韩建群　石旭东

摘 要： 针对凸极同步发电机发生匝间短路故障时谐波电流检测问题，提出一种新的基于Duffing混沌系统的检测方法。该方法首先通过多回路分析理论建立凸极同步发电机数学仿真模型，给出故障谐波电流仿真信号，然后利用Duffing系统灵敏的弱信号检测特性，通过识别Duffing系统由混沌状态到大尺度周期状态的转换过程来确定故障谐波电流的存在。仿真计算结果表明Duffing混沌系统可以检测出谐波电流，检测方法是有效的。

关键词： Duffing系统； 凸极同步发电机； 匝间短路； 谐波电流； 故障检测

中图分类号： TN707?34； TM622 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）18?0158?05

Abstract： Aimed at the problem existing in harmonic current detection when the inter turn short?circuit fault happens in salient?pole synchronous generator， a new detecting method based on Duffing chaotic system is proposed in this research. The mathematical simulation model of salient?pole synchronous generator is established on the basis of multi?loop analysis theory， the simulation signals of the fault harmonic current are given， and then the exist of fault harmonic current is determined by the sensitive weak?signal detection features of Duffing system and by identifying the conversion process from chaotic state to large?scale periodic state of Duffing system. Simulation results show that Duffing system can detect the harmonic current. The detecting method presented in the paper is effective.

Keywords： Duffing system； salient?pole synchronous generator； inter turn short?circuit； harmonic current； fault detection

0 引 言

定子绕组内部故障是同步发电机常见的破坏性故障之一。内部故障的短路电流既会产生附加电磁力，对电机绕组具有机械破坏性，也会烧毁绕组和铁心。定子绕组短路电流可以产生极大的非同步磁场，对转子造成损伤。当同步发电机定子绕组内部故障时，电机会产生大量谐波电流和谐波磁场，谐波的存在使得研究电机电气参数时常用的对称分量法不能使用，理想电机模型也不再适用。而将相绕组作为一个整体来计算参数的相坐标法也因为内部故障时的相绕组不再是一个整体而不能使用。目前关于同步发电机内部故障时电气参数的研究，普遍采用多回路分析法[1?3]。

通过检测故障电机相电流中的正弦谐波信号可以估计电机中故障的存在，在众多的正弦信号检测方法中，新的Duffing混沌系统检测方法具有探索意义，文献[4?7]表明，Duffing系统对正弦信号检测具有较高的检测灵敏度和较低的检测信噪比。……