CN107783006A - 水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，包括以下步骤：A、制作凸极同步电机向量图；B、计算出正常运行情况下水轮发电机电动势E0表达式；C、对水轮发电机电动势E0表达式进行修正；D、对水轮发电机空载特性曲线进行拟合，计算出励磁电流和空载电动势的表达式；E、计算电机正常时理论励磁电流；F、将步骤E中计算的正常理论励磁电流Ifc与实际测得的励磁电流If0进行比较，短路判据公式如下，G、根据短路判据a％来判断水轮发电机转子绕组是否发生匝间短路故障。本发明能够改进现有技术的不足，可以不必增加发电机新的监测点，通过发电机原有电气参量的读取，实现水轮发电机转子匝间短路故障的在线检测。
Description
技术领域
本发明涉及大型电机在线监测与故障检测技术领域，尤其是一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法。
背景技术
从调查结果看，已运行的水轮发电机组中，发生转子线圈匝间短路故障占故障总数的比重较大，大多数水轮发电机都发生过或存在转子线圈匝间短路故障。大多数水轮发电机都发生过或存在转子匝间短路故障。由于该故障对机组正常运行影响不大或故障特征不明显，所以很多匝间短路故障都没能被及时的检测和处理，但机组长期处于匝间短路情况运行下，将会导致转子线圈一点甚至两点接地，会造成发电机励磁电流增大、温度升高、转子振动加剧等不良影响。若不能尽快地处理励磁短路故障，可能发展成为更加严重的事故，并对电机及整个电网的安全运行产生巨大威胁。因此进行水轮发电机匝间短路故障早期预报是十分必要的。
目前，对同步发电机转子匝间短路国内外普遍采用开口变压器法、气隙线圈探测方法、励磁电流法、电动势比较法等来检测转子线圈发生匝间短路故障，第一种方法虽较灵敏，但属于离线检测，仅在停机且抽出转子后方能进行，而且受转子槽楔的材料等影响，而且旋转时产生动态的匝间短路无法检测。气隙线圈探测法的基本原理是，采集运行中的同步发电机气隙中的转子漏磁场，根据磁场波行进行分析，诊断转子绕组是否存在转子线圈匝间短路故障，并准确显示故障槽的位置，气隙线圈探测只能在发电机空载和三相短路情况进行，在发电机带负载的条件下，由于电枢反应，探测效果不明显。前两种匝间短路故障探测不足之处是都只能在机组从电网解列之后进行，局限性比较大。
励磁电流法和电动势比较法是应用于汽轮发电机组上的检测方法，该传统方法公式较为简单，无法在结构更为复杂的水轮发电机组中使用。同时传统的励磁电流法计算所利用的参数不足，例如缺少有功功率，这样该方法不能在发电机并网的复杂环境下计算，加之传统方法未考虑饱和对计算参数的影响，灵敏度存在不足，通常在励磁绕组发生较为严重时才可识别。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，能够解决现有技术的不足，可以不必增加发电机新的监测点，通过发电机原有电气参量的读取，实现水轮发电机转子匝间短路故障的在线检测。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，包括以下步骤：
A、通过电机的电压方程，电磁关系等制作凸极同步电机向量图；
B、利用水轮发电机监测设备采集的电气参量数据和电机固有参数，根据水轮发电机的向量关系图，计算出正常运行情况下水轮发电机电动势E0表达式；电机固有参数包括有功功率P、无功功率Q、定子电压U和定子电流I，同步电抗；
C、对水轮发电机电动势E0表达式进行修正；
D、对水轮发电机空载特性曲线进行拟合，计算出励磁电流和空载电动势的表达式，即If＝f(E0)；
E、采集被检测电机的相关参数，利用步骤B中计算的水轮发电机电动势E0通过步骤D的表达式计算得电机正常时理论励磁电流；
F、将步骤E中计算的正常理论励磁电流Ifc与实际测得的励磁电流If0进行比较，短路判据公式如下，
G、根据步骤F计算的短路判据a％来判断水轮发电机转子绕组是否发生匝间短路故障，并根据其数值大小来判断转子绕组的短路程度，数值越大，短路程度越严重。
作为优选，步骤A中，制作凸极同步电机向量图包括以下步骤，
A1、凸极同步电机电压方程
A2、根据已知条件绘出向量；
A3、根据Ψ把I分解成和
A4、画出相量
A5、根据与的关系找到
作为优选，步骤B中，计算正常运行情况下水轮发电机电动势E0表达式包括以下步骤，
B1、根据凸极同步发电机饱和情况下的相量图得到如下关系，
Id＝Isinψ (9)
Iq＝Icosψ (10)
B2、凸极同步电机气隙磁动势为，
将凸极同步电机气隙磁动势带入到公式(6)中可得，
B3、将公式(13)代入到公式(7)中可得电机励磁电动势，
B4、将P有功功率，Q无功功率带入公式(14)进行整理，可得E0的表达式，
再进行参数置换得表达式，
作为优选，步骤C中，对水轮发电机电动势E0表达式进行修正包括以下步骤，
C1、凸极同步电机考虑饱和影响后的直轴电枢反应电抗xads,额定运行时的电枢反应电抗的值近似按下式决定
式中ks为饱和系数，
C2、根据发电机的磁化曲线，在计算得到E0值后，找到对应的If，从而得到在正常运行条件下，某一确定状态励磁电流的标准值；
C3、经过修正后的电机电动势E0表达式为，
作为优选，步骤D中，根据拟合曲线计算出在非饱和与饱和情况下的E0和If之间的数学表达式为，
作为优选，步骤G中，阈值为2％～3％。如果a％>阈值，水轮发电机发生转子绕组匝间短路故障；如果a％≤阈值，水轮发电机无转子绕组匝间短路故障。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明可以直接通过实时采集简单的电气量参数计算励磁电流，检测水轮发电机转子绕组匝间短路故障，弥补了水轮发电机采用离线检测法时需要停机测量缺陷，可以对任意工况下的故障进行检测，判据的大小可以直接反映短路故障的严重程度。另外，本发明不必在水轮发电机增加新的监测点，不影响水轮发电机的正常运行，操作简便，灵敏度高，节约成本。
本发明所提出的方法为水轮发电机励磁电流诊断方法，与传统汽轮发电机电流法有较大区别。本方法深入研究凸极电机内部电磁参数关系，充分考虑电机并网运行时可能的参数变化，利用更多的可测电气量参数和更精确的水轮发电机的公式计算励磁电流。除此之外，本发明提出方法比传统方法多了饱和参数修正环节，使励磁电流计算的更为精确。
电动势比较法是诊断汽轮发电机匝间短路故障的方法，而本方法是诊断水轮发电机的，两种电机在转子结构上有这很大的不同，所使用的转子匝间短路故障诊断方法也不同。再有的区别是，电动势比较法需要按有功功率相等原则分组，且用一次函数拟合之后再次以有功功率为自变量再次拟合，进而计算电动势，比较电动势的关系。而本申请专利中的励磁电流法，利用电机内部电磁关系直接计算电动势，再利用拟合的空载曲线反向计算出正常状态的励磁电流，直接比较励磁电流。本专利所用的励磁电流比较法，直接利用凸极发电机内部参数关系计算出准确的电动势，并且只需一次曲线拟合计算就可得到励磁电流。多次拟合会降低精度，相较于电动势比较法两次拟合才得到电动势，本方法有较简单操作流程和较高精度。
附图说明
图1是直轴同步电抗示意图；
图2是交轴同步电抗示意图；
图3是电磁参数关系示意图；
图4是凸极同步发电机相矢图；
图5是xaqs/xaq曲线图；
图6是饱和磁通与磁势曲线图；
图7是同步发电机空载特性拟合曲线示意图；
图8是本发明的流程图；
文中以及附图中符号的意义如下：
U定子电压，I定子电流，P有功功率，Q无功功率，If励磁电流，E0电动势，Eδ气息电动势，Id定子绕组电流直轴分量，Iq定子绕组电流交轴分量，ra定子绕组电阻，功率因数角，Ψ内功率因数角，δ功率角，xd直轴同步电抗，xad直轴电枢反应电抗，xq交轴同步电抗，xaq交轴电枢反应电抗，xσ电机漏电抗，U’发电机转子绕组匝间短路故障后的输出电压，E’发电机转子绕组匝间短路故障后的电动势，δ’发电机转子绕组匝间短路故障后的功角。
具体实施方式
本发明通过在线采集水轮发电机电气参量数据，并根据某一工况下的电气参量数据，包括有功功率、无功功率、定子电流和定子电压等，计算出发电机正常状态下的励磁电流，然后计算实测值I’与理论值I的相对偏差，该偏差可直接证明水轮发电机转子绕组是否存在匝间短路故障，做出水轮发电机转子是否存在匝间短路故障的诊断。
基于在线监测发电机转子绕组匝间短路故障诊断新方法的推导如下：
本方法目的是通过精确的数学模型计算出相应的励磁电流，并与实测励磁电流进行比较，从而判断是否存在匝间短路及短路的严重程度。其中同步电抗Xd,Xq如图1和2所示，电磁主要参数之间的对应关系如图3所示，励磁电流生成磁势，磁势生成磁通，磁通再生成电动势。本方法的最终目的是计算水轮发电机在某种运行情况下的正常励磁电流值，若计算励磁电流If，考虑饱和情况下，利用空载特性曲线，就需要知道励磁电动势E0。固本方法采用逆向思维，首先通过凸极发电机向量图中的关系计算励磁电动势，然后再反向计算即可获得正常情况下的励磁电流If。通过精确的数学模型计算出相应的励磁电流，并与实测励磁电流进行比较，从而判断是否存在匝间短路及短路的严重程度。
首先需要做出凸极同步电机饱和时的向量图，根据凸极同步电机电压方程
最后可得向量图的实际做法如下
1.根据已知条件绘出向量；
2.根据求出Ψ把I分解成和
3.画出相量
4.根据与的关系找到
其中和之间夹角
做出凸极同步发电机饱和情况下的矢量图，如图4所示。
根据凸极同步发电机饱和情况下的相量图得到如下关系
水轮同步发电机在实际运行情况下，定子电阻较小，一般可忽略，但本文为保证数据的准确性，考虑定子电阻的影响。通过凸极同步电机向量图，及相关公式。
Id＝Isinψ (9)
Iq＝Icosψ (10)
可得凸极同步电机气隙磁动势。
将气隙磁动势带入到公式(6)中可得
将(13)代入到(7)中可得电机励磁电动势。
上式即为E0的计算初步表达式，但是实际可测参数中还有P有功功率，Q无功功率没有考虑进去，通过以上相关功率进行整理，可得E0的表达式
再进行参数置换得表达式
该(16)式即为已知基本电气量U定子电压，I定子电流，P有功功率，Q无功功率计算励磁电动势式E0的表达式。
通过水轮发电机实测电气量参数计算后，得到励磁电动势E0，也就是计算了中间量，需要进一步根据水轮电机空载特性曲线计算If。
在发电机铁心不饱和的情况下，电机电动势E0和励磁电流If基本上成线性关系，即E0＝kIf，在已知电压、电流及无功的情况下，If容易确定。在铁心饱和的情况下E0和If成非线性关系。由于在实际运行的水轮发电机处于饱和状态，直轴同步电抗Xd也需要考虑其影响，参数值将发生变化。凸极同步电机考虑饱和影响后的直轴电枢反应电抗xads,额定运行时的电枢反应电抗的值近似按下式决定
式中ks为饱和系数，由图6决定。
在正常运行条件下，对同一发电机而言，其磁化曲线只有一条，如图6，E0和If之间是一一对应关系，可以借助已有的磁化曲线，在计算得到E0值后，找到对应的If，从而得到在正常运行条件下，某一确定状态励磁电流的标准值。若计算饱和情况下的交轴同步电抗，可根据图5的对应关系。
经过修正后的电机电动势E0表达式为
接下来进行空载曲线的拟合，找到空载电动势E0和励磁电流If的关系。在数学软件MATLAB中进行曲线拟合编程，按照刘家峡2号机组空载实验下降数据进行拟合，要求误差拟合误差小于0.01，即拟合相似率大于99％。最终的空载曲线拟合结果如图7，
部分MATLAB拟合编程如下
由此拟合曲线可以计算出在非饱和与饱和情况下的E0和If之间的数学表达式，即
其中P为公式中的因数，和空载曲线有关。i为拟合曲线的次幂。对于不同的特性曲线，推导的表达式不同。在考虑到误差允许范围以及精度之后，一般采用6阶表达式模型进行拟合，精度要求已达到要求。在本方法中需要通过E0计算If，而在空载特性曲线中自变量是励磁电流，因变量是电动势。因此需要反向计算，以及反向拟合曲线，将励磁电流转变为因变量进行计算。
之后，在计算过程中根据计算的电机空载特性曲线，采用相关的参数计算出的E0，在带入到公式(20)中，可以得出理论计算的励磁电流，与实际测得的励磁电流进行比较，可以诊断出匝间短路故障。
实验验证
采用两种验证方法：1.理论计算的电流与未发生匝间短路电机实测电流比较，若两者较为接近则可以证明该方法的准确性。2.理论计算电流与已知发生匝间短路电机电流进行比较，同一运行状态，不同匝间短路情况下验证，理论计算励磁电流将会与测量的励磁电流出现偏差，偏差与实际匝间短路的情况接近则证明该方法的正确性。
实际水轮发电机转子匝间短路实验采用了刘家峡水电厂SF255-48/12640型电机2号机组进行了匝间短路的验证实验。该机组主要参数如表1。
表1 2号机组铭牌参数
该水轮发电机的实际参数如表2所示。
现在以表2中的第3组数据进行一次计算的示范。根据上述公式(19)带入数据计算E0得E0＝19.64。根据2号机组的空载实验的下降数据进行曲线拟合，如图7所示。
该SF255-48/12640型电机2号机组的空载特性参数已知对应公式(21)的表达式利用曲线拟合工具得该机组表达式为。
其中参数如下
P1＝0.000466；P2＝-0.02587；P3＝0.5483；P4＝-5.381；P5＝23.65P6＝13.94；P7＝3.635
将E0＝19.64带入到公式(21)计算得到If0＝1363,实际测量的转子励磁电流1352A。
两者计算误差公式为
带入公式(22)得a％＝0.81％。
表2实际运行数据及计算结果
同理重新代入该电机表2中的其它运行数据计算E0，利用公式(17)，计算得到If，以及电流差值a％，得到表格2。
利用MATLAB Simulink，建立仿真水轮发电机故障模型，故障电机参数如表3所示。将故障机组并网模拟实际水轮发电机并网运行情况。通过改变模拟电机控制模块，模拟不同匝数短路的情况，并采集相关参数。再利用空载曲线反向方法计算正常理论励磁电流，并与故障电流进行对比。结果如表4。
表3仿真故障电机参数
表4仿真电机运行数据及电流偏差
根据刘家峡实际运行机组和模拟电机实验结果可知，该方法计算的正常励磁电流较为精确。在水轮发电机转子如果存在匝间故障，则计算电流与其测量电流偏差值较大。并且通过偏差数值基本上可以反应其匝间短路的情况。由此可以诊断出水轮发电机是否发生匝间短路故障。
空载特性曲线反向计算方法是一种较为简单便捷的在线检测方法。该方法只需测量发电机电气信息，如电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电压等，不在发电机上添加新的电气测量系统，不干扰正常运行的情况下，从而判断水轮发电机是否存在匝间短路及短路的严重程度。这种检测方法对水轮发电机转子匝间短路早期诊断具有重要意义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，其特征在于包括以下步骤：
A、通过电机的电压方程，电磁关系等制作凸极同步电机向量图；
B、利用水轮发电机监测设备采集的电气参量数据和电机固有参数，根据水轮发电机的向量关系图，计算出正常运行情况下水轮发电机电动势E0表达式；电机固有参数包括有功功率P、无功功率Q、定子电压U和定子电流I，同步电抗；
C、对水轮发电机电动势E0表达式进行修正；
D、对水轮发电机空载特性曲线进行拟合，计算出励磁电流和空载电动势的表达式，即If＝f(E0)；
E、采集被检测电机的相关参数，利用步骤B中计算的水轮发电机电动势E0通过步骤D的表达式计算得电机正常时理论励磁电流；
F、将步骤E中计算的正常理论励磁电流Ifc与实际测得的励磁电流If0进行比较，短路判据公式如下，
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G、根据步骤F计算的短路判据a％来判断水轮发电机转子绕组是否发生匝间短路故障，并根据其数值大小来判断转子绕组的短路程度，数值越大，短路程度越严重。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，其特征在于：步骤A中，制作凸极同步电机向量图包括以下步骤，
A1、凸极同步电机电压方程
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A2、根据已知条件绘出向量；
A3、根据Ψ把I分解成和
A4、画出相量
A5、根据与的关系找到
3.根据权利要求1所述的水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，其特征在于：步骤B中，计算正常运行情况下水轮发电机电动势E0表达式包括以下步骤，
B1、根据凸极同步发电机饱和情况下的相量图得到如下关系，
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>E</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>E</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>&delta;</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>j</mi>
<msub>
<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>d</mi>
</msub>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mo>=</mo>
<msub>
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<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mi>d</mi>
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<mo>+</mo>
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<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>q</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
Id＝I sinψ (9)
Iq＝I cosψ (10)
B2、凸极同步电机气隙磁动势为，
将凸极同步电机气隙磁动势带入到公式(6)中可得，
B3、将公式(13)代入到公式(7)中可得电机励磁电动势，
B4、将P有功功率，Q无功功率带入公式(14)进行整理，可得E0的表达式，
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>U</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>Ir</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<mfrac>
<mi>P</mi>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>Ix</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</msub>
<mfrac>
<mi>Q</mi>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>Ir</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<mfrac>
<mi>Q</mi>
<msqrt>
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<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
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<mn>2</mn>
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<mi>Ix</mi>
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</msub>
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<msqrt>
<mrow>
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<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
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<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
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</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
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<mi>cos</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>&delta;</mi>
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<mi>arctan</mi>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>Ir</mi>
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<mfrac>
<mi>P</mi>
<msqrt>
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<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
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<mn>2</mn>
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<msub>
<mi>Ix</mi>
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<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
<msup>
<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
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</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
</mrow>
<mrow>
<mi>U</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>Ir</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<mfrac>
<mi>P</mi>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>Ix</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</msub>
<mfrac>
<mi>Q</mi>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mi>I</mi>
<mi>sin</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>&Psi;</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>15</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
再进行参数置换得表达式，
<mrow>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mfrac>
<mi>P</mi>
<msqrt>
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<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
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<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
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<mo>+</mo>
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</msub>
<mfrac>
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<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
<msup>
<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
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<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
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<mo>(</mo>
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<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
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<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
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<mn>2</mn>
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<mi>Ix</mi>
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<mi>Q</mi>
<msqrt>
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<mn>2</mn>
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<mi>Q</mi>
<mn>2</mn>
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</mrow>
</mtd>
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<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>+</mo>
<mi>I</mi>
<mi> </mi>
<mi>sin</mi>
<mrow>
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<mfrac>
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<msub>
<mi>Ix</mi>
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<mo>+</mo>
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<mfrac>
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<msup>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
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<mn>2</mn>
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<mrow>
<msub>
<mi>Ix</mi>
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<mn>2</mn>
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<mrow>
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</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>16</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
4.根据权利要求1所述的水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，其特征在于：步骤C中，对水轮发电机电动势E0表达式进行修正包括以下步骤，
C1、凸极同步电机考虑饱和影响后的直轴电枢反应电抗xads,额定运行时的电枢反应电抗的值近似按下式决定
<mrow>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>d</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
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<msub>
<mi>k</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>17</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
式中ks为饱和系数，
C2、根据发电机的磁化曲线，在计算得到E0值后，找到对应的If，从而得到在正常运行条件下，某一确定状态励磁电流的标准值；
C3、经过修正后的电机电动势E0表达式为，
5.根据权利要求1所述的水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，其特征在于：步骤D中，根据拟合曲线计算出在非饱和与饱和情况下的E0和If之间的数学表达式为，
6.根据权利要求1所述的水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法，其特征在于：步骤G中，阈值为2％～3％；如果a％>阈值，水轮发电机发生转子绕组匝间短路故障；如果a％≤阈值，水轮发电机无转子绕组匝间短路故障。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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