用于定子的温度监测系统及温度测算方法与流程

本申请涉及发电机监测，具体而言，涉及用于定子的温度监测系统及温度测算方法。

背景技术：

1、水轮发电机定子相关区域的运行温度，是评价水轮发电机运行状态的重要指标。准确可靠地获取定子区域温度，以及对定子区域温度监测数据开展准确的评估，对机组安全稳定运行非常重要；

2、目前，在水轮发电机定子区域，行业内普遍认同并采用铂热电阻温度传感器(rtd)，对定子绕组槽部进行在线温度监测。长期以来，定子铂热电阻温度传感器(rtd)损坏，是水轮发电机组运行中相对高发的故障类型之一，由于不同主流品牌铂热电阻的制造工艺及其安装质量控制的差异，导致其投入使用后的故障情况(如故障初发距离机组投运的时间、电阻故障数量占整台机电阻传感器的比率)存在一定差异，但总体来看，对于水电站发电机运行及维护而言，现在普遍采用的各类定子铂热电阻温度传感器(rtd)，均存在长期可靠性较差、故障发生率较高的特征。

3、目前，已有少量的在水轮发电机定子温度测量上使用光纤测温技术的案例，但考虑到技术的可靠性，绝大部分均以局部应用为主。大规模采用光纤测温时，如何保证在新技术应用的同时，兼顾现有技术水平下光纤测温系统的稳定性和可靠性，是目前十分关注但仍然没有较好解决方案的难题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提出用于定子的温度监测系统及温度测算方法，旨在解决现有技术中存在的上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于定子的温度监测系统，其特征在于，温度监测系统包括：

3、多个监测区域，对应定子的不同结构；

4、多个光纤温度测点，分布于多个监测区域内；

5、n个解调仪，n为大于等于2的整数；

6、每个解调仪在每个监测区域内连接有至少一个光纤温度测点。

7、在一些实施例中，

8、每个监测区域内具有m个子区域，m为大于等于1的整数；

9、同一监测区域内的不同子区域在定子中的轴向高度不同；

10、每个解调仪在每个监测区域的每个子区域内连接有至少一个光纤温度测点。

11、在一些实施例中，

12、多个监测区域包括定子绕组区域、铁芯区域、汇流环区域、铁芯压指区域。

13、在一些实施例中，

14、定子绕组区域包括三个子区域：层间上部子区域、层间中部子区域、层间下部子区域；和/或

15、铁芯区域包括三个子区域：铁芯上部子区域、铁芯中部子区域、铁芯下部子区域；和/或

16、铁芯压指区域包括两个子区域：压指上部子区域、压指下部子区域。

17、在一些实施例中，

18、定子绕组区域设置有n1个光纤温度测点，n1＝3*a*k1，其中，a为定子绕组的并联支路数，k1为每相每支路上的光纤温度测点的数量，每个子区域的光纤温度测点的数量为n1/3；和/或

19、铁芯区域设置有n2个光纤温度测点，n2＝z*k2，其中，z为定子铁芯的槽数，k2为铁芯区域的温度测点系数，每个子区域内的光纤温度测点的数量为n2/3；和/或

20、汇流环区域设置有n3个光纤温度测点，n3＝3*a*k3，其中，a为定子绕组的并联支路数，k3为每相每支路上的测点数量；和/或

21、铁芯压指区域设置有n4个光纤温度测点，n4＝2*k4，其中，k4为铁芯压指区域的测点系数，每个子区域内的光纤温度测点的数量为n4/2。

22、在一些实施例中，

23、在每个监测区域的每个子区域中，周向相邻的任意两个光纤温度测点连接两个不同的解调仪。

24、在一些实施例中，

25、k1的取值为3、4、5、6；和/或

26、k2的取值为0.07-0.09；和/或

27、k3的取值为1、2；和/或

28、k4的取值为5、6、7、8。

29、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种温度测算方法，其特征在于，应用在前述任一实施例的用于定子的温度监测系统中，以测算故障测点的温度值；

30、方法包括：

31、基于故障测点的历史数据，确定故障测点的监测温度与工况的第一关联模型；

32、基于第一关联模型和当前时刻t1的工况，确定故障测点在当前时刻t1的温度粗算值t0(t1)；

33、基于故障测点的位置，确定邻近测点；

34、基于邻近测点的历史数据，确定邻近测点的监测温度与工况的第二关联模型；

35、基于第二关联模型，确定邻近测点在当前时刻t1的温度粗算值t1(t1)；

36、确定邻近测点的磨损系数k5＝t1’(t1)/t1(t1)，其中，t1’(t1)为邻近测点在当前时刻t1的实测温度值；

37、确定故障测点在当前时刻的温度测算值t0’(t1)＝k5*t0(t1)。

38、在一些实施例中，

39、工况包括机组的转速、励磁电流、励磁电压、定子电流、空冷器冷风平均温度、空冷器热风平均温度。

40、在一些实施例中，

41、基于故障测点的位置，确定邻近测点包括：

42、在同一子区域中，确定与故障测点距离最近且没有故障的光纤温度测点为邻近测点。

43、本申请提出的温度监测系统用于监测发电机定子的温度。由于发电机定子中需要监测温度的结构数量较多，本申请的温度监测系统的解调仪和光纤温度测点之间采用一对多的方式连接，一台解调仪可以解调出多个光纤温度测点采集的温度信号，从而节省了解调仪的数量，减小了温度监测系统的体积。

44、此外，温度监测系统在每一待监测结构上的多处布置有光纤温度测点，从而可以获取对应的待监测结构更准确更全面的温度信息。

45、每个解调仪在所有监测区域内均连接有光纤温度测点，因此，即使部分解调仪出现故障无法工作，温度监测系统也能获取每个待监测部件的部分温度信息。

46、本申请提出的温度测算方法用于前述温度监测系统中，利用故障测点的历史工况和历史温度建立第一关联模型，在第一关联模型的基础上利用实际工况参数得到故障测点的温度粗算值，再利用邻近测点的温度粗算值和实测温度值得到磨损系数，利用磨损系数修正故障测点的温度粗算值，最终可以得到故障测点较为准确的温度测算值。因此，即使部分光纤温度测点和/或解调仪故障，仍可以通过本申请的温度测算方法得到定子各结构较为准确的温度值。

技术特征：

1.一种用于定子的温度监测系统，其特征在于，所述温度监测系统包括：

2.如权利要求1所述的用于定子的温度监测系统，其特征在于，

3.如权利要求2所述的用于定子的温度监测系统，其特征在于，

4.如权利要求3所述的用于定子的温度监测系统，其特征在于，

5.如权利要求4所述的用于定子的温度监测系统，其特征在于，

6.如权利要求5所述的用于定子的温度监测系统，其特征在于，

7.如权利要求5所述的用于定子的温度监测系统，其特征在于，

8.一种温度测算方法，其特征在于，应用在如权利要求2-6任一项所述的用于定子的温度监测系统中，以测算故障测点的温度值；

9.如权利要求8所述的温度测算方法，其特征在于，

10.如权利要求8所述的温度测算方法，其特征在于，

技术总结
本发明实施例公开了用于定子的温度监测系统及温度测算方法。温度监测系统包括：多个监测区域，对应定子的不同结构；多个光纤温度测点，分布于多个监测区域内；N个解调仪，N为大于等于2的整数；每个解调仪在每个监测区域内连接有至少一个光纤温度测点。方法包括：确定故障测点的监测温度与工况的第一关联模型，再基于当前时刻的工况，确定故障测点的温度粗算值；确定邻近测点的监测温度与工况的第二关联模型；再确定邻近测点的温度粗算值；确定邻近测点的温度粗算值与温度实际值的磨损系数；基于磨损系数确定故障测点在当前时刻的温度测算值。本申请的有益效果是提高了温度监测系统的稳定性和可靠性。

技术研发人员：乔海山,高涛,刘云平,三梅英,杨云峰,梅人杰,林全,侯佩佩,薛宁,权统,赵社强,蒋维,张龙飞
受保护的技术使用者：青海黄河上游水电开发有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31