一种水轮发电机温度场可视化监控系统及其构建方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水轮发电机温度场可视化监控系统及其构建方法，属于测量技术领域。该水轮发电机温度场可视化监控系统，包括温度传感器、数据采集存储器和电厂计算机监控系统；温度传感器安装在水轮发电机定子、转子、轴承及其空冷机上，温度传感器上的数据通过数据采集存储器连接电厂计算机监控系统；电厂计算机监控系统由离散数据清洗模块、故障点分析模块、离散数据可视化处理模块和可视化终端界面组成。本系统利用实测数据重构水轮发电机实时温度场，可实现对机组任意视觉的温度监控，在实现发电机状态监测的同时，可进一步用于故障诊断和预警系统。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮发电机温度场可视化监控系统及其构建方法
本专利技术涉及一种水轮发电机温度场可视化监控系统及其构建方法，属于测量

技术介绍
水轮发电机是水电站的核心设备，承担着我国发电约18%的发电量，其发电机温度是衡量机组运行状况的重要指标。现有的水轮发电机具有的温度监测系统仅提供简单的数字显示界面和报警功能，无法实现对发电机内整个温度场任意视觉的温度监控，现场操作人员很难直观地判断发电机的运行状况，且很少对运行过程中的产生的故障数据进行存储和事后分析。水轮发电机是一种旋转设备，其中主轴带着转子旋转，因此，转子的温度传感器引线难以引出。公告号为CN207528368U，名为“水轮发电机转子无线测温系统”的技术专利，公开了一种水轮发电机转子智能无线测温系统，其目的在于对转子的温度变化进行有效的全天候实时监测、调控，保障机组的运行安全。申请号CN110081993B,名为“一种空间温度可视化监测系统及其构建方法”的专利技术专利，公开了一种空间温度可视化监测系统，在实现高精度实时远程监测的同时，还将实现离散数据的可视化，三维动态监测被测环境温度变化的功能。然而，目前还没有完整有效的水轮发电机温度场可视化监控系统。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种水轮发电机温度场可视化监控系统及其构建方法。本专利技术通过以下技术方案实现。一种水轮发电机温度场可视化监控系统，包括温度传感器、数据采集存储器和电厂计算机监控系统；所述温度传感器安装在水轮发电机定子、转子、轴承及其空冷机上，温度传感器上的数据通过数据采集存储器连接电厂计算机监控系统；电厂计算机监控系统由离散数据清洗模块、故障点分析模块、离散数据可视化处理模块和可视化终端界面组成；所述离散数据清洗模块用于去除超过仪表本身限制或故障引起的脏数据，并用算法填补缺失数据；所述故障点分析模块用于存入机组运行中发生的各种故障数据，可作为今后检修的依据，分析其故障原因，进一步提高发电机运行效率；所述离散数据可视化处理模块根据离散数据清洗模块清理出来的已知的温度数据对未知区域的温度数据进行合理推求；所述可视化终端界面用于对水轮发电机上进行合理推求的温度场任意视觉的温度监控。一种水轮发电机温度场可视化监控系统的构建方法，其步骤包括：步骤1、根据实际发电机数据进行三维建模，通过温度仿真软件、工程实际运行状况及文献总结获取水轮发电机温度场热源分布特征；步骤2、根据步骤1得到的水轮发电机温度场热源分布特征，合理布置温度传感器，每一个温度传感器作为一个温度采集终端节点，并在三维模型中将节点编号与三维坐标对应；步骤3、将步骤2的每一个温度传感器上的温度数据传输到数据采集存储器，并传递给电厂计算机监控系统；步骤4、电厂计算机监控系统对步骤3中的温度数据进行清洗、故障点分析和可视化处理，最终可看到实时变化的全方位立体的发电机温度场。所述步骤4中电厂计算机监控系统对步骤3中的温度数据进行清洗、故障点分析和可视化处理，具体过程为：（4-1）缺失值的判定：通过离散数据清洗模块将温度数据识别出有三维坐标而没有温度数据的节点，存入故障点分析模块；（4-2）缺失值的填充：离散数据清洗模块通过周围测点温度，利用不同的算法来拟合出缺失值；（4-3）异常值的检测：每种类型的温度传感器都有其测量的范围，超出范围的温度数据都为异常数据，异常数据在插值前需识别出来，删除该点异常数据，并存入故障点分析模块；离散数据清洗模块对于超过机组运行的限制温度但在传感器限制范围内的温度，也需将其识别并存入故障点分析模块；（4-4）异常值的处理：标记出该节点位置，并通过周围测点温度拟合出该节点温度数据；（4-5）将步骤（4-1）至（4-4）处理后的温度数据输入离散数据可视化处理模块，通过利用空间组合插值算法对三维模型内进行插值计算，得到模型中所有坐标位置的温度值，设置对应的颜色表，不同的温度对应不同的颜色，并通过可视化终端界面看到实时变化的全方位立体的发电机温度场。所述可视化终端界面的温度场能进行平移、缩放、旋转显示多角度查看。本专利技术的有益效果是：（1）可视化程度高，通过该界面，现场操作人员可对水轮发电机定转子、轴承及其空冷机的温度分布进行全方位、多角度地监控，直观地判断发电机内的运行状况。（2）可视化时效高。采用的插值算法计算效率较高，可满足水电站实时动态显示三维温度分布图的要求。（3）界面数据可信度高。采用的数据清洗程序能有效降低脏数据对可视化界面的负面影响。（4）故障数据存底。本系统将机组运行中发生的各种故障数据均存入故障点分析模块，可作为检修的依据，分析故障原因，进一步提高发电机运行效率。附图说明图1是本专利技术水轮发电机温度场可视化监控系统结构框图；图2是本专利技术水轮发电机温度场可视化监控系统构建方法流程图；图3是本专利技术可视化终端界面图；图4是本专利技术温度场仿真结果图；图5是本专利技术插值计算彩色云图；图6是本专利技术故障点显示图。图中：1-温度传感器，2-数据采集存储器，3-电厂计算机监控系统。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，该水轮发电机温度场可视化监控系统，包括温度传感器、数据采集存储器和电厂计算机监控系统；所述温度传感器安装在水轮发电机定转子、轴承及其空冷机上，温度传感器上的数据通过数据采集存储器连接电厂计算机监控系统；电厂计算机监控系统由离散数据清洗模块、故障点分析模块、离散数据可视化处理模块和可视化终端界面组成；所述离散数据清洗模块用于去除超过仪表本身限制或故障引起的脏数据，并用算法填补缺失数据；所述故障点分析模块用于存入机组运行中发生的各种故障数据，可作为今后检修的依据，分析其故障原因，进一步提高发电机运行效率；所述离散数据可视化处理模块根据离散数据清洗模块清理出来的已知的温度数据对未知区域的温度数据进行合理推求；所述可视化终端界面用于对水轮发电机上进行合理推求的温度场任意视觉的温度监控。如图2所示，该水轮发电机温度场可视化监控系统的构建方法，其步骤包括：步骤1、根据实际发电机数据利用三维建模软件soildworks进行三维建模（型号为SF55-10/740混流式水轮发电机实际数据如下表1），通过温度仿真软件（温度场仿真结果如图4所示）、工程实际运行状况及文献总结获取水轮发电机温度场热源分布特征；表1发电机的基本参数参数数值参数数值额定功率/kw55定子铁芯外径/mm740额定电压/V400铁芯轴向长度/mm220气隙/mm10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水轮发电机温度场可视化监控系统，其特征在于：包括温度传感器、数据采集存储器和电厂计算机监控系统；/n所述温度传感器安装在水轮发电机定子、转子、轴承及其空冷机上，温度传感器上的数据通过数据采集存储器连接电厂计算机监控系统；/n电厂计算机监控系统由离散数据清洗模块、故障点分析模块、离散数据可视化处理模块和可视化终端界面组成；/n所述离散数据清洗模块用于去除超过仪表本身限制或故障引起的脏数据，并用算法填补缺失数据；/n所述故障点分析模块用于存入机组运行中发生的各种故障数据，可作为今后检修的依据，分析其故障原因，进一步提高发电机运行效率；/n所述离散数据可视化处理模块是根据离散数据清洗模块清理出来的已知的温度数据，再对未知区域的温度数据进行合理推求；/n所述可视化终端界面用于对水轮发电机上进行任意视觉的温度场监控。/n

【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机温度场可视化监控系统，其特征在于：包括温度传感器、数据采集存储器和电厂计算机监控系统；
所述温度传感器安装在水轮发电机定子、转子、轴承及其空冷机上，温度传感器上的数据通过数据采集存储器连接电厂计算机监控系统；
电厂计算机监控系统由离散数据清洗模块、故障点分析模块、离散数据可视化处理模块和可视化终端界面组成；
所述离散数据清洗模块用于去除超过仪表本身限制或故障引起的脏数据，并用算法填补缺失数据；
所述故障点分析模块用于存入机组运行中发生的各种故障数据，可作为今后检修的依据，分析其故障原因，进一步提高发电机运行效率；
所述离散数据可视化处理模块是根据离散数据清洗模块清理出来的已知的温度数据，再对未知区域的温度数据进行合理推求；
所述可视化终端界面用于对水轮发电机上进行任意视觉的温度场监控。


2.一种根据权利要求1所述的水轮发电机温度场可视化监控系统的构建方法，其特征在于步骤包括：
步骤1、根据实际发电机数据进行三维建模，通过温度仿真软件、工程实际运行状况及文献总结获取水轮发电机温度场热源分布特征；
步骤2、根据步骤1得到的水轮发电机温度场热源分布特征，合理布置温度传感器，每一个温度传感器作为一个温度采集终端节点，并在三维模型中将节点编号与三维坐标对应；
步骤3、将步骤2的每一个温度传感器上的温度数据传输到数据采集存储器，并传递给电厂计算机监控系统；
步骤4、电厂计算机监控系统对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞霏，曾云，钱晶，陈家焕，吴梦圆，郭志成，何超，王伟，于磊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53