摘要：在火力发电厂中，对于电力企业来说，发电机的可靠稳定的运行时非常重要的，与此同时，也决定了电力用户的用电质量。所以，保证发电机可以稳定可靠的运行是非常关键的一个任务，为了实现这个目的，文章对发电机运行状态监测以及定子绕组热故障诊断展开了一系列的分析研究。
关键词：发电机；状态监控；故障诊断；定子绕组；热故障诊断
引言：发电厂的组成中包含了大量的机械设施，每一个设备出现问题都会对发电机的整体运行带来程度不一的影响，特别是发电机，它在电力生产的整个过程中都具有非常大的作用。但是，其自身结构具有很大的复杂性，内部构件数量繁多，并且还是一个保持高速运转的设备，所以存在很多能够对其造成影响的方面。结合已经发生过的案例来看，每一种发电机出现故障的情况是有所差异的，如果在故障发生之前及时制止的话就很有可能会造成更大的安全性事故。同时也对发电厂的生产以及电网的运行造成巨大的危害，在经济方面会产生很大一部分损失。所以，我们怎样才能在事故实际发生之前将其及时的解决和处理是我们需要进行研讨的一个问题。文章对发电机故障的成因以及其可能性进行了一定的分析，并结合每一个故障的多方面因素对其故障进行诊断。
1.发电机运行状态监测
这些年以来，通过对我国发电机所发生事故进行统计和分析，我们发现，定子所运用的是水内冷冷却的方式的发电机包括两种，一种是汽轮发电机，另一种是水轮发电机，因为在发电机的内部与水相通，所以发电机的一部分是要进行水电连接的，而且，发电机本身就是处在一个不断地进行高速运转的工作状态，所以，只有把很大的可能性导致由于发电机定子绕组漏水而产生的重大事故。与此同时，水还是发电机进行降温的关键性因素，如果出现断水或者是通水的线圈堵塞就会导致定子绕组的热故障发生，从而会对发电机以及发电厂和相关的电力用户带来极其巨大的经济损失甚至是安全事故。因为定子绕组是这部分故障的重要引发因素，所以，不管是相关的运行部门，还是定子绕线组的生产制造商对于其温度的监管和控制都注入了很大的关注度。发电机在制造的过程中会在其中提前安置一个测温的构件，为定子绕线组热状态的检测做好了坚实的硬件基础。基于此，我们在这个温度监测的硬件的基础上，把发电机定子绕组的实时状态在计算机界面上展现出来，使其能够清晰明了的呈现在我们的视野之中，同时，我们要对现阶段的定子绕线组的热状态展开分析，并通过监视功能以及趋势图的功能将其展现出来。其监视功能是指在发电机运行的过程中，会有很多的干扰因素对其产生影响，而我们为了确保发电机的正常运行，同时避免外部的影响，我们要对发电机的运行参数以及其变动的方向展开紧密的监控，保证发电机在被影响后还能恢复到正常的状态。趋势图的功能主要包括了三个方面，分别是关于监测量变动情况的趋势图、对发电机状态进行比对的趋势图以及历史趋势图[1]。
2.定子绕线组热故障的诊断
我们都知道，发电机是一个时刻在进行高速运转的大容量设备，在这个过程中定子绕组一定会发生巨大的消耗，所以就会出现在发电机的单位体积内积聚了很大的热量，如果产生的这部分热量不能利用内部配置的冷却系统进行消散的话，就会不断的积累热量，导致发电机的温度过高，如此一来就会给发电机中的铁芯、绕组以及部分绝缘材料造成大程度的损害，产生一系列的负面影响，包括定子线圈温度过高、铁芯温度过高、定子引线温度过高、定子结构件温度过高等诸多现象，在很大程度上影响了发电机的正常稳定的运转[2]。所以，我们需要对定子绕组在运行过程中所产生的温度进行实时的监控，一旦出现温度过高的状况，就可以实现及时的温度过高警报以及对其进行诊断，进而对定子绕线组进行有效的保护。
3.定子绕线组热故障诊断的流程设计
我们通过对定子绕线组的元素构成以及它对于发电机正常运行的重要性分析，并根据发电机在实际运行过程中呈现出来的部分特征，大体设计了定子绕线组故障诊断的基本流程。其具体的诊断流程如下。
所构建的诊断系统会按照一定的时间周期在MIS中获取所需要的运行参数，并且将其输入诊断系统，对现阶段的运行状况进行检测，如果系统保持着稳定的运行，那么就可以利用定子绕线组模型进行温度的监测，结合模型以及提取的相关数据来对每一个测点的温度标准值进行精确的计算，随之再利用这个标准值获取具有一定的误差系数的阈值[3]。将阈值和实际测量得到的数值进行比对，如果实际测量数值较大，就要马上提取另外的信息来再次检验故障是否存在，如果存在，就要针对这个故障做出相应的诊断，并提出相应的解决策略，如果实际测量数值较小的话，就代表发电机目前正处在一个正常稳定运行的无故障状态。
图1 故障诊断流程图
通过对定子热线组的诊断流程进行设计的过程中可以发现，构建相应的数学模型对于完成对发电机故障的准确诊断来说是非常关键的，我们要先结合相应的理论基础，构建起对任何线圈绕组都普遍适用的一个温度模型，在温度数学模型建立完成之后，我们要结合相关的测验以及在诸多运行稳定且不同工况下获得的数据信息以及构建好的数学温度模型来对发电机的温度参数进行精准的确定，从而使通过统一的温度模型计算得到的结果和测验及实际生产过程中得到的结果曲线相符合[4]。这样便可以对电力的生产过程进行适当的预测，并给出一定的理论依据。如果通过计算所取得的结果和实际测验过程中得到的结果之间存在较大的误差时，就可以判定所构建的数学模型和实际的生产过程比起来具有一定的差异，所以要对模型进行改进，使其诊断效果更加精准。
相关的数学模型构建成功之后，对该模型的计算值以及实际测量值之间存在的关系进行准确的判断是非常关键的，也就是说，我们要着重关注能够判定发电机定子热线组发生故障的标准，在实际的诊断过程中，我们不可以只通过一个数值进行最终的判断，其原因在于某些工况下，发电机会处在一个低负荷运行的状态，在这时其温度开始逐渐升高，但所升高的温度未能高于它出厂时所设定的温度标准，如果这个时候相应的判定标准没有改变的状况下，系统就不会进行报警，我们会觉得发电机此时是处在一个安全的运行状态，但实质上并不是这样的，进而我们就无法做到在故障发生之前进行及时的预防[5]。因此，判断依据的确定以及阈值的确定对于发电机定子热线组的故障诊断来说具有极其重要的意义。
4.常用温度阈值的确定方法
第一种方法是通过了解发电机在出厂之时所设定的定子热线组所能承受的最大温度数值，或者可以依据相关部门发布的发电机安全运行的规定温度的上下限值，在这个区域之间留出一部分由于传感器以及计算所造成的误差，我们把这个数值称为是温度阈值[6]。
第二种方法是利用横向比较的方式对温度的阈值进行确定，并以此来补充定子热线组所能承受的最大限度确定温度阈值的不足。
5.结语
在对发电机运行状态监测和定子热线组的故障诊断的研究中，涉及到了大量的模型建立以及相关的数据采集和计算，本文对其故障针对进行了简要的分析，设计了相应的诊断流程，其具体的操作还需要相关人员进行深入的研究和探讨，希望本文对日后的研究能够具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]黄春睿.发电机运行状态监测和定子绕组热故障诊断[D].上海交通大学，2014.
[2]李俊卿，李和明.汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型[J].中国电机，2005，（9）：122-125.DOI：10.3321/j.issn：0258-8013.2005.09.022.
[3]周政新.基于智能信息处理的发电机绕组绝缘故障在线监测与诊断技术研究[D].东华大学，2011.DOI：10.7666/d.y2135599.
[4]杜灿勋.大型全空冷水轮发电机组故障诊断与分析方法研究[D].中南大学，2013.DOI：10.7666/d.Y2425492.
[5]孙国华.大电机主绝缘老化缺陷的声学检测系统设计及定子线棒老化性能研究[D].哈尔滨理工大学，2012.
[6]党晓强.大型发电机故障保护与识别中的若干新技术理论研究[D].上海交通大学，2012.
论文作者:郑晓宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：定子论文; 发电机论文; 温度论文; 绕组论文; 故障论文; 阈值论文; 故障诊断论文; 《基层建设》2018年第34期论文;