[发明专利]风力发电机变桨系统故障诊断方法

说明书

本发明提供一种风力发电机变桨系统故障诊断方法，其包括如下步骤：步骤1：获取风力发电机的SCADA系统的历史运行数据；步骤2：利用所述SCADA系统的历史运行数据构建故障特征模型；步骤3：利用所述故障特征模型构建故障诊断模型；步骤4：获取风力发电机的SCADA系统的实时故障告警数据，并输入至故障特征模型，计算获取实时故障特征；步骤5：将步骤4中得到的实时故障特征输入所述故障诊断模型，获取故障诊断结果。本发明的风力发电机变桨系统故障诊断方法，通过利用SCADA测量的风力发电机运行数据提取故障特征并输入故障模型，实现了对风力发电机故障原因与故障位置的实时诊断。

技术领域

本发明涉及风力发电机故障诊断领域，特别是涉及一种风力发电机变桨系统故障诊断方法。

背景技术

现有技术中，风力发电机是一种理想的能源采集设备，由于风力发电系统安装环境为偏远荒芜的无人区或海上，这导致了风力发电机工作环境十分恶劣，其受力情况复杂多变。请参阅图1和图2，所述风力发电机的主要结构包括：机舱1、塔身2、桨叶3，所述塔身2里在地面上，所述机舱1安装在所述塔身2上并于所述塔身垂直，所述桨叶3包括地至第三桨叶，安装于所述机舱1上。工作时，所述桨叶3受外界风力推动转动，将风能转化为桨叶的动能，并将动能传递入风力发电机内完成风能采集。其中，所述机舱1的舱体内设置有变桨系统4和轮毂5，所述轮毂5安装于所述机舱1的舱体前端内侧，同时所述轮毂5与所述桨叶3通过变桨轴承连接，所述变桨系统4设置于所述轮毂5内，且所述变桨系统4包括第一至第三变桨系统，其分别通过一变桨轴承与第一至第三桨叶连接，其中，每个变桨系统均包括变桨机械部件、变桨电源系统和变桨控制系统，所述变桨控制系统通过驱动所述变桨电源系统进而调节所述变桨机械部件，实现调节相应的桨叶的角度。所述变桨机械部件主要包括齿轮箱6与变桨轴承，所述齿轮箱受所述变桨电源系统驱动，且其通过主轴(即低速轴)与所述变桨轴承连接，能够通过所述变桨轴承调节相应的桨叶的角度。

实际运行中，由于风速和风向的随机性和不确定性，所述变桨系统随着风速的频繁变化而进行变桨动作时容易损坏。同时，风机其余部件的故障问题往往也需要变桨系统进行刹车制动来保护机组安全，这也会引起变桨系统故障实际运行中变桨系统的故障率始终居高不下，易造成巨大的安全事故，影响风力发电厂的安全生产和经济效益。因此，对变桨系统进行实时监测与故障预警十分必要。

现有技术采用SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统来对风力发电设备进行监控和控制，并可以采集多种风机运行数据、调节风力发电系统运行参数和实现故障报警。具体地，所述SCADA系统可测量机舱外平均风速、风向信号、桨距角(桨距角测量数据包括三个旋转编码器，也称作A编码器，和三个冗余编码器，也称作B编码器，测量的桨距角，所述A编码器分别设置于风力发电机的三个变桨电机的顶端，用于根据电机转动信息测量各桨叶的桨距角，所述B编码器分别设置于轮毂上，并分别通过一齿轮与所述变桨轴承啮合，其能够根据低速轴的转动信息测量各桨叶的桨距角)、低速轴转速、发电机有功功率、变桨电机的电压和电流、变桨电机温度、桨叶变流器的温度、变桨电池的电压、变桨轴承油脂泵出口油压和变桨齿轮油脂泵出口油压。然而，虽然所述SCADA系统能够获取上述各种采集信息，但该系统提供的故障报警通常包含大量混杂的信息，且不能让使用者明确真正的故障原因并定位故障位置，导致不能及时准确地进行故障检修。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种风力发电机变桨系统故障诊断方法，其能够诊断风机故障的原因并定位故障位置。

一种风力发电机变桨系统故障诊断方法，其包括如下步骤：步骤1：获取风力发电机的 SCADA系统的历史运行数据；步骤2：利用所述SCADA系统的历史运行数据构建故障特征模型；步骤3：利用所述故障特征模型构建故障诊断模型；步骤4：获取风力发电机的SCADA系统的实时故障告警数据，并输入至故障特征模型，计算获取实时故障特征；步骤5：将步骤4中得到的实时故障特征输入所述故障诊断模型，获取故障诊断结果。