[發(fā)明專利]用于檢測發(fā)電機繞組故障的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010289016.0
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN102023276A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙海琦;熊啟謀;黎燕航
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06;G01R31/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱海煜;徐予紅

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的主旨涉及用于檢測發(fā)電機繞組故障的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

某些風(fēng)力渦輪機包括將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(DFIG)。當(dāng)風(fēng)力渦輪機的葉片旋轉(zhuǎn)時，葉片驅(qū)動轉(zhuǎn)子關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生電能。DFIG一般電耦合于轉(zhuǎn)換器，其調(diào)整DFIG和電網(wǎng)之間的電力流。具體地，不論風(fēng)力渦輪機葉片的旋轉(zhuǎn)速度如何，轉(zhuǎn)換器使風(fēng)力渦輪機能夠以電網(wǎng)頻率輸出電力。

一般而言，感應(yīng)發(fā)電機并且特別是DFIG，包括轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)的導(dǎo)線繞組。在運轉(zhuǎn)中，在這些繞組之間建立旋轉(zhuǎn)磁場，由此感生輸出電流。遺憾地，轉(zhuǎn)子和/或定子的繞組可在運轉(zhuǎn)期間承受高電流負載(即大于設(shè)計負載)。這樣的高電流可降低繞組之間的絕緣，由此形成匝故障(turn?fault)(即繞組之間短路)或接地故障(即一個或多個繞組和電接地之間的短路)。這樣的繞組故障可降低DFIG的效率。因此，DFIG的檢查和維護可每隔一定間隔進行以減輕這個效率上的損失。典型的檢查技術(shù)牽涉使用微歐表人工測量轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)的每個繞組的電阻。這樣的操作一般要求操作者攀登風(fēng)力渦輪機塔，進入機艙并且連接微歐表到DFIG。由于該過程高價并且耗時，一般每隔比期望的時間間隔更長的間隔進行。因此，風(fēng)力渦輪機可能在大量時段中采用低效方式運轉(zhuǎn)。另外，在某些情況下微歐表可能未能識別繞組故障。

發(fā)明內(nèi)容

與最初要求權(quán)利的發(fā)明在范圍上相當(dāng)?shù)哪承嵤├谙挛母爬ā＿@些實施例不是要限制要求權(quán)利的發(fā)明的范圍，而相反這些實施例僅意在提供本發(fā)明的可能形式的簡要概括。實際上，本發(fā)明可包含與下文闡述的實施例相似或不同的多種形式。

在第一實施例中，系統(tǒng)包括感應(yīng)發(fā)電機，其包括轉(zhuǎn)子和定子。系統(tǒng)還包括電耦合于感應(yīng)發(fā)電機并且配置成調(diào)整感應(yīng)發(fā)電機和電網(wǎng)之間的電力流的轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)進一步包括電耦合于感應(yīng)發(fā)電機和轉(zhuǎn)換器的控制器。該控制器配置成采用發(fā)電模式和診斷模式選擇性地操作轉(zhuǎn)換器。控制器的診斷模式配置成命令轉(zhuǎn)換器發(fā)送輸入信號到轉(zhuǎn)子、從轉(zhuǎn)子和定子接收輸出信號并且基于該輸出信號識別轉(zhuǎn)子和/或定子內(nèi)的繞組故障。

在第二實施例中，系統(tǒng)包括配置成通過轉(zhuǎn)換器操作感應(yīng)發(fā)電機的感應(yīng)發(fā)電機控制器。該感應(yīng)發(fā)電機控制器包括診斷模式，其配置成命令轉(zhuǎn)換器發(fā)送輸入信號到感應(yīng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子、從感應(yīng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和定子接收輸出信號并且基于該輸出信號識別轉(zhuǎn)子和/定子內(nèi)的繞組故障。

在第三實施例中，系統(tǒng)包括機器可讀介質(zhì)和設(shè)置在機器可讀介質(zhì)上的發(fā)電指令。該發(fā)電指令配置成操作感應(yīng)發(fā)電機。該系統(tǒng)還包括設(shè)置在機器可讀介質(zhì)上的診斷指令。該診斷指令包括從電網(wǎng)斷開感應(yīng)發(fā)電機的指令、發(fā)送平衡交流(AC)電壓到感應(yīng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的指令、從轉(zhuǎn)子接收電流的指令、從感應(yīng)發(fā)電機的定子接收電壓的指令、基于接收的電流檢測轉(zhuǎn)子內(nèi)的繞組故障的指令和基于接收的電壓檢測定子內(nèi)的繞組故障的指令。

附圖說明

當(dāng)下列詳細說明參照附圖(其中相似的符號在整個附圖中代表相似的部件)閱讀時，本發(fā)明的這些和其他的特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中：

圖1是根據(jù)本技術(shù)的某些實施例的風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的正視圖，其可采用配置成檢測感應(yīng)發(fā)電機內(nèi)的繞組故障的感應(yīng)發(fā)電機控制器；

圖2是根據(jù)本技術(shù)的某些實施例的如在圖1中示出的風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的示意圖；

圖3是根據(jù)本技術(shù)的某些實施例的用于檢測感應(yīng)發(fā)電機內(nèi)的繞組故障的方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本技術(shù)的某些實施例的由感應(yīng)發(fā)電機控制器提供給感應(yīng)發(fā)電機的示范性輸入信號的圖；

圖5是根據(jù)本技術(shù)的某些實施例的來自感應(yīng)發(fā)電機內(nèi)的定子的指示定子繞組故障的示范性輸出信號的圖。

具體實施方式

本發(fā)明的一個或多個特定實施例將在下文描述。為了完成提供這些實施例的簡明說明，實際實現(xiàn)的所有特征可不在說明書中描述。應(yīng)該認識到在任何這樣的實際實現(xiàn)的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出許多特定實現(xiàn)的決定以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如遵從系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束，其可在實現(xiàn)之間變化。此外，應(yīng)該認識到這樣的開發(fā)工作可是復(fù)雜和耗時的，但是對于受到本公開的益處的普通技術(shù)人員將仍是設(shè)計、制作和制造的常規(guī)事業(yè)。

當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”和“所述”意在表示有元件中的一個或多個。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”意為包括的并且表示除了列出的元件可有另外的元件。