[發明專利]基于外部漏磁檢測的風力發電機短路故障模擬平臺

在審

• 申請號: 202110644230.1
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113359030A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 趙勇;陳玉;鄧巍;馬勇;李沖;汪臻;趙壽旺;陳澤材;梁鋒
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安交通大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R33/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明屬于風力發電機故障診斷技術領域，公開了一種基于外部漏磁檢測的風力發電機短路故障模擬平臺，該平臺用于模擬發電機的實際運行工況及發電機不同的短路故障類型，包括雙饋風力發電機、拖動電機、變頻器、雙饋變流器、短路開關柜、短路開關控制臺和漏磁通監測模塊，所述的短路開關控制臺分別連接短路開關柜和變頻器，所述的短路開關柜連接雙饋風力發電機，所述的變頻器通過拖動電機連接雙饋風力發電機，所述的雙饋風力發電機還分別連接雙饋變流器和漏磁通監測模塊。本發明提供了一種適合于模擬雙饋風力發電機短路故障的模擬平臺，豐富了工程實際應用。

技術領域

本發明屬于風力發電機故障診斷技術領域，具體涉及一種基于外部漏磁檢測的風力發電機短路故障模擬平臺。

背景技術

隨著風電行業的迅猛發展，雙饋風力發電機因其諸多優勢被廣泛應用。雙饋風力發電機工作環境復雜惡劣，極易出現故障，直接影響風電機組正常運行，危及并網系統。根據調查數據表明，風力發電機的定、轉子短路故障是造成風電機組的損壞和停運的主要原因之一，定、轉子短路故障多由線圈的匝間短路引起，一旦發生短路，轉子帶電又會導致軸電流的產生，造成電機嚴重損壞，機組維護困難，維修成本較高。

目前發電機短路故障診斷應用方面多集中在電流、振動、轉速的測量，應用最為廣泛的是電機電流特征分析，據報道，錯誤的電機電流指標可能是由轉子結構的磁不對稱造成的，使用探測線圈法進行轉子磁場檢測可以觀測磁對稱情況，但探測線圈多安置在定子鐵芯的空氣隙表面，這種侵入式的監測方法對于已投運的機組安裝比較困難，不便于工程實際的應用。

基于外部磁通測量的感應電動機故障監測由于其潛在的成本低廉,安裝簡單便捷的優點，近年來受到風電企業的廣泛關注。雖然基于發電機外部漏磁監測的診斷可以提供與發電機電流特征分析相媲美的特性，但是由于微弱的外部漏磁信號在強噪聲環境下，環境噪聲的寬頻隨機的特點,將會一定程度上掩蓋漏磁信號的特征頻率成分,特別當環境噪聲較強時,極易受到外部干擾，相對較弱的特征頻率就會完全淹沒在噪聲當中,而且目前研究多以單個或雙個漏磁傳感器檢測通道為主，故障檢測方法的性能和可靠性受到影響，極易造成故障誤報，進而限制了其實際應用，目前仍以實驗研究為主，同時實驗研究所采用的發電機的結構跟實際雙饋發電機結構相差較大，在同一個試驗平臺可模擬的故障類型較少，很有必要針對基于外部漏磁檢測的風力發電機短路故障模擬及診斷方法進行更深入的研究。

尋求一種簡單有效，成本低廉的風力發電機診斷方法，有效提取發電機短路故障信息，成為本領域亟待解決的技術問題之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于外部漏磁檢測的風力發電機短路故障模擬平臺，用以解決現有技術中的缺少合適實驗臺用于風力發電機短路故障模擬及診斷的問題。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

基于外部漏磁檢測的風力發電機短路故障模擬平臺，該平臺用于模擬雙饋風力發電機的實際運行工況及雙饋風力發電機不同的短路故障類型，包括雙饋風力發電機、拖動電機、變頻器、雙饋變流器、短路開關柜、短路開關控制臺和漏磁通監測模塊，所述的短路開關控制臺分別連接短路開關柜和變頻器，所述的短路開關柜連接雙饋風力發電機，所述的拖動電機通過變頻器驅動雙饋風力發電機，所述的雙饋風力發電機還分別連接雙饋變流器和漏磁通監測模塊；

所述拖動電機用于驅動雙饋風力發電機；所述變頻器用于調節拖動電機的頻率和轉速；所述雙饋變流器用于調節雙饋風力發電機的輸出功率和負載；所述的雙饋風力發電機每相定子、轉子繞組線圈引出多個繞組抽頭，繞組抽頭引線接至發電機接線盒接線端子排，繞組引線的編號、接線盒接線端子排和短路故障的類型一一對應，通過接線盒接線端子排和外部短路開關柜連接，通過繞組抽頭的互相連接實現不同匝數的短路故障；所述短路開關柜用于模擬雙饋風力發電機的短路故障，通過短路控制電路連接雙饋風力發電機繞組抽頭引線進行外部短路模擬和控制；所述短路開關控制臺用于控制短路開關柜內的短路控制電路；所述漏磁通監測模塊用于采集雙饋風力發電機外部漏磁信號，并將外部漏磁信號進行信號分析和可視化顯示；