CN108414932B - 一种副励磁机故障监测方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种副励磁机故障监测方法以及系统，方法包括：实时检测副励磁机端的相电压；如果检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压，则判断出现匝间短路故障并进行报警；如果相电压包括三相且三相电压同时降低到第二门槛值，或者相电压包括两相且两相电压出现负序电压，则判断出现相间短路故障并进行报警；如果出现零序电压，则判断出现接地短路故障并进行报警。本发明可以在电机运行过程中进行不间断实时监测，从而判断单机的运行状态及故障部位和原因，当永磁副励磁机发生严重故障之前可以准确报警，以便采取应急解决措施，避免烧毁副励磁机的严重故障发生。

Description

一种副励磁机故障监测方法以及系统

技术领域

本发明涉及发电机领域，尤其涉及一种副励磁机故障监测方法以及系统。

背景技术

在发电机励磁系统中采用三机无刷励磁系统较多，其中的副励磁机的故障监测对于三机无刷励磁系统乃至发电机正常并网发电运行具有重要的作用。为了防止电机出现故障，一般采用定期检查，即对电机在一定时间内进行定子和转子绕组阻值、电感等做较为全面的检查。但是定期检查对于一些比较隐蔽的内部故障难以检测，检测效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种副励磁机故障监测方法以及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种副励磁机故障监测方法，包括：

通过三个单相电压互感器实时检测副励磁机端的相电压；其中，三个单相电压互感器的一次绕组的第一端共接后通过并联的电阻、电容接地，三个单相电压互感器的一次绕组的第二端分别一一对应的与副励磁机机端的三相连接；三个单相电压互感器的一组二次绕组的第一端共接后接地、第二端分别一一对应的输出所述相电压；

如果检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压，则判断出现匝间短路故障并进行报警。

在本发明所述的副励磁机故障监测方法中，所述方法还包括：如果相电压包括三相且三相电压同时降低到第二门槛值，或者相电压包括两相且两相电压出现负序电压，则判断出现相间短路故障并进行报警，其中，所述第二门槛值大于所述第一门槛值。

在本发明所述的副励磁机故障监测方法中，所述方法还包括：通过所述三个单相电压互感器实时检测副励磁机端是否出现零序电压，如果出现零序电压，则判断出现接地短路故障并进行报警；其中，三个单相电压互感器的另一组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压。

在本发明所述的副励磁机故障监测方法中，所述方法还包括：

实时检测副励磁机端的相电流；

如果相电压之间的差值超过第三门槛值，则判断定子电压不平衡并进行报警；

如果相电流出现负序电流或零序电流，且负序电流或零序电流超过第四门槛值，则判断定子电流不平衡并进行报警。

如果任意两相电压的相位差超出预设相位差达到预设时间，则判断定子电压相位不平衡并进行报警；

如果相电流超过副励磁机正常运行时的定子最大电流允许值，则进行报警。

在本发明所述的副励磁机故障监测方法中，所述方法还包括：

如果相电压的变化量超过预设变化量达到预设时间，则进行预警提示。

本发明还公开了一种副励磁机故障监测系统，包括：

检测单元，用于实时检测副励磁机端的相电压，包括三个单相电压互感器，三个单相电压互感器的一次绕组的第一端共接后通过并联的电阻、电容接地，三个单相电压互感器的一次绕组的第二端分别一一对应的与副励磁机机端的三相连接；三个单相电压互感器的一组二次绕组的第一端共接后接地、第二端分别一一对应的输出所述相电压；

匝间短路定位单元，用于在检测单元检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压时，判断出现匝间短路故障并进行报警。

在本发明所述的副励磁机故障监测系统中，所述系统还包括：

相间短路定位单元，用于在相电压包括三相且检测单元检测到的三相电压同时降低到第二门槛值时，或者在相电压包括两相且检测单元检测到的两相电压出现负序电压时，判断出现相间短路故障并进行报警，其中，所述第二门槛值大于所述第一门槛值。

在本发明所述的副励磁机故障监测系统中，所述系统还包括：

接地故障定位单元，用于在检测单元检测到副励磁机端出现零序电压时，判断出现接地短路故障并进行报警，其中，三个单相电压互感器的另一组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压。

在本发明所述的副励磁机故障监测系统中，所述检测单元还用于实时检测副励磁机端的相电流；

所述系统还包括：

定子电压不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的相电压之间的差值超过第三门槛值时，判断定子电压不平衡并进行报警；

定子电流不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的相电流出现负序电流或零序电流且负序电流或零序电流超过第四门槛值时，判断定子电流不平衡并进行报警；

定子电压相位不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的任意两相电压的相位差超出预设相位差达到预设时间时，判断定子电压相位不平衡并进行报警；

定子大电流报警单元，用于在检测单元检测到的相电流超过副励磁机正常运行时的定子最大电流允许值时进行报警。

在本发明所述的副励磁机故障监测系统中，所述系统还包括：

故障预警单元，用于在检测单元检测到的相电压的变化量超过预设变化量达到预设时间时进行预警提示。

实施本发明的副励磁机故障监测方法以及系统，具有以下有益效果：本发明可以在电机运行过程中进行不间断实时监测，从而判断单机的运行状态及故障部位和原因，当永磁副励磁机发生严重故障之前可以准确报警，以便采取应急解决措施，避免烧毁副励磁机的严重故障发生。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是三机无刷励磁系统的结构示意图；

图2是本发明的副励磁机故障监测系统的中的相电压和零序电压检测的原理图；

图3是本发明的副励磁机故障监测系统的结构示意图

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，词语“相等”、“相同”“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一公开了一种副励磁机故障监测方法，方法包括：

实时检测副励磁机端的相电压以及相电流；具体的，参考图1，可以在图中的41E处利用电压互感器、电流互感器器件获取相电压以及相电流。

如果检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压，则判断出现匝间短路故障并进行报警。

如果相电压包括三相且三相电压同时降低到第二门槛值，或者相电压包括两相且两相电压出现负序电压，则判断出现相间短路故障并进行报警。其中，所述第二门槛值大于所述第一门槛值。

如果出现零序电压，则判断出现接地短路故障并进行报警。

如果相电压之间的差值超过第三门槛值，则判断定子电压不平衡并进行报警；可以理解的是，第三门槛值可以根据情况具体设定，也可以选择与相电压相关的数值，比如相电压的5％。

如果相电流出现负序电流或零序电流，且负序电流或零序电流超过第四门槛值，则判断定子电流不平衡并进行报警。同理，可以理解的是，第四门槛值可以根据情况具体设定。

如果任意两相电压的相位差超出预设相位差达到预设时间，则判断定子电压相位不平衡并进行报警；此处的预设时间可以根据情况设定，主要是为了保证检测的可靠性。

如果相电流超过副励磁机正常运行时的定子最大电流允许值，则进行报警；

如果相电压的变化量超过预设变化量达到预设时间，则进行预警提示。此时虽然不会出现短路故障，但是属于轻微故障，可以对其进行预警，以防转化为短路故障。

由于副励磁机系统为不接地系统，正常运行无法检测到零序电压和相电压，参考图2，为此本发明中对于相电压和零序电压的检测方法为，采用三个单相电压互感器，三个单相电压互感器的一次绕组的第一端共接后通过并联的电阻、电容接地，三个单相电压互感器的一次绕组的第二端分别一一对应的与副励磁机机端的三相连接，图2中仅示意出了其中一相的连接；三个单相电压互感器包括两组二次绕组，第一组二次绕组的第一端共接后接地、第二端分别一一对应的输出所述相电压，如图中相电压UA/UB/UV表示相电压，第二组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压，如图中3U0表示零序电压。

其中，上述所有的报警可以采取远程报警和/或本地报警，远程报警的方式包括但不限于以下报警方式的组合或者之一：电话报警、短信报警，本地报警的方法包括但不限于以下报警方式的组合或者之一：语音报警、文字报警、灯光报警。优选的，同时进行远程报警和本地报警，且报警内容包括具体的故障信息。

由于本实施例可以在电机运行过程中进行不间断实时监测，从而判断单机的运行状态及故障部位和原因，当永磁副励磁机发生严重故障之前可以准确报警，以便采取应急解决措施，避免烧毁副励磁机的严重故障发生。

参考图3，基于同一发明构思，实施例二公开了一种副励磁机故障监测系统，系统包括：

检测单元，用于实时检测副励磁机端的相电压和相电流；具体的，参考图1，可以在图中的41E处利用电压互感器、电流互感器器件获取相电压以及相电流。

匝间短路定位单元，用于在检测单元检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压时，判断出现匝间短路故障并进行报警。

相间短路定位单元，用于在相电压包括三相且检测单元检测到的三相电压同时降低到第二门槛值时，或者在相电压包括两相且检测单元检测到的两相电压出现负序电压时，判断出现相间短路故障并进行报警，其中，所述第二门槛值大于所述第一门槛值。接地故障定位单元，用于在检测单元检测到的相电压出现零序电压时，判断出现接地短路故障并进行报警。

定子电压不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的相电压之间的差值超过第三门槛值时，判断定子电压不平衡并进行报警；可以理解的是，第三门槛值可以根据情况具体设定，也可以选择与相电压相关的数值，比如相电压的5％。

定子电流不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的相电流出现负序电流或零序电流且负序电流或零序电流超过第四门槛值时，判断定子电流不平衡并进行报警；同理，可以理解的是，第四门槛值可以根据情况具体设定。

定子电压相位不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的任意两相电压的相位差超出预设相位差达到预设时间时，判断定子电压相位不平衡并进行报警；此处的预设时间可以根据情况设定，主要是为了保证检测的可靠性。

定子大电流报警单元，用于在检测单元检测到的相电流超过副励磁机正常运行时的定子最大电流允许值时进行报警。

故障预警单元，用于在检测单元检测到的相电压的变化量超过预设变化量达到预设时间时进行预警提示。此时虽然不会出现短路故障，但是属于轻微故障，可以对其进行预警，以防转化为短路故障。

由于副励磁机系统为不接地系统，正常运行无法检测到零序电压和相电压，参考图2，为此本发明中对于相电压和零序电压的检测方法为，采用三个单相电压互感器，三个单相电压互感器的一次绕组的第一端共接后通过并联的电阻、电容接地，三个单相电压互感器的一次绕组的第二端分别一一对应的与副励磁机机端的三相连接，图2中仅示意出了其中一相的连接；三个单相电压互感器包括两组二次绕组，第一组二次绕组的第一端共接后接地、第二端分别一一对应的输出所述相电压，如图中相电压UA/UB/UV表示相电压，第二组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压，如图中3U0表示零序电压。

综上所述，实施本发明的副励磁机故障监测方法以及系统，具有以下有益效果：本发明可以在电机运行过程中进行不间断实时监测，从而判断单机的运行状态及故障部位和原因，当永磁副励磁机发生严重故障之前可以准确报警，以便采取应急解决措施，避免烧毁副励磁机的严重故障发生。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种副励磁机故障监测方法，其特征在于，包括：

通过三个单相电压互感器实时检测副励磁机端的相电压以及通过所述三个单相电压互感器实时检测副励磁机端是否出现零序电压；其中，三个单相电压互感器的一次绕组的第一端共接后通过并联的电阻和电容接地，三个单相电压互感器的一次绕组的第二端分别一一对应的与副励磁机端的三相连接；三个单相电压互感器包括两组二次绕组，第一组二次绕组的第一端共接后接地以及第二端分别一一对应的输出所述相电压，第二组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压；如果检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压，则判断出现匝间短路故障并进行报警；

如果出现零序电压，则判断出现接地短路故障并进行报警，其中，三个单相电压互感器的另一组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压；

所述方法还包括：如果相电压包括三相且三相电压同时降低到第二门槛值，或者相电压包括两相且两相电压出现负序电压，则判断出现相间短路故障并进行报警，其中，所述第二门槛值大于所述第一门槛值；

所述方法还包括：

实时检测副励磁机端的相电流；

如果相电压之间的差值超过第三门槛值，则判断定子电压不平衡并进行报警；

如果相电流出现负序电流或零序电流，且负序电流或零序电流超过第四门槛值，则判断定子电流不平衡并进行报警；

如果任意两相电压的相位差超出预设相位差达到预设时间，则判断定子电压相位不平衡并进行报警；

如果相电流超过副励磁机正常运行时的定子最大电流允许值，则进行报警。

2.根据权利要求1所述的副励磁机故障监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果相电压的变化量超过预设变化量达到预设时间，则进行预警提示。

3.一种副励磁机故障监测系统，其特征在于，包括：

检测单元，用于实时检测副励磁机端的相电压以及实时检测副励磁机端是否出现零序电压，包括三个单相电压互感器，三个单相电压互感器的一次绕组的第一端共接后通过并联的电阻和电容接地，三个单相电压互感器包括两组二次绕组，第一次绕组的第二端分别一一对应的与副励磁机端的三相连接；三个单相电压互感器的一组二次绕组的第一端共接后接地以及第二端分别一一对应的输出所述相电压，第二组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压；

匝间短路定位单元，用于在检测单元检测到的相电压中的所有的正序电压均减小到第一门槛值，且同时出现负序电压时，判断出现匝间短路故障并进行报警；

接地故障定位单元，用于在检测单元检测到副励磁机端出现零序电压时，判断出现接地短路故障并进行报警，其中，所述三个单相电压互感器的另一组二次绕组串接后的首尾两端输出所述零序电压；

所述系统还包括：

相间短路定位单元，用于在相电压包括三相且检测单元检测到的三相电压同时降低到第二门槛值时，或者在相电压包括两相且检测单元检测到的两相电压出现负序电压时，判断出现相间短路故障并进行报警，其中，所述第二门槛值大于所述第一门槛值；

所述检测单元还用于实时检测副励磁机端的相电流；

所述系统还包括：

定子电压不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的相电压之间的差值超过第三门槛值时，判断定子电压不平衡并进行报警；

定子电流不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的相电流出现负序电流或零序电流且负序电流或零序电流超过第四门槛值时，判断定子电流不平衡并进行报警；

定子电压相位不平衡监视单元，用于在检测单元检测到的任意两相电压的相位差超出预设相位差达到预设时间时，判断定子电压相位不平衡并进行报警；

定子大电流报警单元，用于在检测单元检测到的相电流超过副励磁机正常运行时的定子最大电流允许值时进行报警。

4.根据权利要求3所述的副励磁机故障监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

故障预警单元，用于在检测单元检测到的相电压的变化量超过预设变化量达到预设时间时进行预警提示。

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