大型发电机绝缘的在线监测和故障诊断已成为当前电力工业安全运行的急需技术。它不但对保证电力系统的安全运行具有独特作用,而且还可使电力系统设备从目前的预防性维修阶段逐步过渡到预知性维修阶段,能有效地提高电力系统的经济效益。该项技术中电机绝缘局部放电监测在国内已取得了一些成果,但在现场应用的还仅限于超标报警,其监测灵敏度和可靠性较差。

        为了能对电机定子线棒绝缘局部放电的性质、类型作出诊断,以便更科学地判断放电故障严重程度,作出正确的处理意见,必须对大型电机局部放电故障类型的性质及特征进行试验研究。该项目选用新的监测手段对发电机绝缘局部放电故障性质进行了实验分析,找出其特征谱图,测试其抗干扰特性。同时开发出机壳振动监测装置,以期实现对发电机故障进行多参数综合监侧。

        具体内容包括：1.通过研究发电机内部放电的故障机理及故障信号特征、干扰信号特征和耦合机理,研究影响局部放电监测的干扰源及它们的时域和频域特征,干扰信号传播规律,以及切断干扰耦合的途径。提出了发电机宽频带放电故障监测和方向差动抗干扰方案。2.通过研究发电机故障机理和故障模式,设计了用于局部放电监测的大型发电机定子绝缘放电模型,采用新建宽频带发电机局部放电测量系统对发电机局部放电特性进行实验分析,找到了包括线棒绝缘内部脱壳空放电、层间空放电和表皮空放电、线棒与定子槽间放电,线棒端部放电这五种放电故障模式及严重程度的特征量及指标。为训练人工神经网络提供统计样本。3.开发出了一套模糊神经网发电机绝缘故障自动诊断专家系统,可对发电机绝缘局部放电模式和严重程度进行自动识别。4.通过研究参数综合监测技术中振动监测方法,建立了机壳振动监测装置。

       主要特点：采用1MHz-150MHz的宽频带PDA测量系统在大型发电机绝缘局部放电模型上对故障的特征提取与模式识别方法进行研究,得到了很好的结果。达到了国内领先、国际先进水平。其先进性在于：①由先进的方向差动抗扰技术和宽频带高灵敏度传感器组成的大型发电机定子绝缘局部放电(PDA)在线监测系统,抗干扰能力强,检测灵敏度高。②得到的n-mV放电谱图特征具有典型性,可明显分辨出定子线棒绝缘内部脱壳空放电、层间空放电和表皮空放电、线棒与定子槽间放电,线棒端部放电这五种类型放电故障,同时应用NQN值和标志放电量可对上述五种不同类型放电故障的严重程度发展趋势进行监测。③应用模糊神经网建成的发电机绝缘故障诊断专家系统能够对发电机绝缘局部放电模式和严重程度进行自动识别,达到了较高的识别率和准确度。④测量机壳振动的总均方值、频谱分析、振幅峰峰值趋势和主倍频趋势对电机故障(包括匝间短路、电机转子偏心、扭震等)进行时实监测并作出诊断。

        关键技术、创新点：1.国际先进的宽频带高灵敏度抗扰方向差动传感技术;2.独特的发电机定子绝缘故障的模式识别技术;3.国内外首次应用模糊神经网对发电机绝缘局部放电模式和严重程度进行识别和诊断技术。4.先进的机壳振动监测技术。主要经济效益和社会效益分析及推广应用计划：大型发电机定子绝缘局部放电(PDA)在线监测系统和机壳振动在线监测装置可对发电机定子绝缘局部放电、匝间短路、转子偏心、磨损和扭震等故障进行时实监测,对发电机运行状况作出诊断,根据诊断的结论安排必要的维修。这样即可避免突发性故障的发生,也可减少不必要的停电维修。若每年发电机停电维修的时间为10天,按20万千瓦的机组计算,每年将少发电量为4800万度电。

          运用在线监测系统后,可减少不必要的停电,若减少停电50%(少停电5天),则可多送电2400万度电,直接效益为720万元(按0.3元/度计算)。间接效益按全国平均水平每度电4元计为2880万元。运用在线监测系统后可避免发电机突发性事故所造成的经济损失计算如下：发电机因事故停机维修时间按20天记,20万千瓦机组停电少发电量为9600万度电,直接经济损失为2880万元(按0.3元/度计算),间接经济损失按1度电产值为4元计则损失为3.84亿元。若按国家权威部门指出的直接损失、间接损失和社会损失的比例为1：4：6来估算,避免对整个社会造成的损失为5.76亿元。发电机发生故障后的停电维修费用当在百万元以上。如果是20万千瓦以上的机组,将会避免更大的损失。该成果在实验室已完备。从现场拿到数据后可全面推广和全部实现国产化。目前已和太原第二发电厂签定了协议,准备现场实施该项目。同时正在与唐山热电厂和十三陵抽水蓄能发电厂洽谈,准备现场实施该项目。