文档介绍：超声波法用于发电机定子绕组局部放电在线
监测的研究

重庆大学硕士学位论文

学生姓名:江帆
指导教师:杨永明教授
专业:电气工程
学科门类:工学

重庆大学电气工程学院
二 O 一一年五月
Study on the Online Monitoring of
Generator Stator Winding Partial Discharge
Based on the Ultrasonic Method

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
Jiang Fan

Supervised by Prof. Yang Yongming
Major: Electrical Engineering

College of Electrical Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
May 2011
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

随着国民经济的高速发展,电网的安全稳定愈来愈重要。作为电力系统中重
要的电力设备之一的大型发电机,其运行的可靠性与电网的安全稳定休戚相关。
由于发电机定子绕组故障发生的频率占发电机事故率的 25%以上,因此近些年来,
发电机局部放电在线监测技术得到广泛的发展应用。由于发电机局部放电在线监
测中常用的电测法不能确定放电点的具体位置,研究者们提出了电-声联合检测
的方法,即利用局部放电产生的超声波信号对局部放电点进行定位。但在实际检
测中,超声波传播过程中的时延,对定位的准确性会产生较大影响。在上述研究
背景下,本文完成的主要内容及得到的结论如下:
①学习发电机故障放电的特性、局部放电以及局部放电超声波产生的机理。
通过阅读相关声学资料,掌握声学理论基础及超声波的一般特性。
②测试正常运行中电机的噪声信号,对噪声信号频谱进行分析;检测局部放
电时的超声波信号,分析超声波信号频谱;将两个信号的频谱进行对比,为下一
步工作奠定基础。
③以相应声学理论为基础,SOL Multiphysics,对
超声波声场分布进行仿真。从单根导体线棒模型开始,分析超声波在空间中的声
场分布。再逐步建立发电机定子模型,分析超声波在定子模型中的声场分布情况。
④以定子二维模型为基础,对超声波在定子中的传播路径进行仿真。
⑤学习超声波定位方法,了解到时延估计误差是影响超声波定位准确性的关
键因素,以仿真结果与理论推导为基础,提出了减小时延估计误差的超声波传感
器分布方法。
⑥以噪声信号和超声信号的频谱分析为基础,设计相应的模拟电路,在现场
环境下对传感器分布方法进行验证。结果表明,本文提出的传感器分布方法有一
定可行性。但本文结论是在仿真与实验基础上得出的,有必要在真实的定位系统
中加以验证。

关键词:发电机定子,局部放电,超声波,在线监测,有限元仿真

I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

The security and stability of the power grid are growing importance, with the rapid
development of the national economy. As one of the important devices in power system,
the reliability of large-scale power generator’s operation is solidarity with the security
and stability of power grid. The generator stator winding failure frequency accounted
for more than 25% of the generator failure rate, so in recent years, the online partial
discharge monitoring technique of generator has been widely developed. Because th