CN113030727A - 一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法 - Google Patents

一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113030727A
CN113030727A CN202110341813.7A CN202110341813A CN113030727A CN 113030727 A CN113030727 A CN 113030727A CN 202110341813 A CN202110341813 A CN 202110341813A CN 113030727 A CN113030727 A CN 113030727A
Authority
CN
China
Prior art keywords
short circuit
turn
square wave
generator
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110341813.7A
Other languages
English (en)
Inventor
何玉灵
邱名豪
王晓龙
蒋梦雅
袁兴华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN202110341813.7A priority Critical patent/CN113030727A/zh
Publication of CN113030727A publication Critical patent/CN113030727A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法，该装置包括：PWM方波发生器的输出端与直流固态继电器的输入端，直流固态继电器的输出端与发电机的转子短路抽头盘相连；该方法为改变PWM方波发生器发出方波的频率生成相应的方波电压信号，判断方波电压信号的电压值与闭合阈值的大小；当方波电压信号的电压值高于闭合阈值，光电耦合器控制短路电路无触点闭合，使短路电路所连接的转子短路抽头盘短接；当方波电压信号的电压值低于闭合阈值，所连接的转子短路抽头盘为正常桩体。本发明具有可模拟频率范围大、无触点控制等优点，可填补目前对发电机转子动态匝间短路故障模拟实验装置和方法的欠缺与不足。

Description

一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法
技术领域
本发明涉及发电机模拟装置技术领域，更具体的说是涉及一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法。
背景技术
发电机加速和稳定运行状态时会引起机组振动，从而使转子励磁绕组线圈匝间出现绝缘磨损，在磨损部位相接触时，即发生转子匝间短路现象。在发电机运行中，励磁绕组可能会在转子旋转过程中受到离心力的作用，匝间发生压力较大的紧密接触，绕组在离心力的作用下发生压力较大的紧密接触，从而在线匝绝缘磨损处发生匝间短路，随着转子转速的降低，这种紧密接触的压力减小，短路状态消失；另一情况是转子在转频或者振动特性发生变化时，线匝绝缘磨损部位在某一特定的转动频率下，产生单次或者周期性的匝间短路现象。以上两种情况可统称为转子动态匝间短路现象，且属于故障的发展期，经过长时间的运行，可发展成为稳定的转子绕组匝间短路故障。目前，对发电机转子匝间短路的研究多集中在静态匝间短路，转子动态匝间短路却鲜有提及。事实上，发电机转子动态匝间短路故障在发电机运行中时常发生，因此仅考虑转子励磁绕组的静态匝间短路对于发电机的实际运行状态而言是不完整的。
近年来随着电厂规模扩大，发电机单机容量也有所提升，当转子匝间短路发展到一定程度时，会因机端电压下降导致强励，使励磁电流显著增加，无功功率下降；严重时可能会烧伤轴颈及轴瓦，并造成大轴磁化，长期存在易导致接地故障发生。因此发电机转子动态匝间短路故障的模拟装置对于发电机转子动态匝间短路故障的研究有着积极的现实意义。
因此，如何提供一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法，其目的在于解决现有技术中缺少发电机转子动态匝间短路故障模拟装置的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置，包括：PWM方波发生器和直流固态继电器；
所述PWM方波发生器的输出端与所述直流固态继电器的输入端，所述直流固态继电器的输出端与发电机的转子短路抽头盘相连；
所述直流固态继电器包括电压判断电路、光电耦合器和短路电路；
所述电压判断电路、所述光电耦合器与所述短路电路依次电连接，所述PWM方波发生器的输出端与所述电压判断电路的输入端电连接，所属电压判断电路的输出端与所述光电耦合器的输入端电连接，所述转子短路抽头盘连接于所述短路电路上。
优选的，还包括直流电源，所述直流电源为所述PWM方波发生器提供直流电压。
优选的，还包括220V交流电源，为所述直流电源供电。
一种发电机转子动态匝间短路故障模拟方法，包括以下步骤：
S1.改变PWM方波发生器发出方波的频率；
S2.根据所模拟机组的动态短路情况来调整短路部分的占空比；
S3.根据频率生成相应的方波电压信号，并输入至直流固态继电器中，并判断方波电压信号的电压值与闭合阈值的大小；
S4.当方波电压信号的电压值高于闭合阈值，光电耦合器控制短路电路无触点闭合，使短路电路所连接的转子短路抽头盘短接；
当方波电压信号的电压值低于闭合阈值，所连接的转子短路抽头盘为正常桩体。
优选的，直流电源为PWM方波发生器提供直流电压。
优选的，220V交流电源为直流电源供电。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法，通过该装置采用其方法可模拟不同频率、不同短路部分占空比的发电机转子动态匝间短路故障。具有可模拟频率范围大、无触点控制等优点，可填补目前对发电机转子动态匝间短路故障模拟实验装置和方法的欠缺与不足，为后续研究奠定基础，值得推广。
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附图为本发明提供的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置转子线匝示意图；
图2附图为本发明提供的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置结构示意图；
图3附图为本发明提供的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置的原理示意图。
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。
本发明实施例公开了一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置，包括：PWM方波发生器和直流固态继电器；
PWM方波发生器的输出端与直流固态继电器的输入端，直流固态继电器的输出端与发电机的转子短路抽头盘相连；
直流固态继电器包括电压判断电路、光电耦合器和短路电路；
电压判断电路、光电耦合器与短路电路依次电连接，PWM方波发生器的输出端与电压判断电路的输入端电连接，所属电压判断电路的输出端与光电耦合器的输入端电连接，转子短路抽头盘连接于短路电路上。
为了进一步实施上述技术方案，还包括直流电源，直流电源为PWM方波发生器提供直流电压。
为了进一步实施上述技术方案，还包括220V交流电源，为直流电源供电。
一种发电机转子动态匝间短路故障模拟方法，包括以下步骤：
S1.改变PWM方波发生器发出方波的频率；
S2.根据所模拟机组的动态短路情况来调整短路部分的占空比；
S3.根据频率生成相应的方波电压信号，并输入至直流固态继电器中，并判断方波电压信号的电压值与闭合阈值的大小；
S4.当方波电压信号的电压值高于闭合阈值，光电耦合器控制短路电路无触点闭合，使短路电路所连接的转子短路抽头盘短接；
当方波电压信号的电压值低于闭合阈值，所连接的转子短路抽头盘为正常桩体。
为了进一步实施上述技术方案，直流电源为PWM方波发生器提供直流电压。
为了进一步实施上述技术方案，220V交流电源为直流电源供电。
下面进一步结合附图进行说明：
如图1，正常情况下，转子线圈是通过线圈绑带固定在转子铁芯中，线匝外部有绝缘层并保持一定的匝间距离d1。在发电机开始工作时，转子会从静止缓慢爬升至工作转速，在此期间会产生振动或者离心力致使线匝外包绝缘磨损。当磨损到达一定程度时，线匝之间发生短接，并随着转子转速爬升或振动，匝间短路现象消失，重复发生以上过程即形成转子动态匝间短路。
如图2，首先将发电机短路抽头盘的L0、L4分别接到直流固态继电器的输出端，并将直流固态继电器的控制端与PWM3的方波输出端相连，再将PWM方波发生器电源端与直流电源的24V端口连接，并采用220V交流电为直流电源供电。接线完毕即可打开PWM方波发生器开关，按住旋钮并旋转，可调节发出方波的频率，直接旋转即调节短路部分占空比。等待PWM方波发生器的显示屏数字停止闪烁，即可打开发电机进行动态短路故障模拟。
工作原理如图3，通过设定PWM方波发生器的频率和短路部分占空比，使PWM方波发生器输出的方波电压如图3，并输入到直流固态继电器中经二极管组合电路阻断-1V电压信号，保留1V电压信号并通过光电耦合器进行无触点控制继电器内部电路闭合，使L0、L4两发电机抽头短接。重复此过程即可模拟不同频率和不同短路部分占空比的动态短路。
本发明可模拟不同频率、不同短路部分占空比的发电机转子动态匝间短路故障。具有可模拟频率范围大、无触点控制等优点，可填补目前对发电机转子动态匝间短路故障模拟实验装置和方法的欠缺与不足，为后续研究奠定基础，值得推广。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置，其特征在于，包括：PWM方波发生器和直流固态继电器；
所述PWM方波发生器的输出端与所述直流固态继电器的输入端，所述直流固态继电器的输出端与发电机的转子短路抽头盘相连；
所述直流固态继电器包括电压判断电路、光电耦合器和短路电路；
所述电压判断电路、所述光电耦合器与所述短路电路依次电连接，所述PWM方波发生器的输出端与所述电压判断电路的输入端电连接，所属电压判断电路的输出端与所述光电耦合器的输入端电连接，所述转子短路抽头盘连接于所述短路电路上。
2.根据权利要求1所述的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置，其特征在于，还包括直流电源，所述直流电源为所述PWM方波发生器提供直流电压。
3.根据权利要求1所述的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置，其特征在于，还包括220V交流电源，为所述直流电源供电。
4.一种发电机转子动态匝间短路故障模拟方法，基于权利要求1所述的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1.改变PWM方波发生器发出方波的频率；
S2.根据所模拟机组的动态短路情况来调整短路部分的占空比；
S3.根据频率生成相应的方波电压信号，并输入至直流固态继电器中，并判断方波电压信号的电压值与闭合阈值的大小；
S4.当方波电压信号的电压值高于闭合阈值，光电耦合器控制短路电路无触点闭合，使短路电路所连接的转子短路抽头盘短接；
当方波电压信号的电压值低于闭合阈值，所连接的转子短路抽头盘为正常桩体。
5.根据权利要求4所述的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟方法，其特征在于，直流电源为PWM方波发生器提供直流电压。
6.根据权利要求4所述的一种发电机转子动态匝间短路故障模拟方法，其特征在于，220V交流电源为直流电源供电。
CN202110341813.7A 2021-03-30 2021-03-30 一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法 Pending CN113030727A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110341813.7A CN113030727A (zh) 2021-03-30 2021-03-30 一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110341813.7A CN113030727A (zh) 2021-03-30 2021-03-30 一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113030727A true CN113030727A (zh) 2021-06-25

Family

ID=76452946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110341813.7A Pending CN113030727A (zh) 2021-03-30 2021-03-30 一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113030727A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325383A (zh) * 2021-12-20 2022-04-12 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101419266A (zh) * 2008-12-01 2009-04-29 中国电力科学研究院 一种特高压变压器的动态模拟方法
WO2011006528A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-20 Abb Research Ltd Fault detection in a rotating electrical machine
US20110267018A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Hai Tao Ac coupled hysteretic pwm controller
CN102809727A (zh) * 2012-07-13 2012-12-05 广东电网公司电力科学研究院 一种基于频响分析的发电机转子匝间短路故障检测方法
CN203941260U (zh) * 2014-07-04 2014-11-12 国家电网公司 发电机转子匝间短路测试仪前端设备
CN105572586A (zh) * 2015-11-09 2016-05-11 上海凌翼动力科技有限公司 相位精确定时的三相交流电机高压电安全动态模拟系统
CN111697769A (zh) * 2020-06-16 2020-09-22 华北电力大学（保定） 一种模拟励磁绕组动态匝间短路的方法及装置
CN111766535A (zh) * 2020-06-16 2020-10-13 华北电力大学（保定） 一种定子绕组动态匝间短路模拟方法和装置
CN212322499U (zh) * 2020-04-20 2021-01-08 中电华创(苏州)电力技术研究有限公司 发电机转子绕组匝间短路故障模拟装置
CN112395793A (zh) * 2020-11-17 2021-02-23 华北电力大学（保定） 一种同步电机定子绕组匝间短路建模及仿真方法、系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101419266A (zh) * 2008-12-01 2009-04-29 中国电力科学研究院 一种特高压变压器的动态模拟方法
WO2011006528A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-20 Abb Research Ltd Fault detection in a rotating electrical machine
US20110267018A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Hai Tao Ac coupled hysteretic pwm controller
CN102809727A (zh) * 2012-07-13 2012-12-05 广东电网公司电力科学研究院 一种基于频响分析的发电机转子匝间短路故障检测方法
CN203941260U (zh) * 2014-07-04 2014-11-12 国家电网公司 发电机转子匝间短路测试仪前端设备
CN105572586A (zh) * 2015-11-09 2016-05-11 上海凌翼动力科技有限公司 相位精确定时的三相交流电机高压电安全动态模拟系统
CN212322499U (zh) * 2020-04-20 2021-01-08 中电华创(苏州)电力技术研究有限公司 发电机转子绕组匝间短路故障模拟装置
CN111697769A (zh) * 2020-06-16 2020-09-22 华北电力大学（保定） 一种模拟励磁绕组动态匝间短路的方法及装置
CN111766535A (zh) * 2020-06-16 2020-10-13 华北电力大学（保定） 一种定子绕组动态匝间短路模拟方法和装置
CN112395793A (zh) * 2020-11-17 2021-02-23 华北电力大学（保定） 一种同步电机定子绕组匝间短路建模及仿真方法、系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. CALSAN: "Dynamic performance analysis of Synchronous Generators Excitation Systems in Distributed generation power plants", 《PROCEEDINGS OF THE 2011 3RD INTERNATIONAL YOUTH CONFERENCE ON ENERGETICS (IYCE)》 *
MUSTAFA ALRAYAH HASSAN: "Dynamic behavior analysis of synchronous generator using MATLAB/SIMULINK", 《 2015 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING, CONTROL, NETWORKING, ELECTRONICS AND EMBEDDED SYSTEMS ENGINEERING (ICCNEEE)》 *
发电机转子匝间短路故障的建模仿真及诊断分析: "李天辉", 《高电压技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325383A (zh) * 2021-12-20 2022-04-12 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 一种无人直升机用无刷电机绕组故障检测系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102939695B (zh) 电机的保护电路及方法
Freitas et al. Small-disturbance voltage stability of distribution systems with induction generators
CN113030727A (zh) 一种发电机转子动态匝间短路故障模拟装置及其方法
Fatma et al. PWM speed control of dc permanent magnet motor using a PIC18F4550 microcontroller
LU505547B1 (en) A simulation device and method for rotor dynamic inter-turn short-circuit fault in generators
CN107393368A (zh) 一种应用于柴油发电机控制系统的功能模拟控制屏
CN202488313U (zh) 谐波无刷交流发电机
CN110401216A (zh) 一种双馈风电机组并网装置
David et al. DFIG with grid-connected rotor for wind energy conversion system
CN105952662B (zh) 大功率电动泵组的测试装置及测试方法
CN111766535B (zh) 一种定子绕组动态匝间短路模拟方法和装置
CN212875498U (zh) 适用于水轮发电机无极间阻尼连接的阻尼绕组结构
CN205498599U (zh) 一种电动汽车发动机用防超载装置
CN202978798U (zh) 一种应用三相正弦波驱动高压无刷直流马达的家电
CN205669496U (zh) 大功率电动泵组的测试装置
CN102545773A (zh) 一种电动机控制方法、装置及其倍捻机
TWI531720B (zh) Brake control system of wind power generator and method thereof
CN103874851B (zh) 具有低电压穿越的风力鼠笼式感应发电机
CN206946227U (zh) 中继式控制电路
CN2925537Y (zh) 电动跑步机电动机控制装置
CN108075689A (zh) 一种直流电机的噪声检测制动系统及其使用方法
CN103414454B (zh) 旋转式磁电开关及失速保护方法
CN109889103B (zh) 一种自适应降压软起动装置及其控制方法
CN204231245U (zh) 一种低压直流永磁发电机组
CN110118931B (zh) 一种大型调相机现场空载特性自动化测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination