短路，n大于等于2。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
设计参数信息获取单元，用于获取所述发电机转子的设计参数信息，所述设计参数信息包括发电机转子绕组集电环的内环和外环到发电机转子绕组中心引线的第一绕组长度；
无故障波形获取单元，用于获取所述内环反射脉冲和所述外环反射脉冲在所述发电机转子绕组中传播的无故障波形；
时间确定单元，用于根据所述无故障波形确定所述内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和所述外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间；
传播速度确定单元，用于根据所述设计参数信息获取单元获取的所述第一绕组长度和所述时间确定单元确定的所述第一时间确定所述内环反射脉冲和外环反射脉冲在所述发电机转子绕组的第一传播速度。
进一步的，所述发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
时间差确定单元，用于根据内环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
绕组长度确定单元，用于根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
进一步的，所述时间差确定单元，还用于根据外环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与外环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
所述绕组长度确定单元，还用于根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
另外，所述设计参数信息还包括所述发电机转子绕组的线包个数以及各线包的长度；
所述匝间短路故障位置确定单元，还用于根据所述发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度或者所述发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度，以及所述发电机转子绕组的线包个数和各线包的长度，确定所述匝间短路故障位置所在的线包及其在该线包的位置。
本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位方法及装置，通过向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲，并接收所述发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲，从而根据所述内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；之后在一预先设置的特征波形数据库中可以查找与所述响应差值波形相匹配的特征波形，获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障位置信息，从而能够根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置。这样，通过特征波形数据库中的数据可以查找到响应差值波形相匹配的特征波形对应的故障位置信息，从而精确确定发电机转子的匝间短路故障位置，避免了现有技术中发电机转子匝间短路故障的检测的灵敏度不高，且无法对发电机转子匝间短路的故障位置进行定位的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位方法的流程图；
图2为本发明实施例中的发电机转子绕组的结构示意图；
图3为本发明实施例中的发电机转子绕组的匝间示意图；
图4为本发明实施例中的发电机转子的数学模型示意图；
图5为本发明实施例中内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组中传播的无故障波形示意图；
图6为本发明实施例内环反射脉冲、外环反射脉冲的波形及响应差值波形示意图；
图7为本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位方法，包括：
步骤101、控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲。
步骤102、接收发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲。
步骤103、根据内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形。
步骤104、在一预先设置的特征波形数据库中查找与响应差值波形相匹配的特征波形。
步骤105、获取特征波形数据库中记录的特征波形对应的故障位置信息，并根据故障位置信息确定发电机转子的匝间短路故障位置。
值得说明的是，本发明实施例的执行主体为一种发电机转子匝间短路故障的定位装置。
本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位方法，通过向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲，并接收发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲，从而根据内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；之后在一预先设置的特征波形数据库中可以查找与响应差值波形相匹配的特征波形，获取特征波形数据库中记录的特征波形对应的故障位置信息，从而能够根据故障位置信息确定发电机转子的匝间短路故障位置。这样，通过特征波形数据库中的数据可以查找到响应差值波形相匹配的特征波形对应的故障位置信息，从而精确确定发电机转子的匝间短路故障位置，避免了现有技术中发电机转子匝间短路故障的检测的灵敏度不高，且无法对发电机转子匝间短路的故障位置进行定位的问题。
为了便于本领域技术人员对发电机转子匝间短路进行了解，如图2所示，列举了一种发电机转子绕组的结构，一个发电机转子绕组包括多个线圈，即可称为多个线包或者多套，每个线包由多匝铜片(例如7-10匝)叠制组成。而如图3所示，各层铜片的匝(例如匝30)与匝(例如匝32)之间设置有绝缘层31。如果绝缘层31由于温度过热而破坏，使得两匝铜片相导通，说明发电机转子出现了匝间短路故障。
值得说明的是，上述的连续的低电压脉冲的电压值为10伏特，该低电压脉冲的上升沿较陡峭。
进一步的，上述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，还可以包括如下内容：
预先设置特征波形数据库，该特征波形数据库存储有发电机转子绕组的各位置发生不同程度匝间短路故障时的特征波形。
上述的发电机转子绕组的各位置是指绕组的2匝或多匝铜片发生故障的位置。上述的不同程度匝间短路故障是指2匝铜片发生短路，3匝铜片发生短路直至n匝铜片发生短路，n大于等于2，在同一位置发生不同程度的匝间短路故障，其特征波形不同。
上述预先设置特征波形数据库可以通过建立发电机转子精确数学模型实现。例如，根据多导体传输线理论，结合发电机转子绕组的实际设计尺寸，获取发电机转子匝间电容、对地电容、电感、线包匝间电容等参数，建立发电机转子精确数学模型。例如，转子绕组是由多个线圈串联而成，每个线圈又是由多匝线圈组成。首先发电机转子绕组由一个多匝线圈构成，不考虑绕组分包和端部的影响，且发电机转子绕组的长度较短，忽略导体电阻和对地电导的影响，得到的转子模型如图4所示。
在图4中，c0为导体单位长度的对地电容，ci为单位长度的匝间电容，l0为单位长度的分布自感，忽略匝间的互感。设转子绕组上x+dx处对地电压为则发电机专利转子绕组上下相邻匝对应位置的电压为：
其中：w为转子绕组每匝长度。
这样，可以得到如下公式
求解该方程，可以得到导体的等效波阻抗为
对于角频率为ω的电压，其传播速度为
其中，上述s为复频率。
由公式可以得出，不同频率的电压信号在转子中的传播速度是不同的。图4所示只是示意性的分布参数模型，实际转子绕组模型是一个阵列参数模型，模型庞大而复杂，可以通过Matlab语言进行解释和描述，此处不再赘述。
通过预先设置特征波形数据库，例如可以通过对无故障发电机转子进行模拟匝间短路故障，获取大量故障波形建立该特征波形数据库。该特征波形数据库可以存储有不同故障类型、不同故障程度、不同故障位置的特征波形，便于进行后续故障波形的比对，以便于识别故障。另外，对于同一台发电机的不同使用年限、不同生产商的同一型号发电机、同一型号发电机的不同故障以及故障类型、故障程度、故障位置等都可进行对比，并且该特征波形数据库中的故障特征样本还可以继续增加样本，以满足后续复杂故障的需求。
此外，该故障位置信息包括发电机转子发生匝间短路故障的线包标识。
上述步骤105中，根据故障位置信息确定发电机转子的匝间短路故障位置，具体实施时，可以根据线包标识确定发电机转子的匝间短路故障位置所在的线包。
进一步的，上述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，在具体实施时，还可以获取特征波形数据库中记录的特征波形对应的故障程度信息，并根据故障程度信息确定发电机转子的故障程度，该故障程度信息包括一故障线包2至n匝短路，n大于等于2。
在同一匝间短路故障位置，存在不同的短路电阻，而该短路电阻越大波形变化越缓慢，并且峰值越小。这样，在故障线包短路的匝数越多，其短路电阻越小，则波形峰值越高。
进一步的，该发电机转子匝间短路故障的定位方法在具体实施时，还可以获取发电机转子的设计参数信息，设计参数信息包括发电机转子绕组集电环的内环和外环到发电机转子绕组中心引线的第一绕组长度。
获取内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组中传播的无故障波形。
根据无故障波形确定内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间。
根据第一绕组长度和第一时间确定内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组的第一传播速度。
上述确定内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间，在具体实施时可以通过如下方式实现：
如图5所示，在获取到内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组中传播的无故障波形后，识别两个无故障波形(波形1和波形2)的上升沿起始位置(位置1)和两个波谷位置(位置2)，即认为是发电机转子绕组中心引线的位置，通过示波器坐标系(横坐标表示时间，纵坐标表示电压值)可以确定两个无故障波形的上升沿起始位置与该两个波峰的交叉位置的时间差，这个时间差即为上述的第一时间。
上述的根据第一绕组长度和第一时间确定内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组的第一传播速度，可以通过如下方式实现：
第一传播速度记为V/2，第一绕组长度为L，第一时间记为T，则有如下公式关系：
进一步的，上述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，在具体实施时还可以根据内环反射脉冲的波形以及响应差值波形，确定响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差。之后根据第一传播速度和时间差确定发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度。
进一步的，上述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，在具体实施时还可以根据外环反射脉冲的波形以及响应差值波形，确定响应差值波形的峰值位置与外环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差。
根据第一传播速度和时间差确定发电机转子绕组的外环与匝间短路故障位置的绕组长度。
此处，仅以根据内环反射脉冲的波形以及响应差值波形，确定响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差为例进行说明，例如如图6所示，响应差值波形的峰值位置为位置3，内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差为位置4，根据示波器坐标系(横坐标表示时间，纵坐标表示电压值)可以确定上述响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差。
上述根据第一传播速度和时间差确定发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度，可以通过如下方式实现：
该第一传播速度为V/2，上述时间差为t，发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度记为s，则有如下公式关系：
此外，该设计参数信息还可以包括发电机转子绕组的线包个数以及各线包的长度。
进而上述发电机转子匝间短路故障的定位方法在具体实施时，还可以根据发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度或者发电机转子绕组的外环与匝间短路故障位置的绕组长度，以及发电机转子绕组的线包个数和各线包的长度，确定匝间短路故障位置所在的线包及其在该线包的位置。
例如，发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度为100米，发电机转子内环绕组的线包个数为7，其中从内环开始的第一个线包长度为70米，第二个线包长度为90米，则可以确定匝间短路故障位置在第二个线包上并且由于确定了故障位置距离内环的长度，那么就可以确定该故障位置是接近转子的汽测(没有滑环的那一端)或者励测(有滑环的那一端)。这样，可以只拔下一个护环进行处理，为发电厂节省了修理费用。发电机转子两端都有护环，护环的作用是保护绕组端部并起到紧固的作用。
值得说明的是，本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位方法可以在发电机转子与励磁系统断开的情况下进行，且可以在发电机转子处于静止、盘车、高速旋转的状态下进行；另外，还可以在发电机转子处于膛外静止状态下进行，且无需拔下发电机转子护环。
对应于上述图1所示的发电机转子匝间短路故障的定位方法，本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位装置，如图7所示，包括：
控制单元201，可以控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲。
接收单元202，可以接收发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲。
波形生成单元203，可以根据接收单元202接收到的内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形。
特征波形查找单元204，可以在一预先设置的特征波形数据库中查找与波形生成单元203生成的响应差值波形相匹配的特征波形。
匝间短路故障位置确定单元205，可以获取特征波形数据库中记录的特征波形对应的故障位置信息，并根据故障位置信息确定发电机转子的匝间短路故障位置。
进一步的，如图8所示，发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
设置单元206，可以预先设置特征波形数据库，特征波形数据库存储有发电机转子绕组的各位置发生不同程度匝间短路故障时的特征波形。
另外，故障位置信息包括发电机转子发生匝间短路故障的线包标识。
匝间短路故障位置确定单元205可以根据线包标识确定发电机转子的匝间短路故障位置所在的线包。
进一步的，如图8所示，发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
匝间短路故障程度确定单元207，可以获取特征波形数据库中记录的特征波形对应的故障程度信息，并根据故障程度信息确定发电机转子的故障程度，故障程度信息包括一故障线包2至n匝短路，n大于等于2。
进一步的，如图8所示，发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
设计参数信息获取单元208，可以获取发电机转子的设计参数信息，设计参数信息包括发电机转子绕组集电环的内环和外环到发电机转子绕组中心引线的第一绕组长度。
无故障波形获取单元209，可以获取内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组中传播的无故障波形。
时间确定单元210，可以根据无故障波形确定内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间。
传播速度确定单元211，可以根据设计参数信息获取单元208获取的第一绕组长度和时间确定单元210确定的第一时间确定内环反射脉冲和外环反射脉冲在发电机转子绕组的第一传播速度。
进一步的，如图8所示，该发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
时间差确定单元212，可以根据内环反射脉冲的波形以及响应差值波形，确定响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差。
绕组长度确定单元213，可以根据第一传播速度和时间差确定发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度。
进一步的，时间差确定单元212，还可以根据外环反射脉冲的波形以及响应差值波形，确定响应差值波形的峰值位置与外环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差。
绕组长度确定单元213，还可以根据第一传播速度和时间差确定发电机转子绕组的外环与匝间短路故障位置的绕组长度。
另外，设计参数信息还包括发电机转子绕组的线包个数以及各线包的长度。
匝间短路故障位置确定单元205，还可以根据发电机转子绕组的内环与匝间短路故障位置的绕组长度或者发电机转子绕组的外环与匝间短路故障位置的绕组长度，以及发电机转子绕组的线包个数和各线包的长度，确定匝间短路故障位置所在的线包及其在该线包的位置。
值得说明的是，本发明实施例发电机转子匝间短路故障的定位装置的具体实现方式可以参见图1中的具体实施例，此处不再赘述。
本发明实施例提供的发电机转子匝间短路故障的定位装置，通过向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲，并接收发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲，从而根据内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；之后在一预先设置的特征波形数据库中可以查找与响应差值波形相匹配的特征波形，获取特征波形数据库中记录的特征波形对应的故障位置信息，从而能够根据故障位置信息确定发电机转子的匝间短路故障位置。这样，通过特征波形数据库中的数据可以查找到响应差值波形相匹配的特征波形对应的故障位置信息，从而精确确定发电机转子的匝间短路故障位置，避免了现有技术中发电机转子匝间短路故障的检测的灵敏度不高，且无法对发电机转子匝间短路的故障位置进行定位的问题。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种发电机转子匝间短路故障的定位方法，其特征在于，包括：
控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲；
接收所述发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲；
根据所述内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；
在一预先设置的特征波形数据库中查找与所述响应差值波形相匹配的特征波形；
获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障位置信息，并根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置；
所述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
预先设置所述特征波形数据库，所述特征波形数据库存储有发电机转子绕组的各位置发生不同程度匝间短路故障时的特征波形；
所述故障位置信息包括发电机转子发生匝间短路故障的线包标识；
所述根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置，包括：
根据所述线包标识确定发电机转子的匝间短路故障位置所在的线包；
所述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障程度信息，并根据所述故障程度信息确定所述发电机转子的故障程度，所述故障程度信息包括一故障线包2至n匝短路，n大于等于2；
所述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，还包括：
获取所述发电机转子的设计参数信息，所述设计参数信息包括发电机转子绕组集电环的内环和外环到发电机转子绕组中心引线的第一绕组长度；
获取所述内环反射脉冲和所述外环反射脉冲在所述发电机转子绕组中传播的无故障波形；
根据所述无故障波形确定所述内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和所述外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间；
根据所述第一绕组长度和所述第一时间确定所述内环反射脉冲和外环反射脉冲在所述发电机转子绕组的第一传播速度。
2.根据权利要求1所述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，其特征在于，还包括：
根据内环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
3.根据权利要求2所述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，其特征在于，还包括：
根据外环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与外环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
4.根据权利要求3所述的发电机转子匝间短路故障的定位方法，其特征在于，所述设计参数信息还包括所述发电机转子绕组的线包个数以及各线包的长度；
所述发电机转子匝间短路故障的定位方法还包括：
根据所述发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度或者所述发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度，以及所述发电机转子绕组的线包个数和各线包的长度，确定所述匝间短路故障位置所在的线包及其在该线包的位置。
5.一种发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于控制脉冲发生器向发电机转子绕组集电环的内环和外环分别注入一连续的低电压脉冲；
接收单元，用于接收所述发电机转子绕组反馈的内环反射脉冲和外环反射脉冲；
波形生成单元，用于根据所述接收单元接收到的所述内环反射脉冲和外环反射脉冲生成响应差值波形；
特征波形查找单元，用于在一预先设置的特征波形数据库中查找与所述波形生成单元生成的所述响应差值波形相匹配的特征波形；
匝间短路故障位置确定单元，用于获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障位置信息，并根据所述故障位置信息确定所述发电机转子的匝间短路故障位置；
所述的发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
设置单元，用于预先设置所述特征波形数据库，所述特征波形数据库存储有发电机转子绕组的各位置发生不同程度匝间短路故障时的特征波形；
所述故障位置信息包括发电机转子发生匝间短路故障的线包标识；
所述匝间短路故障位置确定单元，具体用于根据所述线包标识确定发电机转子的匝间短路故障位置所在的线包；
所述的发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
匝间短路故障程度确定单元，用于获取所述特征波形数据库中记录的所述特征波形对应的故障程度信息，并根据所述故障程度信息确定所述发电机转子的故障程度，所述故障程度信息包括一故障线包2至n匝短路，n大于等于2；
所述的发电机转子匝间短路故障的定位装置，还包括：
设计参数信息获取单元，用于获取所述发电机转子的设计参数信息，所述设计参数信息包括发电机转子绕组集电环的内环和外环到发电机转子绕组中心引线的第一绕组长度；
无故障波形获取单元，用于获取所述内环反射脉冲和所述外环反射脉冲在所述发电机转子绕组中传播的无故障波形；
时间确定单元，用于根据所述无故障波形确定所述内环反射脉冲从内环位置到达中心引线位置和所述外环反射脉冲从外环位置到达中心引线位置的第一时间；
传播速度确定单元，用于根据所述设计参数信息获取单元获取的所述第一绕组长度和所述时间确定单元确定的所述第一时间确定所述内环反射脉冲和外环反射脉冲在所述发电机转子绕组的第一传播速度。
6.根据权利要求5所述的发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于，还包括：
时间差确定单元，用于根据内环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与内环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
绕组长度确定单元，用于根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
7.根据权利要求6所述的发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于，所述时间差确定单元，还用于根据外环反射脉冲的波形以及所述响应差值波形，确定所述响应差值波形的峰值位置与外环反射脉冲的波形上升沿起始位置的时间差；
所述绕组长度确定单元，还用于根据所述第一传播速度和所述时间差确定发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度。
8.根据权利要求7所述的发电机转子匝间短路故障的定位装置，其特征在于，所述设计参数信息还包括所述发电机转子绕组的线包个数以及各线包的长度；
所述匝间短路故障位置确定单元，还用于根据所述发电机转子绕组的内环与所述匝间短路故障位置的绕组长度或者所述发电机转子绕组的外环与所述匝间短路故障位置的绕组长度，以及所述发电机转子绕组的线包个数和各线包的长度，确定所述匝间短路故障位置所在的线包及其在该线包的位置。
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