本發(fā)明涉及水利水電工程，具體涉及一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法。

背景技術(shù)：

1、水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量不斷增大，已達(dá)百萬(wàn)千瓦級(jí)，其電機(jī)溫升問(wèn)題如不能及時(shí)監(jiān)測(cè)處理，隨著溫度累積，隨時(shí)可能破壞絕緣，造成電氣故障停機(jī)，進(jìn)而引發(fā)較大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，水輪發(fā)電機(jī)組的溫度監(jiān)測(cè)和預(yù)警對(duì)排除機(jī)組故障隱患至關(guān)重要。

2、定子繞組為水輪發(fā)電機(jī)主要發(fā)熱部件之一，目前行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法是采用電阻式溫度檢測(cè)器resistive?temperature?detector,rtd，即在發(fā)電機(jī)繞組每支路中選取一槽安裝上、中、下三處電阻式溫度傳感器進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。但rtd測(cè)溫系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)少，屬于離散抽樣監(jiān)測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)定子繞組全部槽的溫度監(jiān)測(cè)。若繞組局部溫升異常發(fā)生絕緣故障，rtd測(cè)溫系統(tǒng)難以準(zhǔn)確找出故障點(diǎn)位置。同時(shí)，傳統(tǒng)rtd長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)精度損失大、故障率較高，若檢修更換，工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)，造成的停機(jī)損失高。因此亟需一種可連續(xù)測(cè)溫、實(shí)現(xiàn)故障定位、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性好的新型定子繞組測(cè)溫方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，基于裝設(shè)分布式光纖的溫度測(cè)量方法，以替代傳統(tǒng)的電阻式溫度檢測(cè)器，用于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的溫度監(jiān)測(cè)。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，使用測(cè)溫光纖作為分布式傳感器，同時(shí)進(jìn)行溫度傳感及數(shù)據(jù)傳輸,將封裝后的測(cè)溫光纖安裝在定子繞組線棒的層間墊條中，利用測(cè)溫光纖對(duì)定子線棒的溫度進(jìn)行傳感和數(shù)據(jù)傳導(dǎo)。

4、上述的測(cè)溫光纖信號(hào)輸入端與脈沖激光器連接，脈沖激光器與脈沖發(fā)生器進(jìn)行連接，測(cè)溫光纖的信號(hào)輸出端與拉曼過(guò)濾器連接，拉曼過(guò)濾器與光電轉(zhuǎn)換器連接，光電轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集器連接，脈沖發(fā)生器與數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)采集器與電站控制系統(tǒng)連接。

5、上述的數(shù)據(jù)采集器與lcd顯示器連接。

6、上述的測(cè)溫光纖采用聚四氟乙烯進(jìn)行封裝。

7、上述的測(cè)溫光纖在層間墊條采取回繞盤放。

8、上述的層間墊條中回繞盤放的測(cè)溫光纖縱向長(zhǎng)度為0.2米，每個(gè)層間墊條安裝的光纖長(zhǎng)度記為l。

9、上述的測(cè)溫光纖在水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中會(huì)實(shí)時(shí)測(cè)量定子繞組線棒的溫度，測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)光纖傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器進(jìn)行處理，通過(guò)散射光的拉曼比值來(lái)計(jì)算光纖上測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度。

10、上述的數(shù)據(jù)采集器將光電轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)進(jìn)行高速模數(shù)轉(zhuǎn)換和濾波處理，通過(guò)測(cè)量脈沖光源的回波時(shí)間，能夠確定光在光纖中的散射位置，進(jìn)而獲得待測(cè)溫度的空間分布信息，解調(diào)出的溫度信息送至數(shù)據(jù)采集器的顯示面板觀察，并在lcd顯示器上實(shí)時(shí)顯示溫度曲線。

11、上述的電站控制系統(tǒng)讀取溫度曲線上超過(guò)預(yù)設(shè)警戒值的橫坐標(biāo)x，通過(guò)計(jì)算值，符號(hào)表示向上取整，得到故障繞組線棒所在鐵芯槽的編號(hào)；進(jìn)一步的，通過(guò)公式x/l求得的余數(shù)，表示為該線棒具體故障部位距離光纖在對(duì)應(yīng)的層間墊條入端的光纖長(zhǎng)度。

12、上述的數(shù)據(jù)采集器的輸出信號(hào)接入電站控制系統(tǒng)，一旦監(jiān)測(cè)部位的溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的警戒值，系統(tǒng)將立即觸發(fā)報(bào)警或執(zhí)行停機(jī)操作，以保障發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

13、本發(fā)明提供的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，具有如下有益效果：

14、(1)傳統(tǒng)rtd測(cè)溫方法是離散點(diǎn)測(cè)量，而分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)中光纖既作為傳感元件也作為傳輸介質(zhì)，可以完整監(jiān)測(cè)區(qū)域各位置溫度，可進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)溫度分布監(jiān)測(cè)和熱源定位。

15、(2)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)定子繞組全部位測(cè)溫，當(dāng)繞組局部溫升異常產(chǎn)生絕緣故障時(shí)，可以更準(zhǔn)確定位故障位置。

16、(3)所采用的測(cè)溫材料不同，相比傳統(tǒng)的rtd金屬測(cè)量材料，光纖本身具有絕緣性，且不受電磁干擾的影響，適合在高溫高壓的工作環(huán)境中使用，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性更好。(4)光纖斷面尺寸小、所需的封裝材料更少，可緊貼繞組線棒，溫度測(cè)量更準(zhǔn)確。

技術(shù)特征：

1.一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，使用測(cè)溫光纖(4)作為分布式傳感器，同時(shí)進(jìn)行溫度傳感及數(shù)據(jù)傳輸,將封裝后的測(cè)溫光纖(4)安裝在定子繞組線棒(1)的層間墊條(2)中，利用測(cè)溫光纖(4)對(duì)定子線棒的溫度進(jìn)行傳感和數(shù)據(jù)傳導(dǎo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的測(cè)溫光纖(4)信號(hào)輸入端與脈沖激光器連接，脈沖激光器與脈沖發(fā)生器進(jìn)行連接，測(cè)溫光纖(4)的信號(hào)輸出端與拉曼過(guò)濾器連接，拉曼過(guò)濾器與光電轉(zhuǎn)換器連接，光電轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集器連接，脈沖發(fā)生器與數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)采集器與電站控制系統(tǒng)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集器與lcd顯示器連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的測(cè)溫光纖(4)采用聚四氟乙烯進(jìn)行封裝。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的測(cè)溫光纖(4)在層間墊條(2)采取回繞盤放。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的層間墊條(2)中回繞盤放的測(cè)溫光纖(4)縱向長(zhǎng)度為0.2米，每個(gè)層間墊條(2)安裝的光纖長(zhǎng)度記為l。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的測(cè)溫光纖(4)在水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中會(huì)實(shí)時(shí)測(cè)量定子繞組線棒(1)的溫度，測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)光纖傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器進(jìn)行處理，通過(guò)散射光的拉曼比值來(lái)計(jì)算光纖上測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集器將光電轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和濾波處理，通過(guò)測(cè)量脈沖光源的回波時(shí)間，能夠確定光在光纖中的散射位置，進(jìn)而獲得待測(cè)溫度的空間分布信息，解調(diào)出的溫度信息送至數(shù)據(jù)采集器的顯示面板觀察，并在lcd顯示器上實(shí)時(shí)顯示溫度曲線。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的電站控制系統(tǒng)讀取溫度曲線上超過(guò)預(yù)設(shè)警戒值的橫坐標(biāo)x，通過(guò)計(jì)算值，符號(hào)表示向上取整，得到故障繞組線棒所在鐵芯槽的編號(hào)；進(jìn)一步的，通過(guò)公式x/l求得的余數(shù)，表示為該線棒具體故障部位距離光纖在對(duì)應(yīng)的層間墊條入端的光纖長(zhǎng)度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集器的輸出信號(hào)接入電站控制系統(tǒng)，一旦監(jiān)測(cè)部位的溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的警戒值，系統(tǒng)將立即觸發(fā)報(bào)警或執(zhí)行停機(jī)操作，以保障發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

技術(shù)總結(jié)
一種水輪發(fā)電機(jī)組定子繞組測(cè)溫方法，使用測(cè)溫光纖作為分布式傳感器，同時(shí)進(jìn)行溫度傳感及數(shù)據(jù)傳輸,將封裝后的測(cè)溫光纖安裝在定子繞組線棒的層間墊條中，測(cè)溫光纖信號(hào)輸入端與脈沖激光器連接，脈沖激光器與脈沖發(fā)生器進(jìn)行連接，測(cè)溫光纖的信號(hào)輸出端與拉曼過(guò)濾器連接，脈沖發(fā)生器和拉曼過(guò)濾器與數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)采集器與電站控制系統(tǒng)連接。分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)中光纖既作為傳感元件也作為傳輸介質(zhì)，可以完整監(jiān)測(cè)區(qū)域各位置溫度，可進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)溫度分布監(jiān)測(cè)和熱源定位。當(dāng)繞組局部溫升異常產(chǎn)生絕緣故障時(shí)，可更準(zhǔn)確定位故障位置。光纖具有絕緣性，且不受電磁干擾的影響，適合在高溫高壓的工作環(huán)境中使用，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性更好。

技術(shù)研發(fā)人員：羅建鋒,陳翔,王道斌,祝童童,周小曉,邵國(guó)衛(wèi),徐曉煉,董超,葉茂,王澳華,汪正,汪夢(mèng)歸,劉強(qiáng),谷齊敏,余剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)三峽建工（集團(tuán)）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8