[發明專利]用于診斷監視風力渦輪發電機系統的方法

有效

• 申請號: 201280009637.6
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN103380294A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: S·Y·曹;B·李;A·特里帕蒂;H·H·程;R·B·D-O·穆罕默德阿里夫;K·H·洪
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D1/00
• 分類號: F03D1/00;F03D11/00;G05B23/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 韓宏;陳松濤

技術領域

本發明涉及用于診斷監視風力渦輪發電機系統的方法。

背景技術

風力渦輪發電機系統通常包括發電機、在轉子與發電機之間的驅動機構、以及提供監視信號的多個傳感器形式，所述信號尤其用來控制風力渦輪發電機。

像所有其它系統一樣，風力渦輪發電機偶爾經歷各個部分的缺陷和故障，一些故障是微小的并允許風力渦輪發電機系統繼續工作。這樣微小的故障由此可能隨著時間過去而未被檢測到，并且成長直至它們造成主要的故障，從而造成風力渦輪發電機系統的計劃外停機。

根據風力工業的靜態研究，風力渦輪發電機系統中的14.1%的故障由傳感器故障造成，12.9%的故障由控制系統故障造成，5.5%的故障由發電機故障造成，并且9.8%的故障由齒輪箱故障造成。如果可以在所述狀況變得更壞并最終導致嚴重的電氣和機械系統故障之前正好預測這些故障中的一些，則將挽救許多渦輪停機。

電機自身的測試并不新鮮。作為示例，WO-A-2010/039153公開了一種用于多相動力電機測試的便攜式系統。然而，WO-A-2010/039153沒有處理在轉子與發電機之間的機械驅動機構。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供一種改善的方法，其用于監視風力渦輪發電機系統以便檢測到在早期階段的故障，從而允許在計劃外的渦輪停機之前，例如在計劃的維護中對這些故障進行修理。

根據本發明的第一方案，該目的是通過用于診斷監視風力渦輪發電機系統的方法來實現的，所述風力渦輪發電機系統包括發電機、驅動機構、多個提供信號的傳感器以及發電機控制系統，所述方法包括：接收來自所述傳感器的一組信號，所述一組信號選自下列中的任一組：包括高頻分量的一組信號，包括低頻分量的一組信號以及包括發電機中的定子的電氣特性的一組信號；評估所述一組信號，其中所述評估包括將所述一組信號與參考值相比較，以便確定故障以及故障的位置。

為了診斷的目的，控制系統已經使用的信號的選擇實現了由風力渦輪發電機系統的控制系統的連續監視。具體地，該信號的選擇能夠允許指示不同故障的信號被區分開，以便例如檢測和定位故障檢測器、驅動機構中的故障以及發電機中的故障。這樣的檢測和定位由此允許在下一次計劃的維護中進行快速和有效的修理，或者如有必要，甚至將維護重新制定至更早的日期。

根據本發明第一方案的第一優選實施例，所述一組信號是包括高頻分量的一組信號，并且所述方法進一步包括：通過對所述一組信號進行高通濾波來獲得一組受調節的信號；并且通過將所述一組受調節的信號與參考值進行比較來評估所述一組受調節的信號，以便確定故障以及故障的位置。具體地，所述一組信號包括被選擇用來允許確定在發電機電流傳感器和監控高頻發電機工作的控制系統的任一個中的故障的信號。通過高通濾波調節的信號有助于檢測、區別并定位發電機電流傳感器中的故障以及發電機的高頻的劣性能故障。

根據進一步優選的實施例，所述一組信號是包括低頻分量的一組信號，并且所述方法進一步包括：通過對所述一組信號進行低通濾波來獲得一組受調節的信號；并且通過將所述一組受調節的信號與參考值進行比較來評估所述一組受調節的信號，以便確定故障以及故障的位置。具體地，所述一組信號包括被選擇用來允許確定在驅動機構工作特性和監控低頻發電機工作的控制系統的任一個中的故障的信號。通過低通濾波調節信號有助于檢測、區別并定位驅動機構中的故障以及發電機的低頻的劣性能故障。根據本發明的第一方案的另一個優選實施例，在評估之前對低頻濾波的信號進行降采樣。所述降采樣允許在較長的時間跨度上對數據進行收集和存儲，以便檢測并保持關于驅動機構相對慢的機械動態性能的信息。

根據進一步優選的實施例，所述一組信號是包括發電機定子的電氣特性的一組信號，并且所述方法進一步包括：通過形成在該組信號上的移動平均值來獲得一組受調節的信號；并且通過將所述一組受調節的信號與參考值進行比較來評估一組受調節的信號，以便確定故障以及故障的位置。這允許檢測諸如短路繞組或者磁體強度的劣化之類的參數改變。也根據本發明第一方案的另一個優選實施例，在評估之前對該組信號的移動平均值進行降采樣。同樣在這種情況下，所述降采樣允許在較長的時間跨度上對數據進行收集和存儲。

根據進一步優選的實施例，接收來自所述傳感器的多組信號，在確定故障方面對每組信號單獨進行評估。這允許以逐步的方式進行評估，或者如果可獲取充足的計算能力，則允許并行評估。