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第 24卷第 l0期 电 力 科 学 与 工 程 VO1．24．NO．1O 2008年 12月 ElectricPowerScienceandEngineering Dec．，2008 基于RBF神经网络的发电机转子匝间短路故障诊断 赵艳军，李永刚 (华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定071003) 摘要：在分析汽轮发电机转子匝间短路的电磁特性和转子振动特性的基础上，得到了匝间短路的特征参数。 根据特征参数，建立了RBF(RadialBasisFunction)神经网络诊断模型并将其应用于发电机匝间短路的故 障诊断与识别。实例结果表明，该方法是行之有效的。 关键词：汽轮发电机；匝间短路；RBF神经网络；振动；故障诊断 中图分类号：TM3lI；TM307．I 文献标识码：A 0 引 言 1 汽轮发电机转子匝间短路分析 汽轮发电机转子绕组匝间短路是一种较常见的 1．1转子匝间短路故障原因分析 发电机故障。轻微的匝间短路，并不会影响机组的 主要包括制造和运行两个方面。制造方面：转 正常运行，所 以经常被忽略，但如果故障继续发 子端部绕组固定不牢，垫块松动；绕组导线的焊接 展，将会使转子电流显著增加，绕组温度升高，无 头和相邻两套线圈间的连接线焊 口整形不 良；转子 功出力降低，电压波形畸变，机组振动并出现其它 护环 内残存加工后的金属切削等异物 ；运行方面： 机械故障。因此进行发电机转子匝问短路故障的早 高速旋转的转子绕组受到离心力等动态应力引起移 期预报是非常必要的 …。 位变形；冷态启动机组转子电流急增，铜铁温差引 对于发电机转子匝问短路故障，常规的监测与 起绕组铜线蠕变导致匝问绝缘与对地绝缘的损伤； 诊断方法着重测量分析发电机 电参数变化情况。但 转子绕组堵塞，造成局部过热，使匝问绝缘烧损等 。 发电机作为一个机电耦联的整体，机械和电气相互 1．2 转子匝间短路时的电磁特性分析 耦合，电气故障会引起气隙磁场畸变，产生不同于 对于隐极转子而言，机组正常运行时，略去开 正常运行时的电磁力波，从而引起发电机转子振 槽造成的磁动势的少许不连续，转子磁动势的空间 动。因此，综合考虑匝问短路时的电气特征和振动 分布近似为梯形。转子绕组存在匝间短路时，会导 特征，将有利于更加准确地识别匝间短路故障 。。 致磁动势局部损失，使有短路磁极的磁动势产生局 文献 [4]将ANN应用于转子匝问短路故障诊 部损失，短路磁极的磁动势峰值和平均值减小，因 断中，但是没考虑发电机的振动特性，而且ANN 此匝间短路可以认为是退磁的磁动势分布。在正常 存在收敛速度慢和局部收敛等缺点。RBF神经网 条件下，如果转子绕组磁动势用 表示，短路线匝 络在逼近能力、分类能力和学习速度等方面均优于 产生的磁动势用△F表示，短路后，转子磁动势变 ANN神经网络。本文综合考虑了匝问短路时的电 为F=Fo-AFLk原磁动势F0减小 ”。 气特征和转子振动特征，提出并建立了三层 RBF 考虑饱和时，隐极同步发电机的磁动势一电动 神经网络，并用于转子匝间短路故障诊断。 势图如图1所示。 收稿 日期：2008—06-27． 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 作者简介：赵艳军 (1982一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生 6 电 力 科 学 与 工 程 2008证 其中E为转子的弹性模量，N／m2；d为转子的热膨胀 系数；为转子一齿的横截面积，1TI。；ro为转子齿槽半 径，m；At为转子在正常和短路时齿槽温度差，℃