[发明专利]发电机气隙监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种发电机气隙监测系统及监测方法，涉及电力系统领域。该发电机气隙监测系统包括：设置在定子和转子之间的光传导器件；与光传导器件连接的光源，光源向光传导器件输入光信号；与光传导器件连接的光检测装置，光检测装置接收并检测光传导器件输出的光信号；与光检测装置连接的处理器，处理器基于光传导器件输出的光信号确定发电机气隙的状态参数。解决了气隙事故引起的对风力发电机的损坏的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种发电机气隙监测系统及监测方法。

背景技术

气隙结构是大型发电机中的重要构造，气隙的宽度、气隙中的形变或者温度的变化都会对发电机的性能造成严重影响。

例如，风力发电机是将风能转化为电能的设备，发电机包括定子和转子。发电机通常为外转子内定子结构，或者内转子外定子结构。图1为现有技术中的发电机的定子、转子以及气隙的结构示意图，如图1所示，为了保证转子11能够围绕定子10自由转动，防止定子和转子之间摩擦，损坏风力发电机，转子和定子之间保持有一定距离的气隙12。

在发电机工作运行时，由于发电机内部部件脱落、发热或载荷过大，导致定子或转子发生形变，定子和转子的相对位置会发生变化，使得定子和转子之间的气隙减小，甚至可能使定子和转子之间产生摩擦，从而产生定转子吸合故障，损坏定子和转子的表面，导致风力发电机损坏。

发明内容

本发明实施例提供了一种发电机气隙监测系统及监测方法，能够监测到发电机的气隙的状态参数情况，使得操作人员能够及时采取相应措施，避免对发电机的损坏。

第一方面，本发明实施例提供了一种发电机气隙监测系统，包括：设置在定子和转子之间的光传导器件；与光传导器件连接的光源，光源向光传导器件输入光信号；与光传导器件连接的光检测装置，光检测装置接收并检测光传导器件输出的光信号；与光检测装置连接的处理器，处理器基于光传导器件输出的光信号确定发电机气隙的状态参数。

在第一方面的一些实施例中，光传导器件包括光纤光栅组件，光纤光栅组件包括串联设置的一组或多组光栅；光检测装置检测光纤光栅组件中各组光栅反射输出的光信号；处理器根据光纤光栅组件的输入光信号与各组光栅反射输出的光信号的差别计算发电机气隙的状态参数。

在第一方面的一些实施例中，光源包括主光源和备光源，主光源和备光源分别连接至光纤光栅组件的两端；光检测装置连接至光纤光栅组件的两端；系统还包括与处理器连接的切换控制装置；其中，光检测装置检测光纤光栅组件反射输出的主光信号，在处理器根据主光信号确定光纤光栅组件出现断点的情况下，切换控制器控制主光源和/或备光源切换工作状态。

在第一方面的一些实施例中，在光检测装置检测到部分光栅反射输出的主光信号的情况下，切换控制器控制备光源切换为工作状态；主光源和备光源分别从光纤光栅组件的两端输入光信号；光检测装置从光纤光栅组件的两端分别接收断点两侧的光栅反射输出的主光信号和备光信号。

在第一方面的一些实施例中，光传导器件包括光纤；光检测装置检测光纤输出的光信号的强度；处理器基于光纤输出的光信号的强度判断发电机气隙的当前宽度。

在第一方面的一些实施例中，发电机气隙的状态参数包括下列各项中的至少一项：气隙温度、气隙宽度、定子受到的应力、转子受到的应力、定子形变量、转子形变量。

在第一方面的一些实施例中，系统还包括设置在转子或定子外表面上的一个或一个以上的凸起，凸起上设置有凹槽，其中，凸起的高度小于气隙的标准宽度；光传导器件设置在凹槽中。

在第一方面的一些实施例中，光传导器件的直径大于凹槽的深度。

在第一方面的一些实施例中，凸起沿转子或定子的圆周周向设置，或者凸起沿转子或定子转动轴延伸方向设置。