大型发电机故障保护与识别中的若干新技术理论研究

摘要

大型发电机是我国电力工业生产的绝对主力,其传统保护方案在保护范围、可靠性和灵敏度方面存在原理上的一些不足,突出表现在诸如汽轮发电机和水轮发电机都存在定子接地保护复杂且效果有限的问题,转子绕组不稳定的动态短路问题,以及由于汽轮发电机定子和转子因缺乏完善的匝间短路保护等给系统运行带来极大安全隐患问题上,这需要根本解决。该报告主要是作者在博士后工作期间围绕以上问题,对大型发电机故障分析与保护方面的科研工作汇总。内容包括:
　　 1、报告首先结合我国实际对大型发电机定子单相接地故障及其对应的保护和转子绕组故障分别进行深入分析,形成了较为完整深刻的综述。接下来分章节论述了五部分主要研究内容。
　　 2、大型发电机定子单相接地通常装设的双频式100％保护,运行中的实践证明在可靠性、灵敏性和简洁性方面并非尽如人意。报告结合注入式保护与我国引进的俄罗斯800Mw汽轮发电机三次谐波接地保护判据,对水轮发电机和汽轮发电机接地保护基于定子绕组绝缘状况分别进行了理论分析。论文并在该原理基础上进行变换拓展,发掘对大型发电机定子绕组对地绝缘状况进行在线监测的电气量判据,得到合理结论。这部分内容是报告的主要创新之处和着力点。
　　 3、鉴于汽轮发电机转子绕组故障缺乏完善的保护,尤其是针对不稳定的动态短路和微弱故障信号检测缺乏成熟有效的应对措施。报告中提出了立足于在线检测转子绕组匝间短路的探测线圈法基础上,基于小波变换在其检测间的应用做了理论上系统性的探索。
　　 4、提出将发电机失磁保护中的机端测量阻抗等有功阻抗圆概念与转子绕组故障中的磁势缺失相联系,针对失磁初始阶段机端测量阻抗幅值和相角的变化建立故障特征样本进行智能识别,其可行性与合理性在仿真中进行了验证。
　　 5、基于暂态故障行波的故障检测技术是未来电力系统不可或缺的技术手段和重要发展方向。基于故障行波信息对大型发电机进行继电保护和故障定位是其包括的重要内容,报告对该领域所涉及的理论研究做了综述性的分析,此部分内容也是作者在该领域从事研究的科研小结。
　　 6、风力发电技术是当前的研究热点,报告就风力发电的现状和趋势以及政策环境进行了阐述,对系统中涉及机组设备的部分基本问题进行初步研究和探索。并就集成机电部分的风力发电系统仿真进行了分析。
　　 最后一章对上述研究内容进行了总结,提出了进一步研究的方向。