[發明專利]一種燈泡貫流式水輪發電機阻尼繞組斷條故障在線監測方法

在審

• 申請號: 201710931116.0
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107764404A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 范鎮南;李沁堯
• 申請（專利權）人: 西華大學;成都市格林菲勒科技有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/28
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 劉凱

技術領域

本發明涉及發電機轉子溫度監測技術領域，具體為一種燈泡貫流式水輪發電機阻尼繞組斷條故障在線監測方法。

背景技術

作為一種開發利用低水頭、大流量水力資源的優良機組，燈泡貫流式水輪發電機在我國得到了長足發展與廣泛應用。但與此同時，許多此類機組，相繼發生一類阻尼繞組斷條新型故障，對機組和電網的安全穩定運行，造成了極為不利的影響。且特別值得重視的是，此類新型故障具有以下獨特性質：其一是斷裂的阻尼條均位于轉子磁極背風面附近區域，且一般從阻尼條中部斷裂，其二是斷裂的阻尼條具有明顯過熱熔化痕跡，其三是斷裂阻尼條附近區域的鐵芯（即阻尼條附近的極靴鐵芯）表面，亦呈現出明顯的過熱甚至發藍痕跡。為及時發現此類故障征兆，切實保障機組與電網運行安全，很有必要針對此類故障，實施征兆監測與預警工作。

然而截至目前，對于阻尼條及發電機轉子磁極溫度持續在線監測，仍然面臨以下關鍵難題：一是阻尼條位于磁極鐵芯內部，直接安裝測溫元件難度較大；二是即使能夠在阻尼條上直接安裝測溫元件，相關測溫設備的持續供電難以保證，以致難以可靠實現持續在線監測；三是發電機定轉子之間的氣隙中，存在著較強磁場，致使常規的溫度采樣或測量信號，難以完整可靠地從轉子傳輸到定子；四是如果阻尼條或附近鐵芯溫度過高，常常導致相關溫度傳感設備以及其他信號采用器件退化失效，五是當前轉子構件（含阻尼條）溫度直接測量費用相對較高。

傳統的發電機轉子溫度監測方法，多基于線圈繞組的電阻推算（即電阻法），通過其它數學模型來間接換算獲得發電機轉子的溫度數值，這種方法只有理論計算證明，缺乏實際的實驗手段來論證，且測試結果多為平均溫度，難以全面合理地反映轉子溫度的真實分布，更難以對此類故障多發阻尼條及其附近極靴鐵芯表面實施溫度準確在線監測。而對于此類新型燈泡貫流式發電機阻尼條過熱斷裂故障而言，過熱的阻尼條在發生斷裂以前，其本身劇烈發熱，將引起其附近極靴鐵芯表面過熱甚至發藍，因此，怎樣針對故障多發阻尼條及其附近極靴鐵芯表面（即每個磁極背風面附近區域阻尼條附近磁極鐵芯表面區域）溫度，準確便捷地實現溫度在線監測，成為此類故障監測與預警的關鍵技術所在。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種采用非接觸式在線測溫方式，可避免因電機鐵芯表面溫度過高引起的器件老化問題，并具有較強抗干擾能力，更高準確度的燈泡貫流式水輪發電機阻尼繞組斷條故障在線監測方法，技術方案如下：

一種燈泡貫流式水輪發電機阻尼繞組斷條故障在線監測方法，包括：

A.在發電機定子通風溝靠近氣隙一側安裝激光測距定位模塊和紅外測溫傳感器模塊；

B.通過激光測距定位模塊，結合轉速分析，分辨當前的轉子轉動位置，進而確定溫度監測區域轉動到紅外測溫傳感器模塊下方的時間段；

C.在該時間段，通過紅外測溫傳感器模塊對該區域進行連續溫度監測，再將采集到的紅外光譜轉換為數字信號發送至工控機；

D.根據紅外光譜特性建立數學模型，結合獲得的特定溫度監測區域的紅外光譜信號，實時獲取轉子的溫度信息。

進一步的，所述溫度監測區域為每個磁極背風面附近區域和阻尼條附近磁極鐵芯表面區域。

更進一步的，所述紅外測溫傳感器模塊的安裝方式為：沿著發電機軸向，從上游側到下游側，選擇若干個通風溝進行安裝，以同時監測溫度監測區域一條軸線上多個測點的溫度。

更進一步的，所述步驟C中紅外測溫傳感器模塊進行溫度監測的具體步驟為：通過光學信號探測部分接收入射的紅外線光束，并將其轉換為電信號；再通過信號整形及放大部分對電信號進行處理和幅值放大；最后經信號采集與裝換部分對模擬信號進行實時采集，并轉化成數字信號。