[發(fā)明專利]基于電流信號的風電機組的葉片不平衡故障診斷方法

有效

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• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN102954857A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 張建忠;杭俊;程明;朱瑛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M1/14
• 分類號: G01M1/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術領域，尤其是一種基于電流信號的風電機組的葉片不平衡故障診斷方法。

背景技術

隨著能源危機和環(huán)境污染的日益嚴重，風力發(fā)電受到越來越多的關注。現(xiàn)如今變速恒頻風電機組已經(jīng)成為主流機型，特別是直驅(qū)永磁同步風電機組具有良好的發(fā)展前景。在全球范圍內(nèi)，大量的風電機組的投產(chǎn)使的風電機組的安全穩(wěn)定運行引起人們的高度重視。風電機組常年運行過程中，由于受到空氣動力和惡劣環(huán)境的影響，風電機組易出現(xiàn)各種的故障，風電機組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷已經(jīng)成為必不可少的環(huán)節(jié)，尤其是風電機組的葉片不平衡故障診斷，根據(jù)現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)分析葉片不平衡故障主要有兩大類：質(zhì)量不平衡故障和氣動不平衡故障。質(zhì)量不平衡故障是由于加工制造的不夠精確、葉片結(jié)冰和葉片疲勞損傷等造成的；氣動不平衡由于風剪切、塔影效應和槳距角出現(xiàn)誤操作等造成的。2008年美國一次惡劣氣候以及環(huán)境溫度的急劇變化導致風電機組超過3000萬美元的損失，原因就是強降雨和降溫導致葉片內(nèi)腔充滿水，且葉片排水口降溫上凍，使整個風電機組上葉片變形折損，導致葉片不平衡故障；上述的情況如果能及時監(jiān)測并進行有效地維護，那么就可以在很大程度上避免巨大的損失。

風電機組葉片價格昂貴，損壞后維護困難，因此對葉片的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷顯得尤為重要，如何在故障出現(xiàn)的初期及時發(fā)現(xiàn)故障或故障隱患，在問題惡化影響機組運行之前及時處理，可以大大的降低葉片維護和保養(yǎng)費用和難度。目前的葉片的故障診斷采用都是基于振動、葉片的應力和應變的變化、溫度、X射線成像和超聲波等方法，這些方法都需要額外的傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置，不僅成本高，而且可靠性也非常低，不能有效地實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。

專利內(nèi)容

技術問題：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種簡單易行、成本低、能夠有效提高風電機組葉片安全、可靠性的基于電流信號的風電機組的葉片不平衡故障診斷方法。

技術方案：本發(fā)明的基于電流信號的風電機組的葉片不平衡故障診斷方法通過以下技術方案實現(xiàn)：

1）通過安裝在風電機組上的電流傳感器和數(shù)據(jù)采集設備采集風電機組運行狀況下發(fā)電機的三相定子繞組的電流信號；

2）利用Park變換對三相定子繞組的電流進行變換，得到定子電流Park變換矢量的模平方信號；

3）對定子電流Park變換矢量的模平方信號進行傅里葉變換獲取風電機組運行狀態(tài)下特征值；

4）將風電機組運行狀態(tài)下特征值與風電機組正常狀態(tài)和故障狀況下特征值進行比較和判斷得到風電機組葉片故障的診斷結(jié)果。

定子電流Park變換矢量的模平方信號的獲取方法為：

Park變換的基本思想：將定子三相電流從(a,b,c)三維坐標變換到(α,β)二維坐標為

ia=23ia-16ib-16iciβ=12ib-12ic]]>

定義有I(t)=i_α+ji_β，則定子電流Park變換矢量的模平方信號為