大型发电机定子绕组局部放电在线监测系统的研制

摘要

大型发电机是电力系统中重要的电力设备之一，当其绝缘发生局部放电时会造成绝缘的劣化，最终导致绝缘击穿和短路事故。传统的离线试验方法不能完全反映电机运行条件下的状态，因而并不能确保发电机的安全运行，事故仍时有发生。因此，对发电机进行实时在线监测，可以有效了解发电机绝缘的状态，及时发现绝缘隐患，有利于提高机组运行的可靠性。通过阅读大量的文献，结合以往的科研实践，本论文研制出了一套大型发电机定子绕组局部放电在线监测系统。 首先，本文对大型发电机定子绕组中三种不同类型局部放电的起因、特点进行了探讨，并对局部放电信号在电机定子绕组中的传播规律进行了分析。在此基础上，完成了一套大型发电机定子绕组局部放电在线监测系统硬件平台的设计，该硬件系统包括宽频信号传感器、信号预处理电路和信号采集单元。同时基于串行通讯技术，完成了该监测系统的控制程序设计。 其次，本文利用信号发生器和高速数字示波器对该系统进行了幅频响应测试，测试结果表明：该系统的实际工作频带与设计值一致，满足测试要求。同时，利用该系统对高压电机定子绕组的局部放电进行了测试，测试结果表明：该系统具有较高的灵敏度；并通过小波去噪技术使该系统具有一定的消噪和抗干扰能力；最后经过统计分析，得到了局部放电信号的二维放电谱图，为进一步开展大型发电机定子绝缘在线监测和绝缘诊断奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景、目的及意义

1.2大型发电机定子局部放电在线监测的国内外状况

1.3当前大型发电机定子局部放电在线监测存在的问题

1.4本论文的主要工作

第2章定子局部放电脉冲特性的研究

2.1大型发电机定子绝缘结构

2.2大型发电机定子绕组局部放电类型

2.2.1内部放电

2.2.2槽部放电

2.2.3端部放电

2.2.4电弧放电

2.3大型发电机定子局部放电脉冲特性

2.3.1典型的局放脉冲

2.3.2局部放电信号在定子绕组中的传播规律

2.4小结

第3章局部放电宽频传感器的研究

3.1局部放电传感器的基本要求与原理

3.1.1基本要求

3.1.2基本原理

3.2电流传感器的实验研究

3.2.1宽频带电流传感器磁芯材料的选择

3.2.2绕线匝数和外接电阻对传感器幅频特性的影响

3.2.3传感器调试

3.3小结

第4章在线监测系统的研制

4.1工作频带的选择及传感器位置的确定

4.2系统硬件构成

4.3局放信号调理模块设计

4.3.1集成运算放大器芯片的要求

4.3.2缓冲器设计

4.3.3滤波电路设计

4.3.4程控放大器设计

4.4单片机控制模块设计

4.4.1单片机的选择

4.4.2单片机外围电路

4.4.3程序设计

4.4.4同步工频电压信号调理模块设计

4.4.5电压比较器设计

4.4.6分频电路设计

4.5数据采集卡

4.5.1数据采集卡的选择

4.5.2虚拟仪器软件TOPVIEW2000

4.6小结

第5章实验模型的建立及结果分析

5.1监测系统的幅频特性

5.2实验模型建立

5.3放电量的标定

5.4信号采集结果及处理分析

5.4.1信号采集结果

5.4.2小波去噪的基本理论

5.4.3结果处理分析

5.5小结

结论

附录

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢