[发明专利]风电变流器直流母线电容寿命预测方法及系统

说明书

本发明公开一种风电变流器直流母线电容寿命预测方法及系统，该方法步骤包括：S1.采集不同运行工况下被测风电变流器的直流母线电容的纹波电流数据并进行频域分析；S2.根据纹波电流数据计算得到不同工况下直流母线电容损耗功率；S3.根据直流母线电容损耗功率计算不同功率下的电容温升；S4.根据不同功率下的电容温升计算不同功率下直流母线电容预估寿命；S5.获取被测风电变流器在指定时长内的风速、功率变化信息，计算在变功率工况下的电容温升以及预估寿命；S6.根据指定时长内得到的变功率工况下的预估寿命，得到被测直流母线电容最终的寿命预估结果。本发明具有实现方法简单、预测精度及可靠性高且灵活性强优点。

技术领域

本发明涉及风电变流器智能监测技术领域，尤其涉及一种风电变流器直流母线电容寿命预测方法及系统。

背景技术

风力发电机组产品，特别是海上风力发电，要求在可靠性、稳定运行能力方面具有良好性能，以有效地降低风电变流器因故障导致停机事故发生概率，达到最大化发电效益同时降低运维成本的目的。因此风电产品的智能程度，尤其是核心部件的预测性维护能力显得十分重要。

直流母线电容是风电变流器实现能量缓存、维持母线电压恒定的核心装备，具有实现直流-交流转换和交流-直流转换的作用，其是由多个电解电容或薄膜电容串联或并联组成。直流母线电容作为风电变流器的关键部件，其安全性和可靠性将直接决定风电机组的运行稳定性。风电变流器中直流母线电容组件，当投入运营之后就进入产品浴盆曲线中。但随着时间的推移以及不同的风速环境的影响，电容达到生命周期末端的时间也不一样。比如在海上等风能丰富运行环境，电容寿命明显比内陆较差风能资源地区的更短。电容故障当前已成为风电变流器中一种典型故障，在实际应用中直流母线电容所产生的故障率大概占到风电机组故障率的27％左右，是当前风电变流器的第二大故障影响因素。如果能够准确对电容寿命期间进入到末期进行预警，及时在保养期进行更换，则可以极大地降低因寿命因素导致的故障。因而实现对直流母线电容精准寿命预测，是提升风力发电可靠性的重点问题。

现有技术中针对于设备寿命评估，通常是在特定工况下通过获取设备运行数据构建寿命预测模型进行估计得到，估计精度依赖于模型构建的精度，但是直流母线电容寿命会受运行负载、工作电压、散热条件等多种因素影响，例如当运行在不同功率下，其流过电容的电流有效值是不同的，所造成的温升影响也是不同的；在直流母线电容高温连续工作下，其直流母线电容的容值将降低、谐波电流将会增加，这进一步造成了电容温升增加，会影响直流母线电容的寿命；在不同的地区，其风能资源也是不同的，对直流母线电容寿命的影响也是不同的，因而就难以构建得到精准描述直流母线电路损失特性的寿命预测模型，导致预测精度及可靠性不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、预测精度及可靠性高且灵活性强的风电变流器直流母线电容寿命预测方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种风电变流器直流母线电容寿命预测方法，步骤包括：

S1.采集不同运行工况下被测风电变流器的直流母线电容的纹波电流数据i_c并进行频域分析；

S2.根据所述纹波电流数据在频域分析结果计算得到不同工况下直流母线电容损耗功率P_loss；

S3.根据不同工况下所述直流母线电容损耗功率计算不同功率下的电容温升T_eh；

S4.根据所述不同功率下的电容温升计算不同功率下直流母线电容预估寿命L_e；

S5.获取被测风电变流器在指定时长内的风速、功率变化信息，根据所述风速、功率变化信息以及所述不同功率下的电容温升T_eh计算在变功率工况下的电容温升以及预估寿命；