获取发电机定子绕组温度的方法、装置和电子设备

技术领域

本申请涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种获取发电机定子绕组温度的方法、装置、电子设备和介质。

背景技术

风力发电机在发电过程中会产生大量的热量，其中，定子绕组是发电机中温度最高的部分，定期监测和控制定子绕组温度对于确保发电机的正常运行和寿命延长至关重要，然而，相关技术中，往往通过传统的温度传感器监测定子绕组温度，然而，传统的温度传感器往往难以覆盖整个定子绕组，并且存在安装困难、测量精度较低等缺点，因此，如何提高获取定子绕组温度的精确性，以确保发电机的稳定安全运行，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

本申请第一方面提供了一种获取发电机定子绕组温度的方法，包括：确定光纤的布设方式，基于所述布设方式在定子绕组周围布设光纤；向所述光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及所述散射光信号的频移；根据所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值。

本申请第一方面提供的获取发电机定子绕组温度的方法，还具备如下技术特征，包括：

根据本申请一个实施例，所述向所述光纤中注入激光之前，还包括：根据光纤材料的散射特性，确定向所述光纤中注入激光的目标波长。

根据本申请一个实施例，所述向所述光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及所述散射光信号的频移，包括：通过激光器产生所述目标波长的激光，向所述光纤中注入目标波长的激光，基于所述光纤中的拉曼散射效应，得到所述定子绕组的散射光信号；通过光谱分析仪采集所述散射光信号，得到所述散射光信号的频移。

根据本申请一个实施例，所述根据所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值，包括：获取频移与温度之间的关系模型；根据所述关系模型和所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值。

根据本申请一个实施例，所述获取频移与温度之间的关系模型，包括：获取所述光纤对应的温度系数；根据所述温度系数，构建所述频移与温度之间的关系模型。

根据本申请一个实施例，所述确定定子绕组的温度值之后，还包括：对所述温度值进行处理，基于处理后的温度值构建温度曲线，并将所述温度曲线在目标显示界面进行显示。

本申请第二方面提供了一种获取发电机定子绕组温度的装置，包括：布设模块，用于确定光纤的布设方式，基于所述布设方式在定子绕组周围布设光纤；获取模块，用于向所述光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及所述散射光信号的频移；确定模块，用于根据所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值。

本申请第二方面提供的一种获取发电机定子绕组温度的装置，还具备如下技术特征，包括：

根据本申请一个实施例，所述装置，还用于：根据光纤材料的散射特性，确定向所述光纤中注入激光的目标波长。

根据本申请一个实施例，所述获取模块，还用于：通过激光器产生所述目标波长的激光，向所述光纤中注入目标波长的激光，基于所述光纤中的拉曼散射效应，得到所述定子绕组的散射光信号；通过光谱分析仪采集所述散射光信号，得到所述散射光信号的频移。

根据本申请一个实施例，所述确定模块，还用于：获取频移与温度之间的关系模型；根据所述关系模型和所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值。

根据本申请一个实施例，所述确定模块，用于：获取所述光纤对应的温度系数；根据所述温度系数，构建所述频移与温度之间的关系模型。

根据本申请一个实施例，所述装置，还用于：对所述温度值进行处理，基于处理后的温度值构建温度曲线，并将所述温度曲线在目标显示界面进行显示。

本申请第三方面实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请第一方面提供的获取发电机定子绕组温度的方法。

本申请第四方面实施例提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本申请第一方面提供的获取发电机定子绕组温度的方法。

本申请第五方面实施例提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行本申请第一方面提供的获取发电机定子绕组温度的方法。

本申请提供的获取发电机定子绕组温度的方法及装置，通过确定光纤的布设方式，基于布设方式在定子绕组周围布设光纤，向光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及散射光信号的频移，根据散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值，本申请提供的方法可以实现对整个定子绕组区域温度的实时监测，而且在发电机定子绕组周围进行布设光纤相对简便，无需对发电机结构进行大幅度改动，提升了获取定子绕组温度的精度，确保了发电机的安全性和可靠性。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一实施例的获取发电机定子绕组温度的方法的流程示意图；

图2为本申请另一实施例的获取发电机定子绕组温度的方法的流程示意图；

图3为本申请另一实施例的获取发电机定子绕组温度的方法的流程示意图；

图4为本申请一实施例的获取发电机定子绕组温度的系统的结构示意图；

图5为本申请一实施例的获取发电机定子绕组温度的装置的结构示意图；

图6是本申请一实施例的电子设备的框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的获取发电机定子绕组温度的方法、装置、电子设备和介质。

图1为本申请一实施例的获取发电机定子绕组温度的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S101，确定光纤的布设方式，基于布设方式在定子绕组周围布设光纤。

其中，光纤是光导纤维的简称，光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，其中，传输原理是光的全反射。

其中，定子绕组是电机的电路部分，其主要作用是通以电流、产生感应电势以实现机电能量的转换。

需要说明的是，基于布设方式在定子绕组周围布设光纤时，需保证光纤覆盖整个定子绕组区域。

可选地，光纤的直径和长度，可以根据风力发电机的具体参数进行确定。

需要说明的是，光纤表面涂敷耐腐蚀、抗振动的涂层，为光纤提供额外的绝缘和机械保护，避免机械损伤和环境影响。

可选地，光纤的布设方式可以为线性布设，即沿着定子绕组长度方向布设光纤。

举例而言，针对直驱式永磁风力发电机定子绕组，可以通过布线式在定子绕组周围布设光纤，即在发电机定子铁芯内部表面、绕线槽、槽隙中布设光纤，确保光纤与定子绕组表面紧密接触，以提高温度的精确度。

其中，直驱式永磁风力发电机直接与风轮法兰连接，结构简单紧凑，传动效率高，整机可靠性高，运行成本低。

S102，向光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及散射光信号的频移。

在本申请实施例中，在向光纤中注入激光之前，可以根据光纤材料的散射特性，确定向光纤中注入激光的目标波长。

举例而言，针对硅基材料的光纤，光源频率范围一般在1000nm至1600nm，可以确定向硅基材料的光纤中注入激光的目标波长为1310nm、1550nm等；针对氟化物材料的光纤，光源频率一般在800nm以下，可以确定向氟化物材料的光纤中注入激光的目标波长为800nm、780nm等。

需要说明的是，可以预先选取定子绕组中的待测温度区域，向光纤中注入目标波长的激光，激光通过光纤传输到待测温度区域，基于光纤中的拉曼散射效应得到定子绕组的散射光信号，即得到定子绕组中的待测温度区域的散射光信号，进而确定散射光信号的频移。

S103，根据散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值。

在本申请实施例中，在获取到散射光信号的频移后，可以基于频移与温度的关系模型，将散射光信号的频移转化为对应的温度值，以确定子绕组的温度值。

举例而言，选取定子绕组中的待测温度区域为a区域，向光纤中注入目标波长的激光，激光通过光纤传输到a区域，可以得到a区域的散射光信号，并确定散射光信号的频移为x，通过频移与温度的关系模型，可以将散射光信号的频移x转化为对应的温度值T，以得到定子绕组中a区域的温度值。

本申请提出的获取发电机定子绕组温度的方法，通过确定光纤的布设方式，基于布设方式在定子绕组周围布设光纤，向光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及散射光信号的频移，根据散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值，本申请提供的方法可以实现对整个定子绕组区域温度的实时监测，而且在发电机定子绕组周围进行布设光纤相对简便，无需对发电机结构进行大幅度改动，提升了获取定子绕组温度的精度，确保了发电机的安全性和可靠性。

上述实施例中，关于向光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及散射光信号的频移的具体过程，可结合图2进一步理解，图2为本申请另一实施例的获取发电机定子绕组温度的方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：

S201，通过激光器产生目标波长的激光，向光纤中注入目标波长的激光，基于光纤中的拉曼散射效应，得到定子绕组的散射光信号。

其中，拉曼散射效应指的是光波在被散射后频率发生变化的现象。

其中，激光器指的是能发射激光的装置。

需要说明的是，激光器可以产生一束高稳定性、目标波长的激光光束，作为光源，向光纤中注入目标波长的激光，基于光纤中的拉曼散射效应，光源经过散射后返回，可以得到定子绕组的散射光信号。

S202，通过光谱分析仪采集散射光信号，得到散射光信号的频移。

需要说明的是，向光纤中注入目标波长的激光，光子与光纤的声子相互作用后能量发生改变，产生频移，通过光谱分析仪可以采集散射光信号，并基于光谱分析仪分析散射光信号的频率成分，以确定散射光信号的频移的大小。

在本申请实施例中，在获取到散射光信号的频移后，可以根据散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值。

上述实施例中，关于根据散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值的具体过程，可结合图3进一步理解，图3为本申请另一实施例的获取发电机定子绕组温度的方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：

S301，获取频移与温度之间的关系模型。

在本申请实施例中，可以获取光纤对应的温度系数，并根据温度系数，构建频移与温度之间的关系模型。

需要说明的是，本申请对于获取光纤对应的温度系数的具体方式不作限定，可以根据实际情况进行获取。

可选地，可以通过在已知温度下频移的测量，确定光纤对应的温度系数α。

在申请实施例中，根据温度系数，构建的频移与温度之间的关系模型为：

Δλ＝αT

其中，Δλ为频移、α为温度系数、T为温度。

S302，根据关系模型和散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值。

需要说明的是，在获取到关系模型后，可以将散射光信号的频移代入关系模型中，其中，温度系数为已知量、散射光信号的频移为已知量，则可以将散射光信号的频移数据转化为对应的温度数据，以得到定子绕组的温度值。

在本申请实施例中，在获取到定子绕组的温度值后，可以对温度值进行处理，基于处理后的温度值构建温度曲线，并将温度曲线在目标显示界面进行显示。

可选地，在获取到定子绕组的温度值后，可以通过数据处理算法进行分析和处理，以实现对温度分布的实时监测和温度曲线图像显示。

举例而言，数据处理可以包括噪声滤波处理、温度校准处理和空间分辨率处理等。

需要说明的是，温度校准处理即针对关系模型中的温度系数α进行校准，由于获取发电机定子绕组温度的环境条件也可能导致测量结果出现偏差，温度校准处理过程可以测量一系列已知的温度点，通过线性回归方法或样条差值方法拟合温度-频移曲线，以实现对关系模型中的温度系数α进行校准。

本申请提出的获取发电机定子绕组温度的方法，通过在定子绕组周围布设光纤，并基于光纤中的拉曼散射效应，实现了对整个定子绕组区域温度数据的实时监测，并对实时温度数据进行分析和处理，可以预防定子绕组过热引起的故障，提高发电机的安全性和可靠性，同时，该方法还可应用于风力发电机故障诊断、预测性维护等多种应用场景，为提高风力发电机的运行效率和寿命提高数据支撑。

需要说明的是，基于本申请提出的获取发电机定子绕组温度的方法，举例而言，如图4所示，可以构建获取发电机定子绕组温度的系统，即分布式光纤测温系统，该系统包括激光器、光纤和光谱分析仪，在定子绕组周围布设光纤，其中，光纤作为分布式光纤测温系统敏感信息传感和信号传输的载体，激光器产生一束高稳定性、特定波长(目标波长)的激光光束，该激光光束通过光纤传输到定子绕组区域的待测温度区域，激光光束与光纤中的声子相互作用，导致散射光的频率发生变化，产生散射光信号，光谱分析仪可以采集散射光信号，并基于光谱分析仪测量散射光信号的频移，由于频移与光纤中的温度密切相关，通过预先构建的频移与温度之间的关系模型(Δλ＝αT)，可以获取发电机定子绕组温度值。

综上所述，本申请提出的获取发电机定子绕组温度的方法，可以实现对整个定子绕组区域温度的实时监测，而且在发电机定子绕组周围进行布设光纤相对简便，无需对发电机结构进行大幅度改动，提升了获取定子绕组温度的精度，确保了发电机的安全性和可靠性，通过对实时温度数据进行分析和处理，可以预防定子绕组过热引起的故障，提高发电机的安全性和可靠性，同时，该方法还可应用于风力发电机故障诊断、预测性维护等多种应用场景，为提高风力发电机的运行效率和寿命提高数据支撑。

图5为本申请一实施例的获取发电机定子绕组温度的装置的结构示意图，如图5所示，获取发电机定子绕组温度的装置500，包括布设模块51、处理模块52、第二获取模块53和判断模块54，其中：

布设模块51，用于确定光纤的布设方式，基于所述布设方式在定子绕组周围布设光纤；

获取模块52，用于向所述光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及所述散射光信号的频移；

确定模块53，用于根据所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值。

本申请第二方面提供的一种获取发电机定子绕组温度的装置，还具备如下技术特征，包括：

根据本申请一个实施例，装置500，还用于：根据光纤材料的散射特性，确定向所述光纤中注入激光的目标波长。

根据本申请一个实施例，获取模块52，还用于：通过激光器产生所述目标波长的激光，向所述光纤中注入目标波长的激光，基于所述光纤中的拉曼散射效应，得到所述定子绕组的散射光信号；通过光谱分析仪采集所述散射光信号，得到所述散射光信号的频移。

根据本申请一个实施例，确定模块53，还用于：获取频移与温度之间的关系模型；根据所述关系模型和所述散射光信号的频移，确定所述定子绕组的温度值。

根据本申请一个实施例，确定模块53，用于：获取所述光纤对应的温度系数；根据所述温度系数，构建所述频移与温度之间的关系模型。

根据本申请一个实施例，装置500，还用于：对所述温度值进行处理，基于处理后的温度值构建温度曲线，并将所述温度曲线在目标显示界面进行显示。

本申请提出的获取发电机定子绕组温度的装置，通过确定光纤的布设方式，基于布设方式在定子绕组周围布设光纤，向光纤中注入激光，得到定子绕组的散射光信号以及散射光信号的频移，根据散射光信号的频移，确定定子绕组的温度值，本申请提供的方法可以实现对整个定子绕组区域温度的实时监测，而且在发电机定子绕组周围进行布设光纤相对简便，无需对发电机结构进行大幅度改动，提升了获取定子绕组温度的精度，确保了发电机的安全性和可靠性。

为达到上述实施例，本申请还提供了一种电子设备、一种计算机可读存储介质和一种计算机程序产品。

图6为本申请一实施例的电子设备的框图，如图6所示，设备1000包括存储器101、处理器102及存储在存储101上并可在处理器102上运行的计算机程序，处理器102执行程序指令时，实现执行图1至图3的实施例获取发电机定子绕组温度的方法。

为了实现上述实施例，本申请还提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行图1至图3的实施例的获取发电机定子绕组温度的方法。

为了实现上述实施例，本申请还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行图1至图3的实施例的获取发电机定子绕组温度的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。