[發(fā)明專利]基于雙饋風力發(fā)電機轉子側電量信息的碳刷和滑環(huán)火花監(jiān)測方法

有效

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• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106772036B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 許國東;邱紀星;陶鈞炳;韓小良
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于雙饋風力發(fā)電機轉子側電量信息的碳刷和滑環(huán)火花監(jiān)測方法，包括如下步驟：1)機組并網運行時，實時采集發(fā)電機轉子三相電流i_A、i_B、i_C，利用Morlet小波，分別對其進行變換；2)提取小波脊線；3)根據小波脊線得出瞬時頻率信息，檢測瞬時頻率中是否存在特征頻率，即50Hz；4)對轉子三相電流信號進行濾波、加窗、插值之后，進行FFT變換，分別比較當前在轉子基頻和50Hz處頻譜幅值與正常工況下在轉子基頻和50Hz處頻譜幅值的差異，如果兩處幅值都有減小的趨勢，判定為發(fā)生打火。本發(fā)明直接采集轉子三相電流，數據獲取方便，對雙饋風電機組碳刷和滑環(huán)間打火的早期診斷具有一定的工程應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于風電機組的在線故障診斷技術領域，涉及雙饋風力發(fā)電機碳刷和滑環(huán)火花監(jiān)測方法。

背景技術

對于MW級的雙饋風電機組，勵磁電流較大，通常同一相分布著多個碳刷，也使相互之間的均流效果難以得到保證。實際運行中，碳刷和滑環(huán)間電阻的變化，極易導致電刷電流的二次分配，使部分碳刷和滑環(huán)高溫過熱，再加上周圍空氣濕度大，兩者之間發(fā)生打火的幾率會顯著增加，輕則損壞碳刷，重則造成發(fā)電機滑環(huán)及轉軸的損壞，影響發(fā)電機的正常運行。

實際中導致碳刷與滑環(huán)間出現電火花的原因很多，比如：整機的振動過大，引起電刷振動過大；滑環(huán)表面有灼傷或表面粗糙使兩者接觸不良；碳刷運行過熱和周圍環(huán)境濕度大；恒壓彈簧壓力不夠導致碳刷在刷握內搖擺等。若能夠對火花進行診斷，及時更換碳刷，將有非常重要的過程意義。

目前雙饋風力發(fā)電機組碳刷和滑環(huán)火花的監(jiān)測可通過光電管監(jiān)測法、電刷電流、接觸電壓的峰值等手段，但是這些方法大都需要增加設備，不僅成本大，而且可靠性不高、適應性較差。近來各研究機構及風機制造商也對兩者間的火花監(jiān)測進行了相關研究，以及公布了一些文章和專利，但大都從電刷電流的角度出發(fā)。如“雙饋異步發(fā)電機電刷滑環(huán)電阻變化理論與仿真研究”，該方法通過對電刷與滑環(huán)的等效電阻進行分析，測量每個碳刷的電流并進行傅里葉變換，提取特征分量。該方法需要對電刷電流進行處理，在現有風機硬件基礎上難以實現。

發(fā)明內容

為了克服現有的雙饋風力發(fā)電機碳刷和滑環(huán)火花監(jiān)測方式的成本大、可靠性較差、適應性較差的不足，本發(fā)明提供一種簡單易行、準確性良好、適用性較好的基于雙饋風力發(fā)電機轉子側電量信息的碳刷和滑環(huán)火花監(jiān)測方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于雙饋風力發(fā)電機轉子側電量信息的碳刷和滑環(huán)火花監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法包括如下步驟：

1)機組并網運行時，實時采集發(fā)電機轉子三相電流i_A、i_B、i_C。利用Morlet小波，分別對其進行變換；

2)提取小波脊線；

3)根據小波脊線得出瞬時頻率信息，檢測瞬時頻率中是否存在特征頻率，即50Hz；

4)對轉子三相電流信號進行濾波、加窗、插值之后，進行FFT變換，分別比較當前在轉子基頻和50Hz處頻譜幅值與正常工況下在轉子基頻和50Hz處頻譜幅值的差異，如果兩處幅值都有減小的趨勢，判定為發(fā)生打火。

進一步，所述步驟1)中，需實時采集發(fā)電機轉子側的電流，實際中可采用變流器采集的三相轉子電流。

再進一步，在步驟1)中，對轉子三相電流進行處理的過程如下：

1.1)設ψ(t)為平方可積函數，即ψ(t)∈L²(R)，如果Fourier變換滿足容許性條件：

則ψ(t)為母小波，將其按照尺度參數a和平移參數b進行伸縮和平移，生成的函數族{ψ_a,b(t)}為分析小波。