基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统及方法。在发电机定子铁芯外圆柱面上开有螺旋形槽，光纤安装在螺旋形槽内并通过密封件密封，螺旋形槽两端的密封件上设有监测点开口，密封件上沿定子铁芯高度方向间隔相同高度设有一监测点开口，光纤在各个监测点开口处测温。实时读取各个监测点的温度值并设定阀值温度、温度允许极值、温度标准差允许极值；然后根据温度值进行判断，设定危险等级进而进行报警。本发明采用螺旋式的光纤传感器，可全面立体地呈现定子不同高度的温度分布；对不同状况下发电机的运行采用不同的等级来区分对待，对于预防定子过热损坏具有很好的前景；并且系统电绝缘性能好，抗干扰能力强，灵敏度高。
【专利说明】基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度检测系统和检测方法，具体涉及到一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]国内外发电机，由于部件发热引起结构件严重变形，导致机组振动，危及电机运行安全的情况时有发生。因此，准确检测与研究电机各部件温升情况，将为今后电机高效、安全稳定运行奠定了坚实的基础。发电机的结构非常复杂，再加上转子旋转的作用，使得气体在定转子之间、或在定子和转子内的流动形态变得非常复杂。GB/T 7894-2009规定，水轮发电机定子铁芯允许的温升值为:B级85°C，F级105°C。因此，对发电机定子温度的检测是发电机运行状态是否正常的重要标志之一。
[0003]专利号为201110409944.0的《基于光纤传感器的风力发电机组火灾监控系统》介绍，包括:火灾探测模块、信号处理模块、控制处理模块以及监控模块；所述的火灾探测模块包括一路或多路探测通道，该探测通道为光纤传感器；所述的信号处理模块为探测模块采集数据的处理中心，为探测主机；所述的探测主机与一路或多路的光纤传感器相连；所述的控制处理模块为火灾处理控制中心，包括PC机、通信模块、火灾报警控制器、灭火系统及图像监控设备；所述的探测主机分别与PC机、图像监控设备以及火灾报警控制器相连；目前定子铁芯温度的检测主要是用检温计法，但是测得的温度比实际温度多数偏低，偏低的数值也随机而异。
[0004]目前检温探头和所述光纤传感器一般通常均匀地安装在定子铁芯的同一轴向上，不能全面立体地呈现定子铁芯不同高度的温度分布，当温度异常导致发电机不正常工作时，不能有效及时的显示报警。
【发明内容】
[0005]为了解决【背景技术】中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统及方法，系统电绝缘性能好、抗干扰能力强、灵敏度高。采用螺旋式的光纤布置方式，并且加以相应的检测方法，从而及时有效反映定子铁芯的温度变化，对于预防发电机过热损坏具有很好的前景。
[0006]本发明要解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0007]—、一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统:
[0008]发电机的定子铁芯上固定安装有光纤传感器，光纤传感器的检测信号通过信号处理模块传送到PC机，PC机连接报警装置在发电机定子铁芯外圆柱面上开有环绕定子铁芯一周的螺旋形槽，光纤安装在螺旋形槽内并通过密封件密封，螺旋形槽两端的密封件上设有监测点开口，密封件上沿定子铁芯高度方向间隔相同高度设有一监测点开口，光纤在各个监测点开口处测温。
[0009]所述的监测点开口的总数为6?15个。
[0010]所述的每个监测点开口处的光纤绕圈长度大于3m。
[0011 ] 所述的信号处理模块为信号解调器。
[0012]二、一种基于光纤传感器的发电机定子温度检测方法,包括:
[0013]I)采用以下系统检测:发电机的定子铁芯上固定安装有光纤传感器，光纤传感器的检测信号通过信号处理模块传送到PC机，PC机连接报警装置；在发电机定子铁芯外圆柱面上开有环绕定子铁芯一周的螺旋形槽，光纤安装在螺旋形槽内并通过密封件密封，螺旋形槽两端的密封件上设有监测点开口，密封件上沿定子铁芯高度方向间隔相同高度h设有一监测点开口，光纤在各个监测点开口处测温作为光纤传感器；
[0014]2)实时读取各个监测点的温度值Ai, Ai分别为Al，A2, A3...An,并设定阀值温度Tmax、温度允许极值a、温度标准差允许极值b ；
[0015]3)当各监测点的温度值Ai中一个或者一个以上的温度大于阀值温度Tmax，则设定为第一危险等级，报警装置进行报警，发电机停止工作；反之，如果IAiI STmax，则继续下一步骤；
[0016]4)如果?两足A1-An < a则继续下一步骤；如果不?两足A1-An <a，则设定为弟二危险等级，报警装置进行报警；
[0017]5)如果满足|4-4+1|<^7(k[l5n-1])则继续下一步骤；如果不满足
【权利要求】
1.一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统，发电机的定子铁芯(4)上固定安装有光纤传感器，光纤传感器的检测信号通过信号处理模块传送到PC机，PC机连接报警装置；其特征在于:在发电机定子铁芯(4)外圆柱面上开有环绕定子铁芯(4) 一周的螺旋形槽(3)，光纤(2)安装在螺旋形槽(3)内并通过密封件(5)密封，螺旋形槽(3)两端的密封件(5)上设有监测点(I)开口，密封件(5)上沿定子铁芯(4)高度方向间隔相同高度设有一监测点⑴开口，光纤⑵在各个监测点⑴开口处测温。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统，其特征在于:所述的监测点(I)开口的总数为6~15个。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统，其特征在于:所述的每个监测点(I)开口处的光纤(2)绕圈长度大于3m。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的发电机定子铁芯温度检测系统，其特征在于:所述的信号处理模块为信号解调器。
5.应用于权利要求1所述系统的一种基于光纤传感器的发电机定子温度检测方法，其特征在于包括: 1)采用以下系统检测:发电机的定子铁芯(4)上固定安装有光纤传感器，光纤传感器的检测信号通过信号处理模块传送到PC机，PC机连接报警装置；在发电机定子铁芯(4)外圆柱面上开有环绕定子铁芯(4) 一周的螺旋形槽，光纤(2)安装在螺旋形槽内并通过密封件(5)密封，螺旋形槽两端的密封件(5)上设有监测点(I)开口，密封件(5)上沿定子铁芯(4)高度方向间隔相同高度h设有一监测点⑴开口，光纤(2)在各个监测点⑴开口处测温作为光纤传感器； 2)实时读取各个监测点(I)的温度值Ai,Ai分别为Al，A2，A3...An，并设定阀值温度Tmax、温度允许极值a、温度标准差允许极值b ； 3)当各监测点(I)的温度值Ai中一个或者一个以上的温度大于阀值温度Tmax，则设定为第一危险等级，报警装置进行报警，发电机停止工作；反之，如果IAiI STmax，则继续下一步骤； 4)如果满足IA1-AnI≤a则继续下一步骤；如果不满足IA1-AnI≤a，则设定为第二危险等级，报警装置进行报警； 5)如果满足
则继续下一步骤；如果不满足
，则设定为第三危险等级，报警装置进行报警；
6)计算各个监测点温度值Ai的平均值
并计算温度值的方差
如果满足s，则表示发电机运行正常，报警装置不报警；如果不满足 S ≤ b则设定为第四危险等级，报警装置进行报警。
6.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感器的发电机定子温度检测方法,其特征在于:所述的定子铁芯的阀值温度为Tmax为90°C。
【文档编号】G01K11/32GK104180922SQ201410415002
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】陈乐 , 马东波, 吴燕明, 李桃, 富雅琼 申请人:中国计量学院