[发明专利]发电机转子绕组温度在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线监测发电机温度的方法，尤其涉及一种在线监测发电机转子绕组温度状况的方法。

背景技术

发电机转子绕组温度的高低，对发电机的安全稳定运行至关重要。目前在线监测发电机转子绕组温度的方法大致有以下三类：

第一类是在转子绕组上预埋测温元件，通过滑环或通过无线发射-接收方式来测量转子绕组温度，测量精度较高，但由于某些部件随转子一起旋转，实现难度较大。第二类是采用红外线非接触式测温，但红外探头镜片易受发电机内部灰尘、油污、水雾影响，效果较差，响应时间也较慢，应用较少。

第三类是通过转子绕组电压和电流算出转子绕组电阻，再依据电阻-温度关系曲线得到转子绕组温度，该方法较简单，也容易实现，相关专利文献也较多，但存在以下问题：

(1)为了测量方便，转子电压采集点大多取自励磁电源侧。由于转子绕组电阻很小(一般只有几十毫欧)，因此转子绕组外部回路电阻、碳刷电阻及其接触电阻对测量转子绕组电阻-温度的影响就较大。为此，有的文献通常将在某一温度下通过试验测得的外部回路电阻作为一个固定值减去。但转子外部回路的电流可以从零安培到几千安培变化，外部回路导体的发热程度受其回路电流大小的影响就不一样，即外部回路电阻随回路导体温度变化而变化，而且还要受环境温度的影响变化；同理，碳刷电阻及其接触电阻也会随转子绕组电流大小引起发热变化而变化，将碳刷电阻及其接触电阻也作为一个固定电阻值来减去，也存在缺陷。

还有的文献采用转子电压减去某一固定外部回路的电压降、某一固定碳刷的电压降来消除对转子绕组电阻-温度的影响。该方法更存在缺陷：即使不考虑外部回路和碳刷温度的影响，其电压也是随转子绕组电流大小变化而变化的。

还有的文献将碳刷电阻及其与滑环的接触电阻带来的温度影响，用一个固定的温度值来减去，缺乏依据，同样存在缺陷。

(2)有的文献要求在现场分别作停机状态和空载状态下的转子绕组电阻-温度测试，以得到转子绕组的电阻-温度线性曲线，其试验复杂、不方便，尤其是空载状态下的试验，需要很大的外加直流功率源。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种监测方法简单、监测精度高的发电机转子绕组温度在线监测方法。

为了实现上述目的，本发明方法如下：

1)直流励磁电源施加在转子绕组的碳刷组上，实时采集所述碳刷组之间的电压U_L、以及流经转子绕组的电流I_L，算出转子绕组的电阻R_L；

2)依据某一温度T_C所对应的转子绕组电阻R_C、以及转子绕组铜排材料电阻-温度系数α的定义，得到转子绕组的实时温度T_L＝(R_L-R_C)/(α×R₀)+T_C；其中，α为常数0.00393，R₀是所述某一温度T_C所对应的转子绕组电阻R_C换算为0℃时转子绕组的电阻值，R₀＝R_C/(1+α×T_C)。

本发明还可以通过以下方法实现：算出转子绕组的电阻值R_L后，依据转子绕组铜排材料电阻-温度系数α的定义、以及转子绕组铜排材料的电阻-温度曲线，得到转子绕组的实时温度T_L＝T_C×(R_L-R₀)/(R_C-R₀)；或者，算出转子绕组的电阻值R_L后，依据转子绕组铜排材料在电阻值为零欧时的电阻-温度曲线，得到转子绕组的实时温度值T_L＝(T_C+235)×R_L/R_C-235。

为了消除碳刷组电阻及其接触电阻对监测温度的影响，本发明还可以采用以下技术方案：