CN112526306B - 一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统，包括：传感器，用于检测各绕组的工频电流信号，原边绕组的高频电流信号及绕组的工频输出电压信号；数据调理模块，用于对传感器信号进行调理，将传感器信号变换成AD的输入电压范围；数据采集模块，用于通过不同通道同时采集调理后的各路传感器信号；数据分析处理模块，用于基于激磁电流变化量及激磁电流矢量与工频输出电压矢量的相角差变化量监测发电机出口侧电压互感器绝缘状态。本发明能够实现PT绝缘状态在线测量，检测的灵敏度高，可以发现少量的匝间短路故障及不稳定的层间短路故障，检测成本低。

Description

一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统
技术领域
本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统。
背景技术
干式电压互感器(以下简称“PT”)因结构简单，便于维护，价格合理等优点，广泛用于发电企业发电机出口，一般每台机装设三组或四组PT，分别向双重化配置的发电机变压器组保护、励磁调节器、远动及计量装置提供发电机电压信号。受设计水平、浇注工艺、线材质量及运行环境等因素影响，近年来国内各地区发生多起因发电机出口PT内部绝缘故障而引机组非正常停机事件，严重影响了国内电力安全生产和各发电企的经济效益。因此发电机出口侧PT在交接及投运后均应加强绝缘诊断检测及时消缺，以保证发电机组的安全稳定运行。
经统计分析，分级绝缘结构的PT故障占比居多，故障点大多发生在一次绕组中下部靠近内层位置。目前发电机出口PT匝间或层间绝缘检测的手段主要有直流电阻测量、空载电流测量、雷电冲击耐压、交流耐压和局部放电测量等，均属于停电检测范畴。
直流电阻和空载电流更适合故障后诊断，对于早期绝缘缺陷的检出不够灵敏；雷电冲击耐压属于破坏性试验，目前仅出厂开展，受一次绕组匝间和层间分布电容以及对地电容影响，该方法对于靠近铁心的内层线圈缺陷检出效果不明显；交流耐压也为破坏性试验，试验周期过短会影响PT寿命增加缺陷率，同时该方法缺陷检出率低；局部放电测量是PT缺陷检测的有效手段，但对电磁环境要求严格，仅限实验室有效开展，且该方法对处于低电位的线圈存在一定程度漏检，如：存在局放缺陷的全绝缘PT，A端与N端分别接地测得局放量大小存在明显差异性。
目前，关于发电机出口侧PT的在线检测技术较少。已有学者提出利用一次绕组电流大小变化的原理来检测PT绝缘缺陷和故障。由于通常PT短路的匝数较少，导致这一方法不灵敏，检测的故障种类有限；对层间局放更是缺乏检测手段；针对以上试验方法、在线方法在现场进行发电机出口PT绝缘检测时所存在的不足，迫切需要研发出更加灵敏有效的在线监测技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统，以解决上述技术问题。
本发明提供了一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统，传感器，用于检测各绕组的工频电流信号，原边绕组的高频电流信号及绕组的工频输出电压信号；
数据调理模块，用于对传感器信号进行调理，将传感器信号变换成AD的输入电压范围；
数据采集模块，用于通过不同通道同时采集调理后的各路传感器信号；
数据分析处理模块，用于：
基于各路传感器信号，合成激磁电流，并计算激磁电流的大小及相位φ0；
计算工频输出电压的大小及相位φ2；
计算激磁电流矢量与工频输出电压矢量的相角差Δφ，Δφ＝0-2；
判断激磁电流相比出厂值、交接值及历史数据的变化量，若变化量超过设定范围，判定发生多匝短路故障；若变化量未超过设定范围，则比较相角差Δφ相比出厂值、交接值及历史数据变化量,若变化量超过设定范围，判定发生少量匝间短路故障。
进一步地，检测电流信号的传感器采用穿心电流互感器。
借由上述方案，通过发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测方法，能够实现PT绝缘状态在线测量，检测的灵敏度高，可以发现少量的匝间短路故障及不稳定的层间短路故障，检测成本低。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本发明一实施例中PT匝间短路检测传感器的布置图；
图2是本发明数据流程图；
图3是本发明PT匝间短路检测原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例提供了一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统，包括：
传感器，用于获取各绕组的工频电流信号(可采用穿心电流互感器)，原边绕组的高频电流信号(可采用穿心电流互感器)及绕组的工频输出电压信号；
数据调理模块，用于对传感器信号进行调理，将传感器信号变换成AD的输入电压范围；
数据采集模块，用于通过不同通道同时采集调理后的各路传感器信号；
数据分析处理模块，用于：
基于各路传感器信号，合成激磁电流，并计算激磁电流的大小及相位φ0；
计算工频输出电压的大小及相位φ2；
计算激磁电流矢量与工频输出电压矢量的相角差Δφ，Δφ＝0-2；
判断激磁电流相比出厂值、交接值及历史数据的变化量，若变化量超过设定范围，判定发生多匝短路故障；若变化量未超过设定范围，则比较相角差Δφ相比出厂值、交接值及历史数据变化量,若变化量超过设定范围，判定发生少量匝间短路故障。
该发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统具有如下技术效果：
1)无需停电，可实时获取PT绝缘状态，实现在线检测。
2)检测的电学参数变化更灵敏。
3)采用穿心电流互感器，检测更安全。
4)利用现代通讯技术，方便获取PT实时数据。
5)检测成本低。
下面对本发明作进一步详细说明。
参图1至图3所示，装置由四部分组成：
1、传感器部分
共需要6个传感器，分别是CT1、CT2、CT3、CT4、HCT、PT(可精简),放置位置见图1。CT1、CT2、CT3、CT4分别用来测量流过各绕组的工频电流I1,I2,I3,I4,HCT用来测量流过原边绕组的高频电流IH，PT用来测量计量绕组的工频输出电压。
2、数据调理电路
把各个传感器的信号变换成AD的输入电压范围。
3、数据采集
共需要6个采集通道，分别用来采集I1,I2,I3,I4,IH,U2六路信号。根据实际情况可以精简工频电流传感器。
4、数据的分析处理
数据的分析处理的步骤如下：
1)同步采集I1,I2,I3,I4,IH,U2六路信号，采样时长45ms。
2)合成激磁电流
10＝11+22+33+44
式中，1、2、3、4分别为各绕组实际匝数，0为激磁电流。
3)利用矢量合成算法来计算激磁电流大小I0、相位φ0。
4)计算电压U2的大小、相位φ2。
5)计算激磁电流矢量与U2矢量的相角差Δφ＝0-2。
6)比较激磁电流与出厂值、交接值及历史数据的变化。若激磁电流变化较大，则发生多匝短路。
7)激磁电流变化较小，则比较激磁电流矢量与U2矢量的相角差Δφ的变化。若发生很大变化，则发生少量匝间短路异常。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种发电机出口侧电压互感器绝缘状态监测系统，其特征在于，包括：
传感器，用于检测各绕组的工频电流信号，原边绕组的高频电流信号及绕组的工频输出电压信号；所述传感器采用穿心电流互感器；
数据调理模块，用于对传感器信号进行调理，将传感器信号变换成AD的输入电压范围；
数据采集模块，用于通过不同通道同时采集调理后的各路传感器信号；
数据分析处理模块，用于：
基于各路传感器信号，合成激磁电流，并计算激磁电流的大小及相位
Figure FDA0003730150400000011
计算工频输出电压的大小及相位
Figure FDA0003730150400000012
计算激磁电流矢量与工频输出电压矢量的相角差
Figure FDA0003730150400000013
判断激磁电流相比出厂值、交接值及历史数据的变化量，若变化量超过设定范围，判定发生多匝短路故障；若变化量未超过设定范围，则比较相角差
Figure FDA0003730150400000014
相比出厂值、交接值及历史数据变化量,若变化量超过设定范围，判定发生少量匝间短路故障。
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