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基于智能信息處理的發電機繞組絕緣故障在線監測與診斷技術研究
 大型發電機是電站的主要設備之一,其系統運行的穩定性和安全性將直接影響電網的運行質量,而發電機絕緣故障在發電機故障中占有較高的比例,在大電機維護方式由定時離線檢修向在線狀態維修發展的過程中,采用在線監測和故障診斷技術實現大電機繞組的絕緣性能檢測具有十分重要的現實意義。發電機繞組在運行過程中受到電、熱、機械、化學等多種因素的聯合作用下,其絕緣性能會發生變化,在絕緣性能逐漸老化的同時,電氣性能也會發生一系列相應的改變,最終導致發生絕緣事故。因此采用在線監測的方式實現對發電機絕緣狀況的長期監測,分析發電機繞組的絕緣性能參數在運行過程中的變化情況,是評估發電機特別是大型發電機系統絕緣性能非常有效的檢測方法。
   在大型發電機繞組絕緣結構和絕緣老化機理的研究方面,分析了大型發電機繞組在運行過程的熱老化、機械老化和電老化的發生過程;通過對大型發電機繞組絕緣材料性能數學模型的分析,討論了單因子電老化、熱老化、機械老化和多因子老化的特點;重點分析了老化參數對絕緣性能的影響。在此基礎上又對繞組絕緣性能的測試方法進行了比較、分析和研究。在總結國內外大型發電機絕緣性能在線測試方法的基礎上,探討了測量線棒放電量(pC)來檢測局部放電性能方法存在的不足和局限性,提出了通過測量中心點電流來檢測大型發電機局部放電性能的方案,并討論了使用不同檢測方案的具體要求。
   在大型發電機局部放電在線遠程監測系統的研究方面,在分析原射頻監測系統(RFM)的基礎上,研究設計了基于智能信息處理的發電機絕緣在線監測與故障診斷系統。完成了系統方案設計、功能設置、性能指標確定、系統預報警和故障報警整定值設定,以及包括高頻寬帶電流傳感器、小信號大動態高頻寬帶對數放大器和準峰值檢波器等關鍵部件的研制。研制的遠程在線監測系統具有大動態范圍、高精度、遠程通信與監控等功能,該系統經檢測,其中放大器濾波矩形系數、系統抗干擾能力等部分性能指標處于先進水平。
   在模糊故障診斷理論的應用方面,研究基于模糊信息處理的大型發電機繞組絕緣狀態判決準則和故障樹分析理論,在分析故障特征模糊性的基礎上,討論了故障特征與模糊狀態的對應關系,設計了模糊推理機制、模糊知識庫以及模糊推理表達式和發電機繞組絕緣故障樹結構等,完成的基于模糊理論的絕緣狀況專家診斷系統經檢驗,能有效判斷繞組絕緣故障。
   在神經網絡故障診斷理論的應用方面,分析了采集發電機定子繞組中心點信號用于檢測轉子回路故障的原理。在討論RBF神經網絡故障診斷理論以及權值系數迭代關系的基礎上,提出了基于RBF神經網絡的發電機轉子故障診斷技術和方案,并用實例證實了該方案的有效性。
   在遠程移動智能診斷技術研究方面,討論了基于Mobile-Agent在發電機絕緣狀態智能診斷專家系統方案的構建,在分析Mobile-Agent系統的安全性和穩定性的基礎上,提出了MA系統保護方案和安全性措施的設計過程。論文討論了基于Bayes網絡的故障診斷理論用于發電機絕緣故障診斷的方案,在基于信息融合的故障診斷技術研究上做了有益的探索。
   總結全文,主要的創新點如下:
   1.研制的大型發電機繞組絕緣狀況遠程監測系統,具有大動態范圍,高精度和遠程通信和監控等功能;設計完成了系統關鍵部件:高頻寬帶電流傳感器、小信號大動態高頻寬帶對數放大器和準峰值檢波器等的研制,系統已經在大型發電機上得到應用。
   2.提出了基于模糊診斷技術的大型發電機繞組絕緣狀態判別方法與準則,結合自主研制的絕緣故障專家診斷系統,實現了對不同容量、不同結構和工況的大型發電機繞組絕緣狀況的在線監測與故障診斷。
   3.提出了基于RBF神經網絡診斷技術的大型發電機絕緣監測和故障診斷方案,在分析了發電機定子繞組中心點信號用于檢測轉子回路故障的原理基礎上,用實例證實了該方案的有效性。為基于狀態分析的發電機系統剩余壽命預測智能專家系統提供了理論依據。
   本論文對大型發電機繞組絕緣在線監測與診斷領域的發展,有較大的理論意義和工程應用價值,論文成果創造了較好的經濟效益和社會效益。 
作者:qh
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