无刷励磁同步发电机旋转整流器故障实现模糊神经网络诊断无刷励磁同步发电机旋转整流器故障实现模糊神经网络诊断
1 引言 无刷励磁系统是指交流激磁机和安装于电枢上的旋转整流器。交流激磁机的转子上装有整流器,使
交流激磁机电枢产生的交流电直接经整流供主发电机励磁,通过调节激磁机的励磁电流可改变主发电机的励
磁。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置,故又称为无刷励磁系统。图中虚线框内为旋转部分。在同步
发电机主轴上安装一台三相交流励磁发电机,该励磁发电机的定子绕组和转子绕组与一般交流发电机相比是反
装的,即定子励磁,转子发电。无刷励磁系统的组成,所谓无刷励磁系统,是指同步发电机的励磁能源是通过
导电体直接硬连接传递的,而不是通过某些转换连接机构如滑环-碳刷进行电能传递。目前,越来越多的大型无
刷励磁发电机组在电
1 引言引言
无刷励磁系统是指交流激磁机和安装于电枢上的旋转整流器。交流激磁机的转子上装有整流器,使交流激磁机电枢产生的
交流电直接经整流供主发电机励磁,通过调节激磁机的励磁电流可改变主发电机的励磁。由于这种励磁系统取消了集电环和电
刷装置,故又称为无刷励磁系统。图中虚线框内为旋转部分。在同步发电机主轴上安装一台三相交流励磁发电机,该励磁发电
机的定子绕组和转子绕组与一般交流发电机相比是反装的,即定子励磁,转子发电。无刷励磁系统的组成,所谓无刷励磁系
统,是指同步发电机的励磁能源是通过导电体直接硬连接传递的,而不是通过某些转换连接机构如滑环-碳刷进行电能传递。
目前,越来越多的大型无刷励磁发电机组在电力系统中运行,但是无刷励磁同步发电机组中的转子旋转整流器是无刷励磁系统
中为重要的环节,必须确保其工作在正常状态。对整流器故障首先要分清故障性质,进行不同的处理:
(1)整流元件开路故障为缓变故障,可以作为故障诊断的对象,并通过保护装置适时动作切除开路故障。
(2)对整流元件短路故障,首先应考虑保护动作,要求保护装置尽快动作切除短路故障。因为短路故障可能在数秒或数
分钟内烧毁绕组,没有足够的时间完成故障诊断处理。
因此,当旋转整流器任何桥臂上的功率二极管发生故障(开路),监控保护系统就应该正确定位诊断是哪一组桥臂发生故
障,并迅速给予预警与保护控制,实现大型无刷励磁同步发电机组转子旋转整流器的预知性维护。
本文针对这种问题,采用了模糊神经网络识别技术,对无刷励磁同步发电机组转子旋转整流器故障建立诊断模型。模糊规
则的建立是通过神经网络BP学习算法实现的,从而建立了高精度定位诊断系统,不仅扩大了诊断旋转整流器病态的范围,而
且提高了故障诊断的定位精度。
2 故障诊断信号提取故障诊断信号提取
交流励磁发电机,因其励磁绕组采用交流电励磁而得名,其本体的结构与绕线式异步电机相同,定子具有三相对称绕组,
转子上采用三相(或两相)对称分布的励磁绕组,且励磁电压的频率、大小、相位、相序都可以控制。传统的同步发电机采用
集中的励磁绕组,其励磁电流为直流,因而只能控制励磁电压幅值的大小,来控制励磁电流,且转子磁场相对转子本体的位置
是固定不变的,当进行有功、无功调节时必然伴随有转子的机过度过程。而交流励磁发电机则不同,由于其转子励磁绕组为多
相对称绕组,且励磁电压为相位、幅值、频率可变的对称交流电,可通过调节励磁电压幅值、频率、相位来控制发电机励磁磁
场大小、相对转子本体的位置和电机的转速,由于交流励磁发电机励磁控制自由度的增加,使得该类电机具有超越传统同步发
电机性能的可能。
无刷励磁同步发电机转子旋转整流器工作状态的在线实时监测需要转子侧旋转整流器的相关信息。由于同步发电机转子取
消了滑环和电刷,转子侧旋转整流器的常见故障波形特征(故障特征)的提取无法直接完成。
一种获取转子旋转整流元件故障特征(一般指开路故障)的方法是直接采用与同步发电机同轴旋转的交流励磁机的定子励
磁线圈作为探测线圈,其优点是省去了设计、安装和维护专用探测线圈的工作,而且便于现场采集信号数据,同时转子信号
较?强,且含转子故障信息量大,提取过程由图1所示。
在交流励磁机定子励磁线圈上并联电容C1和C2,交流励磁机转子电枢电流产生的电枢磁场必然切割其定子励磁线圈,并感
应电势,然后通过电容C1和C2分压,只需采集带有转子故障信息的电容C2两端的电压波形,进行频域分析,分解出不同幅值
的各次谐波分量,作为人工智能故障诊断信号。