CN114838844A - 发电机电刷故障在线监测与判断方法和系统 - Google Patents

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CN114838844A CN202210442486.9A CN202210442486A CN114838844A CN 114838844 A CN114838844 A CN 114838844A CN 202210442486 A CN202210442486 A CN 202210442486A CN 114838844 A CN114838844 A CN 114838844A
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孙钢虎
兀鹏越
柴琦
王小辉
寇水潮
高峰
薛磊
贺婷
杨沛豪
赵俊博
李志鹏
孙梦瑶
郭新宇
张立松
陈予伦
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Abstract

本公开提出一种发电机电刷故障在线监测与判断方法和系统，该方法包括：获取发电机的各电刷的个体温度；根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；若没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于，则判断电刷电流分配异常；若不大于整体温度，则基于各电刷的个体温度、整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障。根据本公开的方法，能够提高电刷运行状态监测的可靠性。

Description

发电机电刷故障在线监测与判断方法和系统
技术领域
本公开涉及发电机故障在线监测领域，尤其涉及一种发电机电刷故障在线监测与判断方法和系统。
背景技术
目前国内大部分同步发电机采用静止励磁的方式，将励磁装置产生的电流电压信号加到转子励磁绕组上。其中电刷就起着关键作用，让两个存在相对旋转的部件实现良好的电气连接。在发电机运行过程中，电刷与滑环始终存在着摩擦。对于电刷，这将引起一定程度上的温升和磨损，但是只要在允许范围内，定期更换碳刷就可以保证发电机的安全稳定运行。
然而发电机实际运行工况比较复杂，受各种因素的影响，电刷经常会出现温度异常或烧毁的现象。主要原因有：刷辫与碳刷接触不良甚至断开，使得流经其其它电刷的电流增大，导致电刷发热严重；固定碳刷的恒压弹簧压力不均衡，当压力变小时，使得碳刷与滑环间的接触电阻变大，引起温度上升；发电机发生离心振动，同样会导致碳刷与滑环的接触不良，导致温度异常。因此进行发电机碳刷运行状态在线监测，及时预警异常状态，可以有效避免碳刷发生烧毁的现象，
目前对于发电机碳刷运行状态的监测以人工巡检为主，效率与可靠性较低；部分电厂采用测量仪器代替人工的方法进行在线监测，但是对于采集的数据信息仍需要人工判断、分析，存在一定的滞后性；另外也有测量仪器与智能算法相结合的在线监测系统，但是在数据处理分析与故障类别判断上存在一定的偏差。
发明内容
本公开提供了一种发电机电刷故障在线监测与判断方法和系统，主要目的在于实现电刷故障在线监测的同时，能更精确地判断出故障类别。
根据本公开的第一方面实施例，提供了一种发电机电刷故障在线监测与判断方法，包括：
获取发电机的各电刷的个体温度；
根据发电机的电刷的分布特点，将所述各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；
判断多个所述区域温度之间是否存在明显差异，若多个所述区域温度之间存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；
若多个所述区域温度之间没有存在明显差异，则分别比较多个所述区域温度是否大于所述整体温度，若大于所述整体温度，则判断电刷电流分配异常；
若不大于所述整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障。
在本公开的一个实施例中，所述多个所述区域温度之间没有存在明显差异指的是多个区域温度之间的数值相等或大致相等。
在本公开的一个实施例中，所述基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障，包括：分别判断各电刷的个体温度是否大于所述整体温度，筛选出个体温度大于所述整体温度的目标电刷，判断所述目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则所述目标电刷存在故障。
在本公开的一个实施例中，所述根据发电机的电刷的分布特点，将所述各电刷划分为多个区域，包括：根据发电机的电刷的分布特点，将所有电刷的分布位置等效成一个与发电机大轴同心的圆形区域，然后将所述圆形区域均分为4个区域，每个区域中都包含相同数量的电刷。
在本公开的一个实施例中，所述基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，包括：选择任一个区域，计算该区域中的所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为该区域的区域温度，进而获得其他区域的区域温度。
在本公开的一个实施例中，所述基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度，包括：计算所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为所有区域的整体温度。
根据本公开的第二方面实施例，还提供了一种发电机电刷故障在线监测与判断系统，包括：
多个温度传感器、数据采集储存单元、数据处理分析中心和监测平台；
所述多个温度传感器，用于采集发电机的各电刷的个体温度；
所述数据采集储存单元与所述多个温度传感器，所述数据采集储存单元用于将获取的各电刷的个体温度传输至所述数据处理分析中心；
所述数据处理分析中心，用于根据发电机的电刷的分布特点，将所述各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；判断多个所述区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断存在发电机发生离心振荡故障；若没有存在明显差异，则分别比较多个所述区域温度是否大于所述整体温度，若大于所述整体温度，则判断存在电刷电流分配异常故障；若不大于所述整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障；
所述监测平台，用于将所述数据处理分析中心判断的故障进行显示。
在本公开的一个实施例中，所述数据处理分析中心，用于判断多个所述区域温度之间是否存在明显差异时，具体用于：判断多个区域温度之间的数值是否相等或大致相等，若多个区域温度之间的数值相等或大致相等，则多个所述区域温度之间没有存在明显差异，反之，则多个所述区域温度之间存在明显差异。
在本公开的一个实施例中，所述数据处理分析中心，用于若不大于所述整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障，具体用于：若不大于所述整体温度，则分别判断各电刷的个体温度是否大于所述整体温度，筛选出个体温度大于所述整体温度的目标电刷，判断所述目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则所述目标电刷存在故障。
根据本公开的第三方面实施例，还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公开的第一方面实施例提出的发电机电刷故障在线监测与判断方法。
在本公开一个或多个实施例中，获取发电机的各电刷的个体温度；根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；若没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于，则判断电刷电流分配异常；若不大于整体温度，则基于各电刷的个体温度、整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障。在这种情况下，根据电刷分布特点进行区域划分，得到发电机电刷的个体温度、区域温度和整体温度，然后对三类温度进行综合分析，能够在实现电刷故障在线监测的同时，能更精确地判断出故障类别，提高了电刷运行状态监测的效率和可靠性，减少了运行维护人员的工作量。
本公开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，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/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示出本公开实施例提供的第一种发电机电刷故障在线监测与判断方法的流程示意图；
图2示出本公开实施例提供的电刷区域分布图；
图3示出本公开实施例提供的第二种发电机电刷故障在线监测与判断方法的流程示意图；
图4示出本公开实施例提供的发电机电刷故障在线监测与判断装置的框图；
图5示出本公开实施例提供的发电机电刷故障在线监测与判断系统的示意图；
图6是用来实现本公开实施例的发电机电刷故障在线监测与判断方法的电子设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
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公开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。在本公开的描述中，“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。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面详细描述本公开的实施例，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，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
在第一个实施例中，图1示出本公开实施例提供的第一种发电机电刷故障在线监测与判断方法的流程示意图，图2示出本公开实施例提供的电刷区域分布图，图3示出本公开实施例提供的第二种发电机电刷故障在线监测与判断方法的流程示意图，如图1所示，具体地，该发电机电刷故障在线监测与判断方法，包括：
S101，获取发电机的各电刷的个体温度。
在步骤S101中，发电机的电刷数量为多个，电刷数量例如可以用n表示，则各电刷的个体温度可以用Ti表示，其中i＝1,2,3...n。
在步骤S101中，发电机的每个电刷设置有一个温度传感器，通过各温度传感器可以采集对应的各电刷的温度。电刷也可以称为碳刷或励磁电刷。
在一些实施例中，温度传感器采集的温度信息(即温度数据)为模拟信号，还需要将模拟信号转换成数字信号，通过数字滤波器滤除一定的干扰成分，然后进行主要成分提取(参见图3)，以获得所需的每个电刷各自的个体温度Ti。
在一些实施例中，可以分时间段进行各电刷的个体温度的获取，具体地，各时间段的起始时间可以用t0表示，获取不同时间段的起始时间t0处的各电刷的个体温度，以得到对应时间段的各电刷的个体温度。
S102，根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度。
具体地，在步骤S102中，根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，包括：根据发电机的电刷的分布特点，将所有电刷的分布位置等效成一个与发电机大轴同心的圆形区域，然后将圆形区域均分为多个区域。其中各区域包括的电刷数量可以相同，也可以不同。
在步骤S102中，如图2所示，可以将所有电刷的分布位置近似等效成一个圆形区域，该圆形区域与发电机大轴同圆心，将该圆形区域平均分为4个区域，每个区域中都包含相同数量的电刷。以圆心为坐标原点，四个区域类比于直角坐标系的四个象限，四个区域可以用符号Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ表示。其中，分布在分界点A所在半轴的电刷均属于区域Ⅰ、分布在分界点B所在半轴的电刷均属于区域Ⅳ、分布在分界点C所在半轴的电刷均属于区域Ⅲ、分布在分界点D所在半轴的电刷均属于区域Ⅱ。
在步骤S102中，划分区域后计算各区域的区域温度，也即将采集得到的所有电刷的温度信息(即个体温度)划分为多个区域(划分过程即为数据分类过程)，利用各区域中的所有电刷的个体温度获得各区域的区域温度。
在步骤S102中，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，包括：选择任一个区域，计算该区域中的所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为该区域的区域温度，进而获得其他区域的区域温度。其中，各区域的区域温度可以用Tj表示，j对应四个电刷分布区域，即j＝Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ。平均值例如为算数平均值。
在步骤S102中，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度，包括：计算所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为所有区域的整体温度(即整个区域的整体温度)。以各时间段的初始时间t0为例，获取初始时间t0下的所有电刷的个体温度，对各电刷的个体温度Ti求取算数平均值，获得初始时间t0的整体温度T0，从而得到对应时间段的整体温度。
在步骤S102中，区域温度和整体温度的获取既可以同时进行，也可以依次进行，例如可以先获取整体温度再获取区域温度(参见图3)。
S103，判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若多个区域温度之间存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡。
在步骤S103中，采用基于机器学习的分类学习算法进行分析判断，具体地：以四个区域为例，首先判断四个区域的电刷温度平均值Tj(即区域温度)是否存在明显差异，如果存在明显差异，可判断为发电机发生离心振荡(即发电机转子离心振荡)，导致轴心背离的一侧电刷与滑环间的接触电阻变大，发热严重；如无明显差异，则进行下一步。
在步骤S103中，多个区域温度之间不存在明显差异指的是多个区域温度之间的数值相等或大致相等，其中，多个区域温度之间的数值大致相等具体是指各区域温度之间的数值的差异不超过5％。
S104，若多个区域温度之间没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于整体温度，则判断电刷电流分配异常。
具体地，在步骤S104中，判断当前时刻各区域的电刷温度平均值Tj是否大于t0时刻的整体电刷温度平均值T0(即整体温度)，如果Tj>T0，说明区域整体电刷温度偏高，可以基本判断为是由于个别电刷连接异常导致的励磁电流分布不均(即电刷电流分配异常)，从而使流过其它电刷的电流大于额定值，造成温度高于正常值；如果Tj≤T0，则进行下一步。
S105，若不大于整体温度，则基于各电刷的个体温度、整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障。
在步骤S105中，基于各电刷的个体温度、整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障，包括：分别判断各电刷的个体温度是否大于整体温度，筛选出大于整体温度的目标电刷，判断目标电刷是否大于温度阈值，若大于，则目标电刷存在故障。
具体地，在步骤S105中，对各电刷的个体温度进行筛选，筛选出温度值大于整体温度T0的异常电刷(即目标电刷)，并判断异常电刷的个体温度Ti是否超过电刷正常工作时的温度阈值Tref，如果Ti>Tref，则可判断为该异常电刷发生运行故障，否则，电刷运行状态正常。
在一些实施例中，可以将基于机器学习的分类学习算法(如上述步骤S103至步骤S105)分析得到故障信息生成电刷运行状态报告。
在一些实施例中，通过上述步骤S103至步骤S105分析得到的电刷实时运行状态发送至监测平台，同时将判断出的故障信息发送至发电机保护单元，以便充当其他保护功能的判断逻辑条件。
在本公开实施例的发电机电刷故障在线监测与判断方法，通过获取发电机的各电刷的个体温度；根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；若没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于，则判断电刷电流分配异常；若不大于整体温度，则分别判断各电刷的个体温度是否大于整体温度，筛选出个体温度大于整体温度的目标电刷，判断目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则目标电刷存在故障。在这种情况下，根据电刷分布特点进行区域划分，得到发电机电刷的个体温度、区域温度和整体温度三种类型的电刷温度值，然后对该三类温度进行综合分析，能够在实现电刷故障在线监测的同时，能更精确地判断出故障类别，提高了电刷运行状态监测的效率和可靠性，减少了运行维护人员的工作量。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
请参见图4，图4示出本公开实施例提供的发电机电刷故障在线监测与判断装置的框图。该发电机电刷故障在线监测与判断装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为系统的全部或一部分。该发电机电刷故障在线监测与判断装置10包括获取模块11、计算模块12、第一判断模块13、第二判断模块14和第三判断模块15，其中：
获取模块11，用于获取发电机的各电刷的个体温度；
计算模块12，用于根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；
第一判断模块13，用于判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若多个区域温度之间存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；
第二判断模块14，用于若多个区域温度之间没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于整体温度，则判断电刷电流分配异常；
第三判断模块15，用于若不大于整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障。
可选地，第三判断模块15，具体用于：分别判断各电刷的个体温度是否大于整体温度，筛选出个体温度大于整体温度的目标电刷，判断目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则目标电刷存在故障。
可选地，计算模块12，具体用于：选择任一个区域，计算该区域中的所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为该区域的区域温度，进而获得其他区域的区域温度；计算所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为所有区域的整体温度。
要说明的是，上述实施例提供的发电机电刷故障在线监测与判断装置在执行发电机电刷故障在线监测与判断方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将电子设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的发电机电刷故障在线监测与判断装置与发电机电刷故障在线监测与判断方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本公开实施例的发电机电刷故障在线监测与判断装置，获取模块通过获取发电机的各电刷的个体温度；计算模块根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；第一判断模块判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；第二判断模块若没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于，则判断电刷电流分配异常；第三判断模块若不大于整体温度，则分别判断各电刷的个体温度是否大于整体温度，筛选出个体温度大于整体温度的目标电刷，判断目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则目标电刷存在故障。在这种情况下，根据电刷绕发电机大轴呈圆周分布的特点，将电刷进行区域划分，得到发电机电刷的个体温度、区域温度和整体温度三种类型的电刷温度值，然后基于分类学习算法对该三类温度进行综合分析，能够在实现电刷故障在线监测的同时，能更精确地判断出故障类别，提高了电刷运行状态监测的效率和可靠性，减少了运行维护人员的工作量。
下述为本公开系统实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开系统实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
请参见图5，图5示出本公开实施例提供的发电机电刷故障在线监测与判断系统的示意图。该发电机电刷故障在线监测与判断系统主要通过采集电刷温度对其运行状态进行监测与判断。该发电机电刷故障在线监测与判断系统30，包括多个温度传感器31、数据采集储存单元32、数据处理分析中心33和监测平台34，其中：
多个温度传感器31，用于采集发电机的各电刷的个体温度；
数据采集储存单元32与多个温度传感器31，数据采集储存单元32用于将获取的各电刷的个体温度传输至数据处理分析中心33；
数据处理分析中心33，用于根据发电机的电刷的分布特点，将各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；判断多个区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断存在发电机发生离心振荡故障；若没有存在明显差异，则分别比较多个区域温度是否大于整体温度，若大于整体温度，则判断存在电刷电流分配异常故障；若不大于整体温度，则基于各电刷的个体温度、整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障；
监测平台34，用于将数据处理分析中心33判断的故障进行显示。
可选地，每个电刷(即碳刷)连接一个温度传感器。
可选地，各温度传感器为高精度电阻式温度传感器，在电刷背离滑环的一端与温度传感器相连接，温度传感器的连接线可参考刷辫留有一定的裕量，方便拉伸。并且温度传感器的连接线具有屏蔽功能，保证实测温度信号的真实性，避免受周围电磁场的影响。
可选地，温度传感器的另一端通过屏蔽传输线与数据采集储存单元32连接。
可选地，数据采集储存单元32包括服务器与无线传输模块，数据采集储存单元32可以将接收到的电刷温度信息(即各电刷的个体温度)打包，将温度信息模拟信号转换成数字信号，通过数字滤波器滤除一定的干扰成分，然后通过服务器与无线传输模块上传至后台的数据处理分析中心33。
可选地，数据处理分析中心33，用于判断多个区域温度之间是否存在明显差异时，具体用于：判断多个区域温度之间的数值是否相等或大致相等，若多个区域温度之间的数值相等或大致相等，则多个区域温度之间没有存在明显差异，反之，则多个区域温度之间存在明显差异。
可选地，数据处理分析中心33，用于若不大于整体温度，则基于各电刷的个体温度、整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障，具体用于：若不大于整体温度，则分别判断各电刷的个体温度是否大于整体温度，筛选出个体温度大于整体温度的目标电刷，判断目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则目标电刷存在故障。
可选地，数据处理分析中心33可以将收集到的温度信息进行主成分提取，得到各电刷的个体温度Ti，然后根据各电刷的个体温度Ti进行基于机器学习的分类学习算法(即方法实施例中的步骤S102至步骤S105)进行分析，来监测电刷的实时工作状态。
可选地，数据处理分析中心33可以分析得到的电刷实时运行状态(包括各种故障)发送至监测平台34，同时将故障信息发送至发电机保护单元，充当其他保护功能的判断逻辑条件。
可选地，监测平台34还可以显示数据处理分析中心33分析得到的其他电刷实时运行状态。
需要说明的是，前述对发电机电刷故障在线监测与判断方法实施例的解释说明也适用于该实施例的发电机电刷故障在线监测与判断系统，此处不在赘述。
在本公开实施例的发电机电刷故障在线监测与判断系统，只需要采集电刷温度，而不需要电流电压信号，简化了电刷监测系统的结构，经济型好，另外该系统的数据处理分析中心根据电刷绕发电机大轴呈圆周分布的特点，将电刷进行区域划分，从而得到电刷的个体、区域、整体温度值，然后基于分类学习算法对三类数据进行综合分析，提高了电刷运行状态监测的效率和可靠性。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图6是用来实现本公开实施例的发电机电刷故障在线监测与判断方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴电子设备和其它类似的计算装置。本公开所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本公开中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图6所示，电子设备20包括计算单元21，其可以根据存储在只读存储器(ROM)22中的计算机程序或者从存储单元28加载到随机访问存储器(RAM)23中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 23中，还可存储电子设备20操作所需的各种程序和数据。计算单元21、ROM 22以及RAM23通过总线24彼此相连。输入/输出(I/O)接口25也连接至总线24。
电子设备20中的多个部件连接至I/O接口25，包括：输入单元26，例如键盘、鼠标等；输出单元27，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元28，例如磁盘、光盘等，存储单元28与计算单元21通信连接；以及通信单元29，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元29允许电子设备20通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他电子设备交换信息/数据。
计算单元21可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元21的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元21执行上述所描述的各个方法和处理，例如执行发电机电刷故障在线监测与判断方法。例如，在一些实施例中，发电机电刷故障在线监测与判断方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元28。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 22和/或通信单元29而被载入和/或安装到电子设备20上。当计算机程序加载到RAM 23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的发电机电刷故障在线监测与判断方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行发电机电刷故障在线监测与判断方法。
本公开中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑电子设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或电子设备使用或与指令执行系统、装置或电子设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或电子设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存电子设备、磁储存电子设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电机电刷故障在线监测与判断方法，其特征在于，包括：
获取发电机的各电刷的个体温度；
根据发电机的电刷的分布特点，将所述各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；
判断多个所述区域温度之间是否存在明显差异，若多个所述区域温度之间存在明显差异，则判断发电机发生离心振荡；
若多个所述区域温度之间没有存在明显差异，则分别比较多个所述区域温度是否大于所述整体温度，若大于所述整体温度，则判断电刷电流分配异常；
若不大于所述整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障。
2.如权利要求1所述的发电机电刷故障在线监测与判断方法，其特征在于，所述多个所述区域温度之间没有存在明显差异指的是多个区域温度之间的数值相等或大致相等。
3.如权利要求1或2所述的发电机电刷故障在线监测与判断方法，其特征在于，所述基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障，包括：
分别判断各电刷的个体温度是否大于所述整体温度，筛选出个体温度大于所述整体温度的目标电刷，判断所述目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则所述目标电刷存在故障。
4.如权利要求1所述的发电机电刷故障在线监测与判断方法，其特征在于，所述根据发电机的电刷的分布特点，将所述各电刷划分为多个区域，包括：
根据发电机的电刷的分布特点，将所有电刷的分布位置等效成一个与发电机大轴同心的圆形区域，然后将所述圆形区域均分为4个区域，每个区域中都包含相同数量的电刷。
5.如权利要求1或2所述的发电机电刷故障在线监测与判断方法，其特征在于，所述基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，包括：
选择任一个区域，计算该区域中的所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为该区域的区域温度，进而获得其他区域的区域温度。
6.如权利要求5所述的发电机电刷故障在线监测与判断方法，其特征在于，所述基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度，包括：
计算所有电刷的个体温度的平均值，将平均值作为所有区域的整体温度。
7.一种发电机电刷故障在线监测与判断系统，其特征在于，包括：
多个温度传感器、数据采集储存单元、数据处理分析中心和监测平台；
所述多个温度传感器，用于采集发电机的各电刷的个体温度；
所述数据采集储存单元与所述多个温度传感器，所述数据采集储存单元用于将获取的各电刷的个体温度传输至所述数据处理分析中心；
所述数据处理分析中心，用于根据发电机的电刷的分布特点，将所述各电刷划分为多个区域，基于各区域中各电刷的个体温度计算各区域的区域温度，基于所有电刷的个体温度计算所有区域的整体温度；判断多个所述区域温度之间是否存在明显差异，若存在明显差异，则判断存在发电机发生离心振荡故障；若没有存在明显差异，则分别比较多个所述区域温度是否大于所述整体温度，若大于所述整体温度，则判断存在电刷电流分配异常故障；若不大于所述整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障；
所述监测平台，用于将所述数据处理分析中心判断的故障进行显示。
8.如权利要求7所述的发电机电刷故障在线监测与判断系统，其特征在于，所述数据处理分析中心，用于判断多个所述区域温度之间是否存在明显差异时，具体用于：
判断多个区域温度之间的数值是否相等或大致相等，若多个区域温度之间的数值相等或大致相等，则多个所述区域温度之间没有存在明显差异，反之，则多个所述区域温度之间存在明显差异。
9.如权利要求7或8所述的发电机电刷故障在线监测与判断系统，其特征在于，所述数据处理分析中心，用于若不大于所述整体温度，则基于各电刷的个体温度、所述整体温度和温度阈值确定各电刷是否存在故障，具体用于：
若不大于所述整体温度，则分别判断各电刷的个体温度是否大于所述整体温度，筛选出个体温度大于所述整体温度的目标电刷，判断所述目标电刷的个体温度是否大于温度阈值，若大于，则所述目标电刷存在故障。
10.一种电子设备，其特征在于，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权利要求1-6中任一项所述的发电机电刷故障在线监测与判断方法。
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