一种核电站发电机定子绕组的温度监测方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于百万千瓦级压水堆核电站控制领域，提供核电站发电机定子绕组的温度监测方法和系统，该方法包括：采集发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数；根据发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数，将发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行工况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值。本发明提供的方法消除了发电机运行工况对定子线棒的出水温度的影响，使得监测到的各定子线棒的温度更真实、准确的反映了各定子线棒的实际温度状态，可以及时、准确的监测到发电机定子绕组的热故障。
【专利说明】—种核电站发电机定子绕组的温度监测方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及百万千瓦级压水堆核电站控制领域，尤其涉及一种核电站发电机定子绕组的温度监测方法和系统。
【背景技术】
[0002]在百万千瓦级压水堆核电站中发电机是一种关键设备，而发电机定子绕组是发电机的核心部件，发电机定子绕组一般包含多个定子线棒。而发电机定子绕组存在的问题主要是温度问题。特别是在核电控制领域，由于核电站对安全性要求极高，因此，为了满足核电站对于安全性的极高要求，有必要对核电站中使用的发电机的定子绕组的温度进行监测。
[0003]但核电站中使用的发电机定子绕组的温度与有功功率、无功功率、定子电流、定子冷却水的进水温度等多个运行参数有关，还与发电机的运行工况也有关。在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(如机械能、光能、热能)的电功率。无功功率是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。无功功率不对外作功，而是转变为其他形式的能量。
[0004]由于发电机的运行工况千变万化，对应的，需要对与发电机的各种运行工况对应的无数个发电机定子绕组的定子线棒的出水温度进行监测，因此，对核电站中使用的发电机定子绕组的温度进行监测存在诸多困难。且由于发电机定子绕组的温度与发电机的运行工况有关，使得监测出的定子线棒的温度曲线将随着发电机的运行工况的变化而变化，从而使得监测出的发电机定子绕组的温度无法真实、准确的反映发电机定子绕组的实际的热状态，进一步导致发电机故障排查困难，给核电站带来极大的安全隐患和经济损失。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种核电站发电机定子绕组的温度监测方法，以解决现有的温度监测方法监测到的温度无法真实、准确的反映发电机定子绕组的实际的热状态的问题。
[0006]本发明是这样实现的，一种核电站发电机定子绕组的温度监测方法，所述发电机定子绕组包括若干根定子线棒，所述方法包括:
[0007]采集发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数，所述定子线棒的运行参数包括定子线棒的出水温度、定子线棒的入水温度、发电机有功功率和发电机无功功率；
[0008]根据采集的发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数，将采集到的发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行工况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值；
[0009]展示所述发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值。
[0010]本发明的另一目的在于提供一种核电站发电机定子绕组的温度监测系统，所述发电机定子绕组包括若干根定子线棒，所述系统包括:[0011]采集单元，用于采集发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数，所述定子线棒的运行參数包括定子线棒的出水温度、定子线棒的入水温度、发电机有功功率和发电机无功功率；
[0012]映射単元，用于根据采集的发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数，将采集到的发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值；
[0013]展示単元，用于展示所述发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值。
[0014]在本发明中，通过将采集到的发电机各种运行エ况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到发电机各种运行エ况下定子线棒的出水温度映射值，并展示该发电机各种运行エ况下定子线棒的出水温度映射值，从而消除了发电机运行エ况对发电机定子绕组包括的各定子线棒的出水温度的影响，使得监测到的发电机定子绕组包括的各定子线棒的温度更真实、准确的反映了发电机定子绕组的各定子线棒的实际温度状态，可以及时、准确的监测到发电机定子绕组的热故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例提供的核电站发电机定子绕组的温度监测方法的实现流程图；
[0016]图2是本发明实施例提供的核电站发电机定子绕组的结构示意图；
[0017]图3是本发明实施例提供的图2中的串联水回路和并联水回路的简化示意图；
[0018]图4是本发明实施例提供的核电站运行期间得到的定子线棒的温度趋势对比图；
[0019]图5是本发明另ー实施例提供的核电站发电机定子绕组的温度的监测方法的实现流程图；
[0020]图6是本发明实施例提供的定子线棒的堵塞率的展示示意图；
[0021]图7是本发明另ー实施例提供的核电站发电机定子绕组的温度的监测方法的实现流程图；
[0022]图8本发明实施例提供的发电机定子绕组包括的部分定子线棒的堵塞系数随时间的变化趋势示意图；
[0023]图9是本发明实施例提供的核电站发电机定子绕组的温度监测系统的结构框图。【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]在本发明实施例中，采集发电机各种运行エ况下发电机定子绕组包括的各定子线棒的运行參数，根据采集的发电机各种运行エ况下发电机定子绕组包括的各定子线棒的运行參数将发电机定子绕组包括的各定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下的出水温度，从而消除了发电机运行エ况对发电机定子绕组包括的各定子线棒的出水温度的影响，使得监测到的发电机定子绕组包括的各定子线棒的温度更真实、准确的反映了发电机定子绕组的各定子线棒的实际温度状态。[0026]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0027]图1示出了本发明实施例提供的核电站发电机定子绕组的温度监测方法的实现流程，详述如下:
[0028]S101，采集发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数。
[0029]其中定子线棒的运行参数包括但不限于定子线棒的出水温度、定子线棒的入水温度、发电机有功功率和发电机无功功率等。
[0030]在本实施例中，采集发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数具体可以为采集发电机各种运行工况下定子线棒的运行参数。
[0031 ] 在本实施例中，可以通过设置在发电机的出水集水环上的各温度传感器采集发电机定子绕组包括的各定子线棒的出水温度。
[0032]请参阅图2，为本发明实施例提供的核电站发电机定子绕组的结构示意图。核电站发电机定子绕组采用三相双层短距分布绕组，每个线圈包括两个单匝杆式条形线棒，在端部线鼻处焊接成一个整线圈。每相绕组包含若干个线圈，采用2个支路，三相接成双Y形。线圈的进水集水环与出水集水环均安装在发电机汽侧，共48支出水。发电机定子绕组的水路分为两类。一类是串联水支路，冷却水自汽侧入水集水环进入，冷却两根定子线棒后汇集至汽侧出水集水环流出，串联水支路共计36条支路。另一类为并联水回路，冷却水自励侧中性点或出线进入，冷却一根定子线棒后汇集至汽侧出水集水环流出，并联水回路共计12条支路。其中温度传感器可以设置在发电机的出水集水环上，通过该温度传感器采集发电机定子绕组包含的各定子线棒的出水温度。针对发电机定子绕组包含的各定子线棒，可以均设置一对应的温度传感器，通过该温度传感器即可采集对应的定子线棒的出水温度。但图2所示的核电站发电机定子绕组的结构仅是提供一种结构示意，核电站发电机定子绕组的结构不以上述图2所示为限，核电站发电机定子绕组的结构还可以为其他任意结构。
[0033]为了更为清楚的说明通过温度传感器采集发电机定子绕组包含的各定子线棒的出水温度的详细过程，请参阅图3，为本发明实施例提供的图2中的串联水回路和并联水回路的简化示意图。其中:
[0034]在并联水回路中，冷却水自发电机汽侧入水集水环11进入，冷却两根定子线棒12后汇集至汽侧出水集水环13流出。在并联水回路中，用于采集定子线棒的温度传感器可以设置于发电机的出水集水环上，通过该温度传感器即可采集该并联水回路中冷却两根定子线棒12后汇集至汽侧出水集水环13时的定子线棒的出水温度。
[0035]在串联水回路中，冷却水自励侧中性点或出线进入，冷却一根定子线棒12后汇集至汽侧出水集水环13流出。在串联水回路中，用于采集该串联水回路中的定子线棒的温度传感器可以设置于发电机的出水集水环上，通过该温度传感器即可采集该串联水回路中冷却一根定子线棒12后汇集至汽侧出水集水环13时的定子线棒的出水温度。
[0036]采集发电机定子绕组包括的各定子线棒的入水温度、发电机有功功率、发电机无功功率的具体过程为现有技术，在此不再赘述。
[0037]以上描述的发电机定子绕组包括的各定子线棒的运行参数的具体采集过程仅是本发明实施例提供的一种具体的示例，但发电机定子绕组包括的各定子线棒的运行参数的采集过程不以上述示例为限，还可以采用现有技术提供的任意一种采集方式来采集发电机各种运行工况下发电机定子绕组包括的各定子线棒的运行参数。[0038]S102，根据采集的发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数，将采集到的发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值。
[0039]为了便于说明，后续将映射得到的发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度称为定子线棒的出水温度映射值。
[0040]其中发电机基准运行エ况可以根据需要任意设置，如将基准运行エ况设置为满足如下条件的エ况:发电机有功功率为984兆瓦(MW)，发电机无功功率为100MW，定子线棒的入水温度为43度。上述发电机基准运行エ况的设置仅是ー种示例，发电机基准运行エ况的设置不以上述举例说明为限。
[0041]在本实施例中，根据在发电机各种运行エ况下采集的定子线棒的运行參数，将在发电机每种运行エ况下采集到的定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到定子线棒的出水温度映射值的具体过程如下:
[0042]A、获取发电机某运行エ况下的定子线棒的温差。其中发电机某运行エ况下的定子线棒的温差是指发电机该运行エ况下采集到的定子线棒的出水温度与定子线棒的入水温度之差。
[0043]B、获取功率的比值。其中功率的比值是指发电机有功功率基准值和发电机无功功率基准值的平方和与发电机某运行エ况下采集到的发电机有功功率和发电机无功功率的平方和的比值。
[0044]C、将发电机某运行エ况下的定子线棒的温差与功率的比值之积加上定子线棒入水温度基准值确定为定子线棒的出水温度映射值。
[0045]上述映射过程用 公式表述如下，该映射公式仅是映射的其中ー种示例，具体的映射方式不以下述映射公式为限，还可以采用现有技术提供的任意ー种映射手段将在发电机每种运行エ况下采集到的定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到定子线棒的出水温度映射值:
【权利要求】
1.一种核电站发电机定子绕组的温度监测方法，所述发电机定子绕组包括若干根定子线棒，其特征在于，所述方法包括: 采集发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数，所述定子线棒的运行参数包括定子线棒的出水温度、定子线棒的入水温度、发电机有功功率和发电机无功功率； 根据采集的发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数，将采集到的发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行工况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值； 展示所述发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度，具体包括: 通过设置于发电机的出水集水环上的温度传感器采集发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采集的发电机当前运行工况下定子线棒的运行参数，将采集到的发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行工况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值，具体包括: 获取发电机当前运行工况下定子线棒的温差，所述发电机当前运行工况下定子线棒的温差为采集到的发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度与定子线棒的入水温度之差; 获取功率的比值，所述功率的比值为发电机有功功率基准值和发电机无功功率基准值的平方和，与采集到的发电机当前运行工况下发电机有功功率和发电机无功功率的平方和的比值； 将发电机当前运行工况下定子线棒的温差与功率的比值之积加上定子线棒入水温度基准值确定为发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 获取发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升，和发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升； 根据发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升和发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升确定定子线棒的堵塞率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，获取发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升，具体包括: 采集发电机初始运行工况·下定子线棒的运行参数； 根据采集到的发电机初始运行工况下定子线棒的运行参数，将采集到的发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行工况下定子线棒的出水温度，得到发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值； 将发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值与定子线棒入水温度基准值之差确定为发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升，具体包括:采集发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数； 根据采集到的发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数，将采集到的发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值； 将发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值与定子线棒入水温度基准值之差确定为发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值的温升。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在干，所述根据发电机初始运行エ况下定子线棒的出水温度映射值的温升和发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值的温升确定定子线棒的堵塞率，具体包括: 将发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值的温升与发电机初始运行エ况下定子线棒的出水温度映射值的温升之差和发电机初始运行エ况下定子线棒的出水温度映射值的温升的比值确定为定子线棒的堵塞率。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 展示各定子线棒的堵塞率。
9.如权利要求1至8任ー权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 采集不同时间段内定子线棒的运行參数； 根据采集的不同时间段内定子线棒的运行參数确定对应时间段内定子线棒的堵塞系数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据采集的不同时间段内定子线棒的运行參数确定对应时间段内定子线棒的堵塞系数，具体包括: 将采集的某时间段内定子线棒的温升，与发电机有功功率和发电机无功功率的平方和的比值确定为所述时间段内定子线棒的堵塞系数，所述某时间段内定子线棒的温升是指所述时间段内定子线棒的出水温度与所述时间段内定子线棒的入水温度之差。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 展示不同时间段内的定子线棒的堵塞系数。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤: 根据定子线棒的出水温度映射值的变化趋势、定子线棒的堵塞率、定子线棒的堵塞系数的变换趋势中的一种或者多种组合检测发电机定子绕组中出现异常的定子线棒。
13.如权利要求1至8任ー权利要求所述的方法，其特征在于，所述发电机基准运行エ况如下:定子线棒入水温度基准值为43度，发电机有功功率基准值为984兆瓦，发电机无功功率基准值为100。
14.一种核电站发电机定子绕组的温度监测系统，所述发电机定子绕组包括若干根定子线棒，其特征在于，所述系统包括: 采集单元，用于采集发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数，所述定子线棒的运行參数包括定子线棒的出水温度、定子线棒的入水温度、发电机有功功率和发电机无功功率； 映射単元，用于根据采集的发电机当前运行エ况下定子线棒的运行參数，将采集到的发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射为发电机基准运行エ况下定子线棒的出水温度，得到发电机当前运行エ况下定子线棒的出水温度映射值；温度展示单元，用于展示所述发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述映射单元包括: 温差获取模块，用于获取发电机当前运行工况下定子线棒的温差，所述发电机当前运行工况下定子线棒的温差为采集到的发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度与定子线棒的入水温度之差； 功率比值获取模块，用于获取功率的比值，所述功率的比值为发电机有功功率基准值和发电机无功功率基准值的平方和，与采集到的发电机当前运行工况下发电机有功功率和发电机无功功率的平方和的比值； 映射值确定模块，用于将发电机当前运行工况下定子线棒的温差与功率的比值之积加上定子线棒入水温度基准值确定为发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 温升获取单元，用于获取发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升，和发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升； 堵塞率获取单元，用于根据所述发电机初始运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升和发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升确定定子线棒的堵塞率。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述温升获取单元包括: 第一温升获取模块，用于将发电机初始运行工况下的定子线棒的出水温度映射值与定子线棒入水温 度基准值之差确定为发电机初始运行工况下的出水温度映射值的温升。
18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述温升获取单元还包括: 第二温升获取模块，用于将发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值与定子线棒入水温度基准值之差确定为发电机当前运行工况下定子线棒的出水温度映射值的温升。
19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述堵塞率获取单元具体用于将发电机当前运行工况下的定子线棒的出水温度映射值的温升与发电机初始运行工况下的定子线棒的出水温度映射值的温升之差和发电机初始运行工况下的定子线棒的出水温度映射值的温升的比值确定为定子线棒的堵塞率。
20.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 堵塞率展示单元，用于展示各定子线棒的堵塞率。
21.如权利要求14至20任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 堵塞系数获取单元，用于根据采集的不同时间段内定子线棒的运行参数确定对应时间段内定子线棒的堵塞系数。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述堵塞系数获取单元具体用于将采集的某时间段内定子线棒的温升与发电机有功功率和发电机无功功率的平方和的比值确定为所述时间段内定子线棒的堵塞系数，所述某时间段内定子线棒的温升是指所述时间段内定子线棒的出水温度与所述时间段内定子线棒的入水温度之差。
23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 堵塞系数展示单元，用于展示不同时间段内的定子线棒的堵塞系数。
24.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 异常检测单元，用于根据定子线棒的出水温度映射值的变化趋势、定子线棒的堵塞率、定子线棒的堵塞系数的变换趋势中的一种或者多种组合检测发电机定子绕组中出现异常的定子线棒。
25.如权利要求14至20任ー权利要求所述的系统，其特征在于，所述发电机基准运行エ况如下:定子线棒入水温度基准值为43度，发电机有功功率基准值为984兆瓦，发电机无功功率基准值为100。
【文档编号】G01K3/08GK103592040SQ201210289625
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】于庆斌, 夏玉秋, 宋波, 张小重, 刘志强, 田新华, 郭振武, 刘凯, 林沛 申请人:广东核电合营有限公司, 岭东核电有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司, 中国广东核电集团有限公司