一种转子励磁绕组匝间短路故障检测方法
2018年5月 控 制 工 程
May.2018 第25卷第5期
Control Engineering of China V o1.25, No.5
文章编号：1671-7848(2018)05-0716-08
DOI : 10.14107/https://www.360docs.net/doc/0e1135723.html,ki.kzgc.150906
一种转子励磁绕组匝间短路故障检测方法
韩建群1，杨芷若1，石旭东2
(1.渤海大学 工学院，辽宁 锦州 121000；2. 中国民航大学 航空自动化学院，天津 300300)
摘 要：针对凸极同步发电机发生转子励磁绕组匝间短路故障时谐波电流仿真和检测问题，通过多回路分析理论建立了凸极同步发电机数学仿真模型，并给出了无故障和存在转子励磁绕组匝间短路故障时谐波电流，然后提出杜芬混沌系统谐波电流检测方法，根据杜芬系统由混沌到周期状态的变化来确定故障谐波电流的存在。最后进行了仿真计算，结果表明杜芬混沌系统是可以有效地检测出故障存在的。
关键词：杜芬系统；凸极同步发电机；转子励磁绕组；匝间短路；故障检测 中图分类号：TM622
文献标识码：A
A Method for Detecting Inter Turn Short-Circuit Fault of Rotor Field Winding
HAN Jian-qun 1, YANG Zhi-ruo 1, SHI Xu -dong 2
（1. College of Engineering, Bohai University, Jinzhou 121000, China;
2. Aeronautical Automation College, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China ）
Abstract: Aimed at simulating and detecting the harmonic current when the inter turn short-circuit fault of rotor field winding occurs in salient-pole synchronous generator, firstly, the mathematical model of that synchronous generator is established on the basis of multi-loop theory (MLT). Then, harmonic current is also given when the fault of rotor winding inter turn short-circuit exists or does not exist. Next, by utilizing the prominent feature of Duffing system when detecting sine signals, a method for detecting harmonic current is proposed on the basis of this system. In addition, the existence of fault harmonic current is identified through the conversion process from the chaotic state to the periodic state of Duffing system. Simulation results show that Duffing system can detect the fault effectively.
Key words: Duffing system; salient-pole synchronous generator; rotor field winding; inter turn short-circuit; fault detection
1 引 言
同步发电机内部故障为常见的破坏性很强的电机故障，及时发现内部故障对减轻对电机故障损害具有重要意义。转子绕组匝间短路是一种常见的同步发电机电气故障[1-10]，由于其对机组正常运行影响不大或故障特征不明显，所以经常被忽略。但长期运行下去，也会对电机寿命产生影响，导致恶性事故的发生。
发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法主要有开口变压器法、交流阻抗和功率损耗法、直流电阻法、空载及短路特性试验法等，这些方法已经广泛应用于现场测试，但是容易受到干扰，灵敏度较低。随着研究不断深入，新的诊断方法不断出现。
文献[3, 4]利用探测线圈来诊断匝间短路故障，
其优点是可以实现故障定位。
文献[5]利用重复脉冲信号诊断匝间短路故障。 文献[6, 7]采用不平衡磁拉力来快速准确诊断转子绕组匝间短路故障。
文献[8, 9]通过对定子并联支路环流特性分析，根据谐波电流的变化来确定故障。
在上述研究基础上，本文探讨基于Duffing 混沌系统同步发电机转子励磁绕组匝间短路故障信号检测方法。
同步发电机中内部故障的一个重要特征是电机气隙磁场有很强的空间谐波[10-12]，转子励磁绕组匝间短路时定子绕组内会出现分数次和偶数次谐波成分[13, 14]。由于凸极同步发电机内部故障时会产生很
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