[发明专利]一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈风力发电机故障的检测方法，特别是一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法。

背景技术

双馈风力发电机是目前风力发电机中应用的一种主流机型，风力发电机通常工作于气候恶劣的环境及全天候运行的交变载荷工况下，发生故障的概率较大，它的典型故障部件包括定子绕组、转子绕组、变流器、发电机轴承等。其中双馈发电机10%的故障是由转子绕组引起的，当它发生早期的不平衡故障时，机组仍可继续运行，但若不能及时检测而导致故障严重程度加剧时，将会使转子电流显著增大，转子绕组温度升高，还会引起发电机转速、定子电压、有功功率等产生振荡，甚至被迫停机，若能被及时检测发现早期故障，则可以采取有效的措施避免重大事故的发生，因此对运行中的风力发电机部件进行状态监测是非常必要的。

目前风力发电机故障诊断方法中较多的是利用电机电流信号分析对采样的定子电流进行频谱分析，根据频谱中是否存在相应的故障特征频率来检测故障。但是当双馈风力发电机运行于同步转速附近时，它的转差率会很小，转子绕组不平衡故障的主要特征频率为(1±2s)f₁，其中f₁为定子侧电网基频，s为转差率，因转差率s小，(1±2s)f₁与f₁很接近，且幅值相差很大，这样导致线电流的频谱中转子绕组不平衡故障的主要特征频率(1±2s)f₁容易被基频淹没，难以准确检测风力发电机的故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于克服现有技术的不足而提供一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法，该检测方法能够及时、灵敏的检测出双馈风力发电机转子绕组故障，具有很强的抗干扰能力，并且简单实用。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过双馈风力发电机定子绕组上的电压传感器测得定子侧电压信号u_ab，电流传感器测得定子侧电流信号i_a；

步骤二、判断是否达到采样时间，若未达到采样时间，则重复步骤一，否则执行步骤三；

步骤三、将定子侧电压信号u_ab和定子侧电流信号i_a通过信号采集模块传输给计算处理模块,计算双馈风力发电机定子瞬时功率p(t)：

式中U_m1为基波线电压的幅值，I_m1为基波电流的幅值，I_bp1、I_bn1分别为不平衡故障时的两个特征电流分量的幅值，ω₁为电网电压的角频率，为基波电流滞后电压的相位角，分别为I_bp1、I_bp1两个电流分量的初相位，s为转差率，t为时间变量；

步骤四、滤除定子瞬时功率中的直流分量；

步骤五、对步骤四中的定子瞬时功率信号进行小波分解并确定故障特征频段，故障特征频率取为2sf₁，f₁为定子侧电网基频；

步骤六、计算小波能量谱中故障特征频带内的能量占整个信号能量的比值，将其作为故障特征量；

步骤七、当故障特征量大于发电机无故障时特征量的n倍时，则发出报警提示信息，否则返回步骤一,其中n大于等于1.6。

作为本发明的一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法进一步的优化方案，所述步骤三中的信号采集模块采集双馈风力发电机定子侧电压、电流信号时的采样频率为1000Hz。

作为本发明的一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法进一步的优化方案，所述步骤五中小波分解采用db1小波对定子瞬时功率信号进行4层分解，故障特征频段位于a4层。

作为本发明的一种双馈风力发电机转子绕组故障的检测方法进一步的优化方案，所述步骤七中的n为2。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明采用故障特征量与发电机无故障时特征量相比来检测双馈风力发电机转子绕组的故障，无需精确跟踪转差率s的变化，具有很强的抗干扰能力；在不影响双馈风力发电机工作的情况下就能够检测出双馈风力发电机转子绕组故障；提高了检测双馈风力发电机转子绕组故障的灵敏度并且实现简单，成本低。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明的小波分解原理图。