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虚拟仪器在发电机励磁系统功率单元故障诊断中的应用

王亮  
【摘要】: 发电机励磁系统是同步发电机的重要控制单元,对发电机运行的稳定性及可靠性有直接的影响,而功率单元是发电机励磁系统的重要组成部分。在发电机励磁系统功率单元中最常见的故障有晶闸管直通和晶闸管开路故障。发生晶闸管直通故障时,瞬间将造成相电压短路,短路电流使保护电路动作;而发生晶闸管开路故障时(如晶闸管器件门极损坏或触发脉冲丢失等故障),功率单元仍然工作,但输出励磁电压的脉动增大,平均值降低,这种带病工作导致励磁电压波形产生畸变,从而导致了发电机工作在不稳定状态;同时也加大了对电网的干扰。因此,进行发电机功率单元的故障诊断有利于快速确定故障的部位和性质,缩短发电机的停机与检修时间,提高其可靠性。 本文首先对故障诊断的发展概况、诊断目的和意义进行了介绍,分析了发电机励磁系统功率单元故障诊断的研究现状、方法及特点,其次简单介绍了虚拟仪器和应用软件LabVIEW,最后制定了本课题的研究方案,内容主要包括理论分析和具体实现两个方面。在理论分析方面,本文对功率单元在正常运行及故障状态下的励磁电压波形进行了详细的分析和研究,按照励磁电压波形对故障状态进行了总结和归纳。通过对故障波形的逻辑预处理,提出了一种改进的模式识别故障诊断方法;在故障诊断系统的实现上,本文以美国国家仪器公司的虚拟仪器PCI—6221数据采集卡为基础,研制了基于虚拟仪器的发电机励磁系统功率单元故障诊断系统。该故障诊断系统主要包括硬件和软件两部分。硬件部分主要包括:信号调理电路和数据采集卡;软件部分主要包括:数据采集程序、参数计算程序、故障诊断程序和人机界面等。 最后,在实验室的一台小型发电机上进行了故障诊断实验。实验中模拟了各种故障状态,使发电机励磁系统功率单元带“病”工作,结果表明该诊断系统能够较好的给出正确诊断,指示出具体故障类别,达到了故障诊断和监测的目的。


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