技術(shù)特征：

1.一種基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置，其特征在于：包括在發(fā)電機(jī)內(nèi)部橫跨定子鐵心段(5)徑向安裝的U形檢測(cè)線圈(2)，U形檢測(cè)線圈(2)出口處并聯(lián)高阻值電阻(1)，U形檢測(cè)線圈(2)由高強(qiáng)度合金構(gòu)成，包圍定子鐵心段，與定子鐵心段及定子繞組無碰觸，U形檢測(cè)線圈(2)的底部位于定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置，其特征在于：高阻值電阻(1)的阻值大于1000Ω。

3.一種使用權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置的診斷方法，其特征在于包括以下步驟：

A、在發(fā)電機(jī)內(nèi)部橫跨定子鐵心段安裝徑向的U形檢測(cè)線圈(2)，U形檢測(cè)線圈的輸出端口并聯(lián)高阻值電阻(1)，利用數(shù)據(jù)在線采集和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)處理檢測(cè)線圈輸出端的電壓信號(hào)；

B、在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，利用在線采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集U形檢測(cè)線圈(2)出口的電壓信號(hào)，并對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理，得到相應(yīng)的諧波相對(duì)于基波的百分比含量，將上述百分比含量與設(shè)定閾值相比較，當(dāng)相應(yīng)諧波的相對(duì)含量超出設(shè)定閾值時(shí)，判定該汽輪發(fā)電機(jī)存在轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障；根據(jù)U形檢測(cè)線圈(2)出口的電壓信號(hào)的時(shí)域特征判斷故障槽位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置的診斷方法，其特征在于：相應(yīng)諧波的相對(duì)含量與轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障程度成正比。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置的診斷方法，其特征在于：使用故障特征諧波之和相對(duì)于基波的百分比含量作為故障判據(jù)；

對(duì)于1對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)，使用以下判據(jù)：

$a\%=\frac{A_2+A_4+A_6}{A_1}\×100\%;$

對(duì)于2對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)，使用以下判據(jù)：

$a\%=\frac{A_{1/2}+A_{3/2}+A_2+A_{5/2}}{A_1}\×100\%$

其中，A₁為基波幅值，A₂為2次諧波幅值，A₄為4次諧波幅值，A₆為6次諧波幅值，A_1/2為1/2次諧波幅值，A_3/2為3/2次諧波幅值，A_5/2為5/2次諧波幅值，a％為故障特征諧波之和相對(duì)于基波的百分比含量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置的診斷方法，其特征在于：故障判定閾值設(shè)定為5％。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置的診斷方法，其特征在于：

轉(zhuǎn)子繞組正常情況下，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)為階梯形波，通過傅立葉分析可以將勵(lì)磁磁勢(shì)分解為一系列諧波，在靜止坐標(biāo)系下勵(lì)磁磁勢(shì)表示為，

$F_f\left({\mathrm{\θ}}_r\right)=\frac{4I_f}{\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\{\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{a}_k\sin \[(2i-1)\frac{\mathrm{\π}-\mathrm{\γ}+2k\mathrm{\β}}{2}\]\}\×\frac{{(-1)}^{i-1}}{2i-1}\cos P(2i-1){\mathrm{\θ}}_r;$

轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生短路故障后，被短路的轉(zhuǎn)子繞組無電流流過，勵(lì)磁磁勢(shì)變得不對(duì)稱，故障磁勢(shì)等于正常磁勢(shì)與被短路匝流過反向電流形成的磁勢(shì)的疊加，對(duì)反向流過被短路轉(zhuǎn)子繞組的電流形成的磁勢(shì)進(jìn)行傅里葉分解，得，

${\mathrm{\ΔF}}_f\left({\mathrm{\θ}}_r\right)=\frac{-2{\mathrm{QI}}_f}{\mathrm{\π}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{\sin j\left(\frac{\mathrm{\π}-\mathrm{\γ}+2m\mathrm{\β}}{2}\right)}{j}\×{\mathrm{cosj\θ}}_r;$

對(duì)于1對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)，出現(xiàn)的2次、4次、6次等偶數(shù)次諧波是匝間短路故障前沒有的；對(duì)于2對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)，1/2次，3/2次、2次、5/2次等諧波是匝間短路故障前沒有的；

當(dāng)發(fā)電機(jī)處于空載工況時(shí)，沿轉(zhuǎn)子圓周的氣隙磁通密度表示為，

$B\left({\mathrm{\θ}}_r\right)=\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}{B}_{n}cos\left({\mathrm{nP\θ}}_r\right);$

設(shè)定初始時(shí)刻檢測(cè)線圈位于轉(zhuǎn)子N極軸線位置，穿過檢測(cè)線圈的磁通為零，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，穿過檢測(cè)線圈的磁通增加，經(jīng)過t時(shí)間后，穿過檢測(cè)線圈的磁通表示為，

$\begin{array}{c}\mathrm{\Φ}\left(t\right){\∫}_0^{{\mathrm{\ω}}_{r}t}B\left({\mathrm{\θ}}_r\right)Ld\left({\mathrm{\θ}}_{r}R\right)\\ =LR\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}{\∫}_0^{{\mathrm{\ω}}_{r}t}{B}_n\cos \left({\mathrm{nP\θ}}_r\right)d\left({\mathrm{\θ}}_r\right)\\ =\frac{LR}{P}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{B_n}{n}\sin \left({\mathrm{nP\ω}}_{r}t\right)\\ =\frac{LR}{P}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{B_n}{n}\sin \left(n\mathrm{\ω}t\right)\end{array};$

則檢測(cè)線圈所感應(yīng)的交流電勢(shì)表示為：

$e\left(t\right)=\frac{d\mathrm{\Φ}\left(t\right)}{dt}=\frac{LR\mathrm{\ω}}{P}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}{B}_{n}cos\left(n\mathrm{\ω}t\right);$

檢測(cè)線圈是一種磁場(chǎng)測(cè)量線圈，檢測(cè)線圈所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)相似，檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓波形能夠反映發(fā)電機(jī)主磁場(chǎng)波形；發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子繞組匝間短路后，氣隙磁場(chǎng)中將出現(xiàn)偶數(shù)次或分?jǐn)?shù)次諧波，這些諧波將在檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓中體現(xiàn)出來；

對(duì)于1對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)或2對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)，由于轉(zhuǎn)速不同，因此故障特征諧波磁場(chǎng)在檢測(cè)線圈上感應(yīng)的電壓頻率也不相同；

當(dāng)1對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障后，檢測(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中將出現(xiàn)2次、4次、6次等諧波，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓頻率則為基波、3次、5次等奇數(shù)次諧波，選取2次、4次、6次等諧波作為1對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的判據(jù)；

當(dāng)2對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障后，檢測(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中將出現(xiàn)1/2次，3/2次、2次、5/2次諧波，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓頻率則為基波、3次、5次等奇數(shù)次諧波，將1/2次，3/2次、2次、5/2次等諧波作為2對(duì)極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的判據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于檢測(cè)線圈的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路診斷裝置的診斷方法，其特征在于：轉(zhuǎn)子不同槽發(fā)生匝間短路時(shí)，檢測(cè)線圈輸出電壓的時(shí)域波形具有差異；某一槽短路，當(dāng)檢測(cè)線圈掃過該故障槽時(shí)，其輸出電壓將形成了局部的波峰和波谷，局部波峰和波谷的中間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為檢測(cè)線圈掃過故障槽的時(shí)刻；通過檢測(cè)線圈的輸出電壓波形判定轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的位置，實(shí)現(xiàn)故障定位。