发电机转子温度监测算法的研究与实现

　　大型发电机组中转子的温度是发电机运行的重要监视参数。研究了基于励磁电流的发电机转子温度间接测量算法，分析了相关因素及其物理方程。结合工厂试验数据，给出了发电机转子温度间接测量算法流程。利用DCS系统二层处理单元(PU)进行二次程序开发，实现循环迭代的复杂算法，通过人机界面监测显示转子的温度。实践证明，该算法在某核电新建工程中实现了基于DCS的发电机转子温度在线连续监测功能，应用效果良好。

　　引言

　　大型发电机转子的温度是发电机安全运行的重要监视参数。其测量方法分为直接测量法和间接测量法。由于发电机为高速旋转部件，采用转子线圈内埋人电阻的直接测温法在工艺实现上很困难，且给发电机的安全稳定运行带来隐患川。国内有学者提出基于红外热敏器件的非接触式测温和基于GaAS晶体温敏元件的光测量技术等方法，但此类技术受限于传感器自身特性以及工作环境的电磁干扰等因素，因此，大多还处在试验研究阶段，并未在发电机转子测温领域成熟应用。

　　大多大型发电机组采用通过获取转子阻值进而通过计算得到转子温度的间接监测方法。按监测原理，间接测温法包括三种典型间接测量技术：测磁传感器一电压测量法，工况分析推算法以及转子温度/励磁电流间接计算法。方法一须安装测磁传感器测量转子电压和转子电流;方法二一般利用励磁系统的精确计算软件进行推算;方法三以工厂试验数据为依据，通过计算获得转子温度。本文将介绍方法三在某核电新建工程上基于全厂 DCS的实现方案。

　　一、转子温度算法模型

　　1.1 发电机励磁机组简介

　　发电机励磁系统是根据发电机电压和负荷，按给定规律调整励磁电流，维持发电机端电压为给定水平，合理分配并列运行机组的无功;在发电机及电力系统发生故障时，通过强行增磁减磁防止事态扩大，维持电力系统稳定。随着发电装机容量不断增大，发电机励磁越来越重要。600MW及以上大型发电机组励磁方式主要分有刷励磁和无刷励磁两种。发电机转子滑环还火问题制约了有刷励磁在大型发电机组的应用，百万千瓦以上的大机组一般采用无刷励磁系统。某核电新建工程采用了东方电气&阿尔斯通TAI100-78型的发电机组，其额定功率为1300MW，额定电压为24kV，配以TKJ16745的无刷励磁系统。

　　1.2转子温度的计算

　　发电机转子温度计算与发电机励磁系统的励磁电流、发电机氢气温度和氢气压力有关。励磁电流越大，转子线圈的电压越高，进而产生的热量越多，转子温升越高;发电机转子采用氢气冷却方式，转子温度会随着氢气温度升高而升高;氢压越高，氢循环冷却效果越好，转子发热产生的热量被及时带走，故氢压越高，转子温升越小。