[發明專利]一種基于認知計算的風電故障運維管理方法

在審

• 申請號: 202011037144.6
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112163680A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 張瀟丹;段斌;吳俊峰;劉昌杰;陳月平
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q50/06;G06K9/62;G06F30/23
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

1.一種基于認知計算的風電故障運維管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：對風電機組定子匝間短路故障進行特征分析；

步驟二：針對特征分析的結果，基于貝葉斯網絡建立風電故障運維認知計算模型；

步驟三：實時采集運維人員的行為動作和情感狀態信號；

步驟四：將采集的行為動作和情感狀態信號送入風電故障運維認知計算模型中，運用馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法迭代貝葉斯網絡，得到運維人員的認知結果。

2.根據權利要求1所述的基于認知計算的風電故障運維管理方法，其特征在于，所述步驟一中，特征分析包括電氣特征參數分析和機械特征參數分析；

電氣特征參數分析如下：

正常情況下，定子繞組漏抗X_σ的計算公式為：

其中f為頻率，μ₀＝4π×10^-7為真空磁導率，N₁是每相串聯匝數，p為極對數，q為每極每相槽數，l_ef為電樞軸向計算長度，∑λ為槽比漏磁導、諧波比漏磁導、齒頂比漏磁導、端部比漏磁導之和；在d,q坐標軸下分析，定子電壓及磁鏈方程為：

其中，L_d,L_q分別是d,q軸電樞電感，i_d,i_q分別為d,q軸電樞電流，ψ_d,ψ_q分別為d,q軸磁鏈，ψ_f是常量，為永磁鐵產生的磁鏈；

電樞電流為：

其中，R為定子相電阻，u_d,u_q分別為d,q軸定子電壓，ω_r為轉子角速度，ω＝ω_rp，ω是電機角速度；

轉矩方程為：

T_e＝1.5p(ψ_di_d-ψ_qi_q)＝1.5p[(L_d-L_q)i_di_q+ψ_f+i_q]＝1.5pψ_fi_q (4)

由式(2)可知，在匝間短路故障發生時，由于定子槽內線圈數的減少，使漏抗減小，由此導致PMSG產生雜質電流，破壞了三相電流的對稱性；由式(4)可知，三相電流的無規律增加導致i_q的無規律增加，因此轉矩T_e也無規律增加；

機械特征參數分析如下：

定子為空心結構體，振脈電磁力引起定子彈性圓柱殼體的振動，在故障發生時，振動也發生變化；以磁密計算法來計算脈振電磁力，發電機氣隙磁密B(α_m,t)為：

B(α_m,t)＝Λ(α_m,t)·f(α_m,t) (5)

作用在定子內圓表面的單位面積磁力q(α_m,t)為：

其中Λ(α_m,t)為氣隙磁導，α_m為定子機械角度，t為時間，f(α_m,t)為氣隙磁勢；由推導可知，定子匝間短路故障引起脈振頻率為2f、4f、6f的定子振動變化量，其中2f的相對變化量最大，f＝50；

當繞組的不同位置發生故障時，與正常運行相比，除電氣量、機械量發生變化之外，三相繞組電流也發生變化，將定子匝間短路故障特征總結如下：

(1)電氣量：系統的對稱性被破壞，各項定子相電壓、相電流不再對稱；磁通線稀薄，磁通量降低；短路支路出現以基波為主的短路電流，被短路支路電流增加；轉矩增大并表現出不穩定狀態。

(2)機械量：定子匝間短路引起定、轉子的徑向振動，其二倍頻分量幅值有增大；

(3)故障定位：A相繞組不同位置發生故障時，B相電流始終最大，A、C相電流隨著故障位置從機端向中性點推移時交替變化；B、C相繞組不同位置發生短路時現象類推。