CN112098891A - 发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法及装置 - Google Patents

发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法及装置，该方法包括：对重复脉冲的第一参数、第二参数、第三参数、第四参数、第五参数以及第六参数中的一个或多个进行优化，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间，所述第二参数为脉冲的最大值，所述第三参数为脉冲从最大值下降至零值所用的时间，所述第四参数为矩形脉冲的脉宽，所述第五参数为陡脉冲的脉冲重复出现的周期，所述第六参数为矩形脉冲的脉冲重复出现的周期。本发明提高了重复脉冲与目标转子的匹配度，有助于提高故障诊断灵敏度以及保证故障检出率，并有利于重复脉冲发生装置的优化设计。

Description

发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法及装置
技术领域
本发明涉及发电机故障诊断领域，具体而言，涉及一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法及装置。
背景技术
大型同步发电机是电力系统的重要设备，其安全稳定运行意义重大。同步发电机的运行故障几乎最终都体现在绝缘失效上。发电机由于转子结构的特殊性以及机组运行工况的变化，转子匝间短路成为大型同步发电机的常见故障，发生概率较高。转子匝间短路会引起机组振动增加、轴电压升高等异常现象，严重者会导致转子接地、大轴磁化等问题，导致机组被迫停机，后续处理往往需要返厂，周期长，严重影响了电厂的运行效益，增加了检修成本。
重复脉冲法为转子绕组匝间短路故障的离线诊断方法中的一种。重复脉冲法(又称RSO法)具有较高的灵敏度，电压低，实施方便，近年来在隐极式转子上取得了不错的应用效果，并写入了电力行业标准。RSO法属于一种时域脉冲反射方法，具体可以如图3所示，其基本原理是对转子绕组和大轴之间施加一对具有快速上升沿的陡脉冲信号，通过测量和对比两端口的响应波形差值来判断转子有无匝间短路。脉冲的最高等效频率可达兆赫兹数量级。这时转子应采用分布参数模型。根据行波传输理论，脉冲信号会在波阻抗突变点产生透射、反射。如果转子绕组没有匝间短路，由于正负极绕组的高度对称性，在转子绕组两端口采集到的响应是完全相同的。如果存在匝间短路，破坏了两极绕组的阻抗对称性，两个完全相同的脉冲信号会产生不同的透射波和反射波，从而在信号注入端采集到的响应信号会有差异。
对于隐极同步发电机转子，重复脉冲的形式主要有矩形波和陡脉冲波两种，以陡脉冲波应用最为广泛。现有激励脉冲顶值一般在10V左右。随着故障点靠近绕组中心，对称性的增加使得两端响应的故障差值逐渐衰减。但是，如前所述，对于显极式转子的绕组结构、尺寸与隐极式转子明显不同，同样的激励形式并不能适用于所有类型的转子，随着绕组长度的增加以及绕组对地、匝间耦合参数的不同，重复脉冲在绕组中的衰减传播规律不同，往往会存在同样程度同样位置的匝间短路故障，采用同样的重复脉冲，诊断灵敏度却不尽相同的情况，甚至对于较长的转子绕组靠近中心位置的故障无法检出。即便对于应用效果较为理想的火力发电机组，脉冲的上升时间等参数仍存在优化空间。因此如何对重复脉冲的参数进行优化以提高故障诊断灵敏度和故障检出率是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的至少一个技术问题，提出了一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法及装置。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，该方法包括：
获取目标转子的阻抗频率特性，并根据所述阻抗频率特性确定所述目标转子对应的高频截止峰的峰值；
根据所述高频截止峰的峰值确定所述目标转子对应的转子绕组截止频率；
根据所述转子绕组截止频率确定所述目标转子对应的重复脉冲的优化的第一参数，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述目标转子上最靠近转子中心的同一极两匝线圈模拟短路的情况下，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，将所述重复脉冲施加在所述目标转子上，并逐渐提高所述重复脉冲的第二参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数，其中，所述第二参数为脉冲的最大值。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则将所述最大第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则逐渐提高所述重复脉冲的第三参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第三参数作为所述重复脉冲的优化的第三参数，其中，所述第三参数为脉冲从最大值下降至零值所用的时间。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，逐渐提高所述重复脉冲的第四参数，直至负载响应电压过渡过程结束达到稳定的直流值，将此时的第四参数作为所述重复脉冲的优化的第四参数，其中，所述第四参数为矩形脉冲的脉宽。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第五参数设置为所述优化的第三参数的预设倍，其中，所述第五参数为脉冲重复出现的周期；
将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第五参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第六参数设置为所述优化的第四参数的预设倍，其中，所述第六参数为脉冲重复出现的周期；
将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第六参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
可选的，该发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，还包括：
在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，该装置包括：
高频截止峰的峰值获取单元，用于获取目标转子的阻抗频率特性，并根据所述阻抗频率特性确定所述目标转子对应的高频截止峰的峰值；
转子绕组截止频率确定单元，用于根据所述高频截止峰的峰值确定所述目标转子对应的转子绕组截止频率；
第一参数优化单元，用于根据所述转子绕组截止频率确定所述目标转子对应的重复脉冲的优化的第一参数，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法中的步骤。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现上述发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法中的步骤。
本发明的有益效果为：本发明根据目标转子的特性对转子匝间短路诊断用重复脉冲的参数进行优化，提高了重复脉冲与目标转子的匹配度，有助于提高故障诊断灵敏度以及保证故障检出率。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例对重复脉冲的第一参数进行优化的流程图；
图2是本发明实施例重复脉冲参数优化的整体流程图；
图3是现有技术采用重复脉冲法诊断转子绕组匝间短路故障的示意图；
图4是本发明实施例陡脉冲的形式及参数示意图；
图5是本发明实施例矩形脉冲的形式及参数示意图；
图6是本发明实施例转子阻抗幅频特性示意图；
图7是本发明实施例计算机设备示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明以发电机转子匝间短路诊断的重复脉冲法为应用场景，提出了一种重复脉冲的参数优化策略，针对不同类型和尺寸的转子，采用该策略，可以增强重复脉冲与被测转子的匹配度，提高故障诊断灵敏度，保证故障检出率，防止故障的误判和漏判，同时本发明也结合实际，考虑了脉冲发生器(产生脉冲的硬件或装置)的能力限制，可以为硬件的选型和设计提供依据。
重复脉冲的形式主要有矩形脉冲和陡脉冲两种，下面先针对矩形脉冲和陡脉冲对重复脉冲的参数进行介绍。
陡脉冲的形式和参数可以如图4所示，可以用四个参数来定义陡脉冲，U0为脉冲的最大值(峰值)，tf为脉冲从10％峰值(U0)上升至90％峰值(U0)所用的时间，td为脉冲从最大值(U0)下降至零值所用的时间，ts为脉冲重复出现的周期。tf一般远小于td。U0与脉冲整体的能量成正比；tf与信号的等效最高频率成反比；td对信号频率成分的分布起重要作用，td增加，信号低频成分占比增大；ts影响的主要是脉冲的平均值、有效值，进而影响到脉冲发生装置的电流和容量。
矩形脉冲的形式和参数可以如图5所示，矩形脉冲波在陡脉冲波的参数的基础上多了矩形脉冲的脉宽这个参数，图中tp表示，其大小主要影响脉冲的平均值、有效值，以及负载响应是否能够达到稳态。矩形脉冲波的其余参数的定义与影响因素与陡脉冲波的相同。
陡脉冲和矩形脉冲共同具有的参数为：脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间tf(在本申请中用第一参数表示)、脉冲的最大值U0(在本申请中用第二参数表示)以及脉冲重复出现的周期ts(在本申请中陡脉冲的脉冲重复出现的周期用第五参数表示，矩形脉冲的脉冲重复出现的周期用第六参数表示)。陡脉冲特有的参数为脉冲从最大值下降至零值所用的时间td(在本申请中用第三参数表示)。矩形脉冲特有的参数为矩形脉冲的脉宽tp(在本申请中用第四参数表示)。
图2是本发明实施例重复脉冲参数优化的整体流程图，如图2所示，本发明在对重复脉冲的参数进行优化时，无论是陡脉冲还是矩形脉冲首先先对第一参数(脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间tf)进行优化，然后再对第二参数(脉冲的最大值U0)进行优化。接着，对于陡脉冲依次对第三参数(脉冲从最大值下降至零值所用的时间td)和第五参数(陡脉冲的脉冲重复出现的周期ts)进行优化，对于矩形脉冲依次对第四参数(矩形脉冲的脉宽tp)和第六参数(矩形脉冲的脉冲重复出现的周期ts)进行优化。下面将分别对重复脉冲的各参数的优化进行介绍。
一、脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间tf(第一参数)的优化
在本发明实施例中，对陡脉冲和矩形脉冲的脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间tf(第一参数)进行优化的具体流程可以如图1所示，如图1所示，本实施例的对重复脉冲的第一参数进行优化的流程包括步骤S101至步骤S103。
步骤S101，获取目标转子的阻抗频率特性，并根据所述阻抗频率特性确定所述目标转子对应的高频截止峰的峰值。
在本发明实施例中，对于一个脉冲发生器来说，tf取决于脉冲放电特性或者电路的开关速度，其自由调节不易实现，而如果采用将脉冲直接施加于被测转子的试验方法确定tf，其不容易通过直观的参数反映tf的变化，因此不能通过实测模拟的方法确定tf。本发明通过时频结合方法解决此问题。
在本发明实施例中，本发明可以通过阻抗分析仪扫描等手段获得目标转子的阻抗幅频特性，如图6所示(实线代表正常转子，虚线代表故障转子)，对于正常转子或者故障转子，一般的，转子幅频特性均存在一高频截止峰，本步骤从目标转子的阻抗幅频特性中可以获取目标转子对应的高频截止峰的峰值。
步骤S102，根据所述高频截止峰的峰值确定所述目标转子对应的转子绕组截止频率。
在本发明实施例中，本发明可以将高频截止峰的峰值与设定值相乘得到目标转子对应的转子绕组截止频率。在本发明可选实施例中，设定值的取值范围为大于等于0.5且小于等于1。
在本发明一个优选实施例中，所述设定值根据经验可以为0.707，转子绕组截止频率fz可以由以下公式计算得出：
Z(fz)＝0.707Zhp
其中，Zhp为图6中高频截止峰的峰值，该公式表示截止频率为高频段阻抗值衰减至高频峰值的0.707倍时对应的频率。
步骤S103，根据所述转子绕组截止频率确定所述目标转子对应的重复脉冲的优化的第一参数，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间。
在本发明实施例中，本发明可以用预设数值除以转子绕组截止频率fz得到优化的第一参数。在本发明可选实施例中，预设数值的取值范围为大于等于0.1且小于等于0.6。
在本发明一个优选实施例中，所述预设数值根据经验可以为0.35，优化的第一参数tf可以由以下公式计算得出：
Figure BDA0002686415640000081
该公式确保了脉冲的上限频率为被测转子截止频率。这是因为减小tf即提高信号的上限频率有利于提高故障检测的灵敏度，但是不能一味的提高，一方面，脉冲发生器的硬件特性决定了其不能无限提高，另一方面，被测转子存在截止频率，过高的频率分量并不会在转子上产生响应，因此采用上述公式来优化选择tf，既能保证故障检测灵敏度，又能避免硬件指标定的过高，造成性能的浪费。
二、脉冲的最大值U0(第二参数)的优化
在本发明实施例中，在对重复脉冲的第一参数优化之后，接着对重复脉冲的第二参数进行优化，在本发明实施例中，对重复脉冲的第二参数进行优化的流程可以为：
在所述目标转子上最靠近转子中心的同一极两匝线圈模拟短路的情况下，并且在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，将所述重复脉冲施加在所述目标转子上，并逐渐提高所述重复脉冲的第二参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数。
在本发明实施例中，在对重复脉冲的第二参数进行优化时，若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则将所述最大第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数。
在本发明实施例中，第二参数U0的提高能够提高故障检测灵敏度，尤其是对于抽蓄机组、水轮机组这种长绕组转子，但是，U0不能无限增大，一方面，硬件功率放大器的增益限定了输出的最大幅值，另一方面，由于重复脉冲法采用两路镜像脉冲，要求两路脉冲高度重合，太高的输出幅值会造成两路脉冲的重合度变差，另外，太高的脉冲幅值对被测转子匝间绝缘会造成冲击，同时也增大了测试系统的电压等级，带来了安全方面的隐患。这几种因素共同决定了U0存在一最大值Umax(即上述预设的最大第二参数)。在Umax以下，本发明采用故障模拟实测法优化U0。
发电机转子都是具有高度对称性的，当故障越靠近正负极绕组中心时，故障引起的两极响应差异越小，因此保证故障检测灵敏度的关键是确保最微弱的故障响应能够被测量系统识别。因此，可以采用合适的方法(具体根据被测转子结构不同而不同，但实现并不困难)，在被测转子上最靠近转子中心的两匝也就是某极绕组的末尾两匝模拟匝间短路，实现最弱故障特征模拟。此时将重复脉冲施加于目标转子，在调节好阻抗匹配(这是重复脉冲法的一项关键的现有步骤)后，逐步提高脉冲顶值U0，直到检测到的两极故障差值△U在测量系统可识别的最小差异△Umin之上，即可确定U0。若U0达到Umax时仍不满足此条件，则令其等于Umax。
三、对陡脉冲的脉冲从最大值下降至零值所用的时间td(第三参数)的优化
在本发明实施例中，若重复脉冲为陡脉冲，在对脉冲的最大值U0(第二参数)进行优化之后，在一定情况之下还需要对脉冲从最大值下降至零值所用的时间td(第三参数)进行优化，具体的流程可以为：
在上述对第二参数U0进行优化时，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则逐渐提高所述重复脉冲的第三参数td，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第三参数td作为所述重复脉冲的优化的第三参数td。
在本发明中，在优化后的第二参数U0和第一参数tf基础上，第三参数td能够显著影响频谱的分布，td越大，低频段的能量占比越大。对于长绕组转子，当故障靠近转子中心时，高频信号严重衰减，对此类故障的反映并不灵敏，而低频信号是灵敏的。因此，应尽量提高低频信号的绝对能量。在U0一定时，应适当增大td，提高低频信号的能量占比，从而提高其绝对能量。但是，如果采用更为直接方便的增大U0的方法已经保证了故障检测灵敏度，td则不需要特殊优化。对于单纯增大U0不能保证故障检测灵敏度时，则需要对td进行优化。td亦采用故障模拟实测法进行优化。
如第二部分所述的方法模拟故障，当U0达到Umax时，不能继续提高，若此时△U仍小于△Umin，逐渐增大td，直到△U＝△Umin，此时即可确定优化后的td。
需要特别提出的是，对于陡脉冲，本发明考虑到实现的便捷性，采用先第二参数U0后第三参数td的优化策略，但也排斥采用两者结合，同时调整的优化策略，本发明重在强调U0和td与不同长度转子的匹配原则和优化方向，即对于越长的转子，为提高故障检测灵敏度这一基本要求，U0和td的取值应越大。以此为基础，其他容易想到的优化方法亦在本发明保护范围内。
四、对矩形脉冲的脉宽tp(第四参数)的优化
在本发明实施例中，若重复脉冲为矩形脉冲，在对脉冲的最大值U0(第二参数)进行优化之后，还可以对矩形脉冲的脉宽tp(第四参数)进行优化，具体的流程可以为：
逐渐提高所述重复脉冲的第四参数，直至负载响应电压过渡过程结束达到稳定的直流值，将此时的第四参数作为所述重复脉冲的优化的第四参数。
在本发明实施例中，tp应确保矩形脉冲上升沿引起的暂态响应达到稳态的基础上尽量小，因为tp越大，矩形脉冲的占空比越大，会增大系统的容量。在确定好tf和U0后，将矩形脉冲施加于被测转子，逐渐增大tp，直到负载响应电压过渡过程结束，达到一稳定的直流值时，此时对应的tp值即为满足测试要求的最优值。
五、对陡脉冲的脉冲重复出现的周期ts(第五参数)的优化
在本发明实施例中，当上述参数都确定之后，脉冲重复出现的周期ts(第五参数和第六参数)的优化应遵循两个原则：1、对于陡脉冲波应保证脉冲施加后的负载响应在一个ts内达到稳态。脉冲响应波形的宽度一般都要大于空载脉冲的宽度，即td，但是一般不超过2td。若ts＜2td，则可能负载响应在单个ts内尚未稳定又接着进入下一个重复周期ts，这是不可接受的。对于矩形脉冲，由于tp的取值确保了负载响应达到稳态，只要保证ts＞2tp，则矩形脉冲下降沿引起的过渡过程在ts之内亦能达到稳态。2、足够大的ts，保证系统的有效电流值不超过系统的额定电流。显而易见，ts越小，相当于脉冲的占空比增大，系统等效电流增大，不加限制，则容易超过硬件的发热限制或者增大硬件的指标要求和成本。另外，ts在满足以上两点之外尽量取小值，这样可以降低数据采集量，提高测试效率。因此，本发明采用采用下述实测方法优化ts。
对于陡脉冲，首先将所述重复脉冲的初始的ts(第五参数)设置为所述优化的第三参数td的预设倍，进而将参数配置为同时采用所述优化的第一参数tf、所述优化的第二参数U0、所述优化的第三参数td以及所述初始的第五参数ts的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第五参数ts，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第五参数ts作为所述重复脉冲的优化的第五参数ts。若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
在本发明可选实施例中，所述预设倍的值可以为2。具体的，对于陡脉冲，本发明先将ts＝2td的上述tf、U0、td的重复脉冲施加于目标转子，调节仪器内阻与被测转子匹配，采用毫安表等表计测量系统的电流有效值Ir，若Ir小于脉冲发生器的额定电流In，则令ts＝2td；若Ir＞In，则逐渐增大ts，直至Ir＝In时，此时的值即为ts的优化值。
六、对矩形脉冲的脉冲重复出现的周期ts(第六参数)的优化
与上述第五部分的对陡脉冲的脉冲重复出现的周期ts(第五参数)的优化类似，在对矩形脉冲的脉冲重复出现的周期ts(第六参数)进行优化时，本发明可以先将重复脉冲的初始的第六参数ts设置为所述优化的第四参数tp的预设倍，进而将参数配置为同时采用所述优化的第一参数tf、所述优化的第二参数U0、所述优化的第四参数tp以及所述初始的第六参数ts的重复脉冲施加在目标转子上。在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第六参数ts，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第六参数ts作为所述重复脉冲的优化的第六参数ts。若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第六参数ts作为所述重复脉冲的优化的第六参数ts。
在本发明可选实施例中，所述预设倍的值可以为2。具体的，对于矩形脉冲，本发明先将ts＝2tp的上述tf、U0、tp的脉冲施加于目标转子，调节仪器内阻与被测转子匹配，采用毫安表等表计测量系统的电流有效值Ir，若Ir小于脉冲发生器的额定电流In，则令ts＝2tp；若Ir＞In，则逐渐增大ts，直至Ir＝In时，此时的值即为ts的优化值。
从以上实施例可以看出，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法具有以下优点：
1、本发明适用于所有类型的同步发电机转子，是一种通用脉冲参数定标和优化策略，由于汽轮发电机转子较短，采用一般要求的脉冲即可，现有技术并没有考虑对其脉冲进行优化，更没有预见到水轮机等长转子绕组采用重复脉冲法可能出现的灵敏度不足的问题，更没有提出脉冲的优化方法来解决此问题。
2、本发明提出的方法同时也为脉冲发生器的设计提供了参考，采用本发明提出的优化策略，可以保证脉冲发生器有效识别故障，并采用性价比最高的硬件参数设计方案。
3、本发明阐明了脉冲参数与转子参数的影响关系，提高了两者的匹配度。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，可以用于实现上述实施例所描述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，如下面的实施例所述。由于发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置解决问题的原理与发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法相似，因此发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置的实施例可以参见发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法的实施例，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
在本发明实施例中，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置包括：
高频截止峰的峰值获取单元，用于获取目标转子的阻抗频率特性，并根据所述阻抗频率特性确定所述目标转子对应的高频截止峰的峰值；
转子绕组截止频率确定单元，用于根据所述高频截止峰的峰值确定所述目标转子对应的转子绕组截止频率；
第一参数优化单元，用于根据所述转子绕组截止频率确定所述目标转子对应的重复脉冲的优化的第一参数，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间。
在本发明另一实施例中，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，还包括：
第二参数优化单元，用于在所述目标转子上最靠近转子中心的同一极两匝线圈模拟短路的情况下并且所述重复脉冲施加在所述目标转子上时，逐渐提高所述重复脉冲的第二参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数，其中，所述第二参数为脉冲的最大值。
在本发明另一实施例中，所述第二参数优化单元，还用于若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则将所述最大第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数。
在本发明另一实施例中，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，还包括：
第三参数优化单元，用于在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则逐渐提高所述重复脉冲的第三参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第三参数作为所述重复脉冲的优化的第三参数，其中，所述第三参数为脉冲从最大值下降至零值所用的时间。
在本发明另一实施例中，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，还包括：
第四参数优化单元，用于在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，逐渐提高所述重复脉冲的第四参数，直至负载响应电压过渡过程结束达到稳定的直流值，将此时的第四参数作为所述重复脉冲的优化的第四参数，其中，所述第四参数为矩形脉冲的脉宽。
在本发明另一实施例中，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，还包括：
第五参数初始值设置单元，用于在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第五参数设置为所述优化的第三参数的预设倍，其中，所述第五参数为脉冲重复出现的周期；
第五参数优化单元，用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第五参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
在本发明另一实施例中，所述第五参数优化单元，还用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
在本发明另一实施例中，本发明的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，还包括：
第六参数初始值设置单元，用于在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第六参数设置为所述优化的第四参数的预设倍，其中，所述第六参数为脉冲重复出现的周期；
第六参数优化单元，用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第六参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
在本发明另一实施例中，所述第六参数优化单元，还用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机设备。如图7所示，该计算机设备包括存储器、处理器、通信接口以及通信总线，在存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例方法中的步骤。
处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及单元，如本发明上述方法实施例中对应的程序单元。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及作品数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个单元存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行上述实施例中的方法。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅上述实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现上述发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法中的步骤。本领域技术人员可以理解，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。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，包括：
获取目标转子的阻抗频率特性，并根据所述阻抗频率特性确定所述目标转子对应的高频截止峰的峰值；
根据所述高频截止峰的峰值确定所述目标转子对应的转子绕组截止频率；
根据所述转子绕组截止频率确定所述目标转子对应的重复脉冲的优化的第一参数，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间。
2.根据权利要求1所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述目标转子上最靠近转子中心的同一极两匝线圈模拟短路的情况下，将所述重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，逐渐提高所述重复脉冲的第二参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数，其中，所述第二参数为脉冲的最大值。
3.根据权利要求2所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则将所述最大第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数。
4.根据权利要求2或3所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则逐渐提高所述重复脉冲的第三参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第三参数作为所述重复脉冲的优化的第三参数，其中，所述第三参数为脉冲从最大值下降至零值所用的时间。
5.根据权利要求2或3所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，逐渐提高所述重复脉冲的第四参数，直至负载响应电压过渡过程结束达到稳定的直流值，将此时的第四参数作为所述重复脉冲的优化的第四参数，其中，所述第四参数为矩形脉冲的脉宽。
6.根据权利要求4所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第五参数设置为所述优化的第三参数的预设倍，其中，所述第五参数为脉冲重复出现的周期；
将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第五参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
7.根据权利要求6所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
8.根据权利要求5所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第六参数设置为所述优化的第四参数的预设倍，其中，所述第六参数为脉冲重复出现的周期；
将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第六参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
9.根据权利要求8所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化方法，其特征在于，还包括：
在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，将参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
10.一种发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，包括：
高频截止峰的峰值获取单元，用于获取目标转子的阻抗频率特性，并根据所述阻抗频率特性确定所述目标转子对应的高频截止峰的峰值；
转子绕组截止频率确定单元，用于根据所述高频截止峰的峰值确定所述目标转子对应的转子绕组截止频率；
第一参数优化单元，用于根据所述转子绕组截止频率确定所述目标转子对应的重复脉冲的优化的第一参数，其中，所述第一参数为脉冲从10％峰值上升至90％峰值所用的时间。
11.根据权利要求10所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，还包括：
第二参数优化单元，用于在所述目标转子上最靠近转子中心的同一极两匝线圈模拟短路的情况下并且所述重复脉冲施加在所述目标转子上时，逐渐提高所述重复脉冲的第二参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数，其中，所述第二参数为脉冲的最大值。
12.根据权利要求11所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，所述第二参数优化单元，还用于若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则将所述最大第二参数作为所述重复脉冲的优化的第二参数。
13.根据权利要求11或12所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，还包括：
第三参数优化单元，用于在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若直至将所述第二参数提升到预设的最大第二参数也无法使测量到的所述转子的两极故障差值大于或等于测量系统可识别的最小两极故障差值，则逐渐提高所述重复脉冲的第三参数，直至测量到的所述目标转子的两极故障差值等于测量系统可识别的最小两极故障差值，将此时的第三参数作为所述重复脉冲的优化的第三参数，其中，所述第三参数为脉冲从最大值下降至零值所用的时间。
14.根据权利要求11或12所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，还包括：
第四参数优化单元，用于在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，逐渐提高所述重复脉冲的第四参数，直至负载响应电压过渡过程结束达到稳定的直流值，将此时的第四参数作为所述重复脉冲的优化的第四参数，其中，所述第四参数为矩形脉冲的脉宽。
15.根据权利要求13所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，还包括：
第五参数初始值设置单元，用于在所述重复脉冲为陡脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第五参数设置为所述优化的第三参数的预设倍，其中，所述第五参数为脉冲重复出现的周期；
第五参数优化单元，用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第五参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
16.根据权利要求15所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，所述第五参数优化单元，还用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第三参数以及所述初始的第五参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第五参数作为所述重复脉冲的优化的第五参数。
17.根据权利要求14所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，还包括：
第六参数初始值设置单元，用于在所述重复脉冲为矩形脉冲的情况下，将所述重复脉冲的初始的第六参数设置为所述优化的第四参数的预设倍，其中，所述第六参数为脉冲重复出现的周期；
第六参数优化单元，用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值大于脉冲发生器的额定电流，则逐渐提高所述第六参数，直至所述电流有效值等于所述额定电流时将当前的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
18.根据权利要求17所述的发电机转子匝间短路诊断用重复脉冲参数优化装置，其特征在于，所述第六参数优化单元，还用于当参数配置为同时采用所述优化的第一参数、所述优化的第二参数、所述优化的第四参数以及所述初始的第六参数的重复脉冲施加在所述目标转子上时，并在脉冲发生器与所述目标转子阻抗匹配条件下，若此时脉冲发生器的电流有效值小于或等于脉冲发生器的额定电流，则将所述初始的第六参数作为所述重复脉冲的优化的第六参数。
19.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9任一项所述的方法。
20.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现如权利要求1至9任意一项所述的方法。
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