CN113125953B - 一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备 - Google Patents

一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113125953B
CN113125953B CN202010043691.9A CN202010043691A CN113125953B CN 113125953 B CN113125953 B CN 113125953B CN 202010043691 A CN202010043691 A CN 202010043691A CN 113125953 B CN113125953 B CN 113125953B
Authority
CN
China
Prior art keywords
generating set
wind generating
generator
current
fed wind
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010043691.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113125953A (zh
Inventor
王建国
于重阳
樊登胜
仲丛彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Longyuan Wind Power Technique Training Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Longyuan Wind Power Technique Training Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Longyuan Wind Power Technique Training Co Ltd filed Critical Jiangsu Longyuan Wind Power Technique Training Co Ltd
Priority to CN202010043691.9A priority Critical patent/CN113125953B/zh
Publication of CN113125953A publication Critical patent/CN113125953A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113125953B publication Critical patent/CN113125953B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组故障判断方法和故障判断设备，包括如下步骤：从双馈风力发电机组参数手册中获取输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；获取双馈风力发电机组动态参数：Us、Is、P、n、Ir；通过公式计算得出Ps；计算得出Qs；计算得出I′rd；计算得出I′rq；计算得出I′r；当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；有益效果是：通过获取发电机自身参数Uk、Xm、Xσs、η，以及变流器实时动态监测的参数Us、Is、P、n、Ir，通过计算Ps、Qs、I′rd、I′rq，最终计算出I′r，通过I′r与Ir进行比较，可以动态的得出到底是发电机故障还是变流器故障，当双馈风力发电机组发出的涉及发电机和变流器故障的同一个故障信号时，无需将发电机停机即可动态高效率的判断故障，大大节约了维修时间和维修成本。

Description

一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备
技术领域
本发明涉及风力发电机组领域，具体涉及一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备。
背景技术
目前双馈风力发电机组广泛用于风力发电领域，但是双馈风力发电机组在实际使用时，发电机和变流器会经常发生故障，两者故障率较高。又由于发电机和变流器紧密联系在一起，两者的故障现象一致，因此双馈风力发电机组会发出同一个故障信号来表示发电机和变流器故障。但是在后期的维修过程中，维修工人无法判断是发电机出现故障还是变流器出现故障，故障原因很难划分。
对上述发电机还是变流器出现故障，目前主要是在静态环境下(即在停机状态下)通过绝缘摇表或者直阻测试仪对发电机进行电阻检测，但是此种检测在静态的时候，检测是正常的，但是当发电机转动起来，双馈风力发电机组还是会发出故障信号，此种静态的检测对发电机还是变流器出现故障，容易判断错误，实际错误故障不容易暴露，因此无法准确判断是发电机故障还是变流器故障。此种检测方法对于动态故障检测设备常常不能奏效。
一旦维修工人故障判断错误，比如实际是变流器发生故障，但是维修工人错位的判断成发电机故障，由于发电机是安装于高空，那样就会对发电机进行吊装作业，导致错误的投入大的精力及财力来进行吊装等工作，维修成本较高。
因此亟需一种可以在发电机动态运转(即无需停机)时，对双馈风力发电机组发出的涉及发电机和变流器故障的同一故障信号进行判断的方法，以在动态检测时准确判断是发电机故障还是变流器故障的风力发电机组故障判断方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种风力发电机组故障判断方法。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种风力发电机组故障判断方法，包括如下步骤：
步骤S1：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；
步骤S2：获取双馈风力发电机动态参数：Us、Is、P、n、Ir；
步骤S3：通过公式
Figure GDA0003831767920000021
计算得出Ps；
步骤S4：通过公式
Figure GDA0003831767920000022
计算得出Qs；
步骤S5：通过公式
Figure GDA0003831767920000023
计算得出Ir′d；
步骤S6：通过公式
Figure GDA0003831767920000024
计算得出Ir′q；
步骤S7：通过公式
Figure GDA0003831767920000025
计算得出Ir′；
步骤S8：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
其中：
Uk：为发电机开口电压；
Xm：为互感电抗；
Us：为定子电压；
Is：为定子电流；
Xσs：为定子漏抗；
P：为机组有功；
η：为机组效率或系数；
n：为发电机转速；
Ir：为转子电流模型值；
Ps：为定子有功；
Qs：为定子无功；
I′rd：为转子d轴电流实际值；
I′rq：为转子q轴电流实际值；
I′r：为转子电流实际值。
采用上述技术方案的有益效果是：由于双馈风力发电机组的Us、Is、P、n、Ir是实时变化的，本发明通过获取发电机自身参数Uk、Xm、Xσs、η，以及获取双馈风力发电机动态参数Us、Is、P、n、Ir，通过计算Ps、Qs、I′rd、I′rq，最终计算得出转子电流的实际值I′r，通过转子电流的实际值I′r与转子电流模型值Ir进行比较，可以动态的得出到底是发电机故障还是变流器故障，在风力发电机组维修时，当双馈风力发电机组发出的涉及发电机和变流器故障的同一个故障信号时，无需将发电机停机即可动态高效率的判断故障，大大节约了维修时间和维修成本。
优选地，当风力发电机组处于空载状态下时，Ps和Qs均为零，步骤S5中的I′rd＝0，步骤S6则通过
Figure GDA0003831767920000031
计算得出I′rq；步骤S7则通过公式I′r＝I′rq计算得出I′r。
采用上述技术方案的有益效果是：在风力发电机组处于空载转态下，Ps、Qs、I′rd均为零，导致I′r＝I′rq，最终只计算I′rq的值，就可得到I′r，简化了计算过程，节省计算时间，同时节省在空载状态下的故障判断时间，简化维修流程。
本发明还涉及一种风力发电机组故障判断方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100：判断当前双馈风力发电机组处于带载还是空载状态；
当双馈风力发电机组处于带载状态时，通过如下步骤进行判断：
步骤S21：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；
步骤S22：获取双馈风力发电机组动态参数：Us、Is、P、n、Ir；
步骤S23：通过公式
Figure GDA0003831767920000041
计算得出Ps；
步骤S24：通过公式
Figure GDA0003831767920000042
计算得出Qs；
步骤S25：通过公式
Figure GDA0003831767920000043
计算得出I′rd；
步骤S26：通过公式
Figure GDA0003831767920000044
计算得出I′rq；
步骤S27：通过公式
Figure GDA0003831767920000045
计算得出I′r；
步骤S200：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
当双馈风力发电机组处于空载状态时，则通过如下步骤进行判断：
步骤S31：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm；
步骤S32：获取双馈风力发电机组动态参数：Ir；
步骤S33：空载时Ps＝0、Qs＝0、I′rd＝0；
步骤S34：通过公式
Figure GDA0003831767920000046
计算得出I′rq；
步骤S35：通过公式I′r＝I′rq计算得出I′r；
步骤S200：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
其中：
Uk：为发电机开口电压；
Xm：为互感电抗；
Us：为定子电压；
Is：为定子电流；
Xσs：为定子漏抗；
P：为机组有功；
η：为机组效率或系数；
n：为发电机转速；
Ir：为转子电流模型值；
Ps：为定子有功；
Qs：为定子无功；
I′rd：为转子d轴电流实际值；
I′rq：为转子q轴电流实际值；
I′r：为转子电流实际值。
采用上述技术方案的有益效果是：由于双馈风力发电机组的Us、Is、P、n、Ir是实时变化的，本发明首先通过判断风力发电机组是处于带载状态还是空载状态，当处于带载状态时，通过获取发电机自身参数Uk、Xm、Xσs、η，以及获取双馈风力发电机动态参数Us、Is、P、n、Ir，通过计算Ps、Qs、I′rd、I′rq，最终计算得出转子电流的实际值I′r，当处于空载状态时，通过获取发电机自身参数Uk、Xm，以及获取双馈风力发电机动态参数Ir，此时Ps、Qs、I′rd均为零，导致I′r＝I′rq，最终只计算I′rq的值，就可得到I′r，两种情况最终通过转子电流的实际值I′r与转子电流模型值Ir进行比较，可以动态的得出到底是发电机故障还是变流器故障，在风力发电机组维修时，当双馈风力发电机组发出的涉及发电机和变流器故障的同一个故障信号时，无需将发电机停机即可动态高效率的判断故障，大大节约了维修时间和维修成本。
本发明还涉及一种风力发电机组故障判断设备，其特征在于，包括：电源整流模块；与所述电源整流模块电连接的操作显示界面；与所述电源整流模块电连接的IGBT功率驱动模块；与所述操作显示界面和所述IGBT功率驱动模块同时电连接的STM32单片机；与所述STM32单片机电连接的电压检测模块；所述电压检测模块与双馈风力发电机电连接，所述STM32单片机与双馈风力发电机电连接，所述IGBT功率驱动模块与双馈风力发电机组电连接；
所述电源整流模块用于将输入的AC交流电整流为DC330V的直流电，并采用电容器进行滤波，为所述IGBT功率驱动模块提供稳定的直流母线电压；将DC330V直流电压转化为DC5V的直流电，为所述操作显示界面和所述STM32单片机供电；
所述操作显示界面用于输入双馈风力发电机组的固有参数Uk、Xm、Xσs、η，并显示所述STM32单片机的判断结果；
所述IGBT功率驱动模块用于将电源整流模块输入的DC330V直流电逆变成频率、幅值、相位可变的正弦交流电，然后加载到双馈风力发电机组的转子上；
所述电压检测模块用于将高压进行分压，转换成弱信号并传给单片机的AD接口；
所述STM32单片机用于给所述IGBT功率驱动模块加载不同的出发指令，同时检测所述转子电流的实际值进行闭环控制；用于接收电压检测模块检测到的定子电压；读取所述操作显示界面输入的双馈风力发电机组的固有参数，并采用如上述的一种风力发电机组故障判断方法，判断是变流器损坏还是发电机损坏。
采用上述技术方案的有益效果是：采用该故障判断设备，使用时只需将该设备连接至双馈风力发电机组，即可显示是发电机故障还是变流器故障，大大提高了故障判断效率，节省维修时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施步骤的流程图一。
图2是本发明实施步骤的流程图二。
图3是本发明判断的励磁曲线图。
图4是本发明发电机正常情况下，多种情况带载状态I′r的计算数据。
图5是本发明发电机正常情况下，多种情况空载状态I′r的计算数据。
图6是本发明故障判断设备的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
为了达到本发明的目的，在本发明的一种实施方式为：
如图1所示，一种风力发电机组故障判断方法，包括如下步骤：
步骤S1：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；
步骤S2：获取双馈风力发电机组动态参数：Us、Is、P、n、Ir；
步骤S3：通过公式
Figure GDA0003831767920000081
计算得出Ps；
步骤S4：通过公式
Figure GDA0003831767920000082
计算得出Qs；
步骤S5：通过公式
Figure GDA0003831767920000083
计算得出I′rd；
步骤S6：通过公式
Figure GDA0003831767920000084
计算得出I′rq；
步骤S7：通过公式
Figure GDA0003831767920000085
计算得出I′r；
步骤S8：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
其中：
Uk：为发电机开口电压；
Xm：为互感电抗；
Us：为定子电压；
Is：为定子电流；
Xσs：为定子漏抗；
P：为机组有功；
η：为机组效率或系数；
n：为发电机转速；
Ir：为转子电流模型值；
Ps：为定子有功；
Qs：为定子无功；
I′rd：为转子d轴电流实际值；
I′rq：为转子q轴电流实际值；
I′r：为转子电流实际值。
采用上述技术方案的有益效果是：由于双馈风力发电机组的Us、Is、P、n、Ir是实时变化的，本发明通过获取发电机自身参数Uk、Xm、Xσs、η，以及获取双馈风力发电机动态参数Us、Is、P、n、Ir，通过计算Ps、Qs、I′rd、I′rq，最终计算得出转子电流的实际值I′r，通过转子电流的实际值I′r与转子电流模型值Ir进行比较，可以动态的得出到底是发电机故障还是变流器故障，在风力发电机组维修时，当双馈风力发电机组发出的涉及发电机和变流器故障的同一个故障信号时，无需将发电机停机即可动态高效率的判断故障，大大节约了维修时间和维修成本。
优选地，当风力发电机组处于空载状态下时，Ps和Qs均为零，步骤S5中的I′rd＝0，步骤S6则通过
Figure GDA0003831767920000091
计算得出I′rq；步骤S7则通过公式I′r＝I′rq计算得出I′r。
采用上述技术方案的有益效果是：在风力发电机组处于空载转态下，Ps、Qs、I′rd均为零，导致I′r＝I′rq，最终只计算I′rq的值，就可得到I′r，简化了计算过程，节省计算时间，同时节省在空载状态下的故障判断时间，简化维修流程。
如图2所示，本发明还涉及一种风力发电机组故障判断方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100：判断当前双馈风力发电机组处于带载还是空载状态；
当双馈风力发电机组处于带载状态时，通过如下步骤进行判断：
步骤S21：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；
步骤S22：获取双馈风力发电机组动态参数：Us、Is、P、n、Ir；
步骤S23：通过公式
Figure GDA0003831767920000101
计算得出Ps；
步骤S24：通过公式
Figure GDA0003831767920000102
计算得出Qs；
步骤S25：通过公式
Figure GDA0003831767920000103
计算得出I′rd；
步骤S26：通过公式
Figure GDA0003831767920000104
计算得出I′rq；
步骤S27：通过公式
Figure GDA0003831767920000105
计算得出I′r；
步骤S200：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
当双馈风力发电机组处于空载状态时，则通过如下步骤进行判断：
步骤S31：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm；
步骤S32：获取双馈风力发电机组动态参数：Ir；
步骤S33：空载时Ps＝0、Qs＝0、I′rd＝0；
步骤S34：通过公式
Figure GDA0003831767920000106
计算得出I′rq；
步骤S35：通过公式I′r＝I′rq计算得出I′r；
步骤S200：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
其中：
Uk：为发电机开口电压；
Xm：为互感电抗；
Us：为定子电压；
Is：为定子电流；
Xσs：为定子漏抗；
P：为机组有功；
η：为机组效率或系数；
n：为发电机转速；
Ir：为转子电流模型值；
Ps：为定子有功；
Qs：为定子无功；
I′rd：为转子d轴电流实际值；
I′rq：为转子q轴电流实际值；
I′r：为转子电流实际值。
采用上述技术方案的有益效果是：由于双馈风力发电机组的Us、Is、P、n、Ir是实时变化的，本发明首先通过判断风力发电机组是处于带载状态还是空载状态，当处于带载状态时，通过获取发电机自身参数Uk、Xm、Xσs、η，以及获取双馈风力发电机动态参数Us、Is、P、n、Ir，通过计算Ps、Qs、I′rd、I′rq，最终计算得出转子电流的实际值I′r，当处于空载状态时，通过获取发电机自身参数Uk、Xm，以及获取双馈风力发电机动态参数Ir，此时Ps、Qs、I′rd均为零，导致I′r＝I′rq，最终只计算I′rq的值，就可得到I′r，两种情况最终通过转子电流的实际值I′r与转子电流模型值Ir进行比较，可以动态的得出到底是发电机故障还是变流器故障，在风力发电机组维修时，当双馈风力发电机组发出的涉及发电机和变流器故障的同一个故障信号时，无需将发电机停机即可动态高效率的判断故障，大大节约了维修时间和维修成本。
如图3所示是本发明判断的励磁曲线图，当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的。
图4是本发明发电机正常情况下，多种情况带载状态I′r的计算数据，从最后一列的计算结果中可以看出，本发明最终获得的I′r与Ir处于±5％的范围内，表明发电机是正常工作的，变流器损坏，该表格用数据证明采用I′r判断发电机还是变流器故障是可行的。
图5是本发明发电机正常情况下，多种情况空载状态I′r的计算数据，从最后一列的计算结果中可以看出，本发明最终获得的I′r与Ir处于±5％的范围内，表明发电机是正常工作的，变流器损坏，该表格用数据证明采用I′r判断发电机还是变流器故障是可行的。
如图6，本发明还涉及一种风力发电机组故障判断设备，其特征在于，包括：电源整流模块；与电源整流模块电连接的操作显示界面；与电源整流模块电连接的IGBT功率驱动模块；与操作显示界面和IGBT功率驱动模块同时电连接的STM32单片机；与STM32单片机电连接的电压检测模块；电压检测模块与双馈风力发电机电连接，STM32单片机与双馈风力发电机电连接，IGBT功率驱动模块与双馈风力发电机组电连接；
电源整流模块用于将输入的AC交流电整流为DC330V的直流电，并采用电容器进行滤波，为IGBT功率驱动模块提供稳定的直流母线电压；将DC330V直流电压转化为DC5V的直流电，为操作显示界面和STM32单片机供电；
操作显示界面用于输入双馈风力发电机组的固有参数Uk、Xm、Xσs、η，并显示STM32单片机的判断结果；
IGBT功率驱动模块用于将电源整流模块输入的DC330V直流电逆变成频率、幅值、相位可变的正弦交流电，然后加载到双馈风力发电机组的转子上，可以达到替代双馈风力发电机组中变流器相关检查功能的目的，通过单片机的不同控制指令，IGBT功率单元可以给变流器加载不同特征得正弦波，以模拟不同的工况；
电压检测模块用于将高压进行分压，转换成弱信号并传给单片机的AD接口；
STM32单片机用于给IGBT功率驱动模块加载不同的出发指令，同时检测转子电流的实际值进行闭环控制，以提高精度；用于接收电压检测模块检测到的定子电压；读取操作显示界面输入的双馈风力发电机组的固有参数，并采用如上述的一种风力发电机组故障判断方法，判断是变流器损坏还是发电机损坏。
采用上述技术方案的有益效果是：采用该故障判断设备，使用时只需将该设备连接至双馈风力发电机组，即可显示是发电机故障还是变流器故障，大大提高了故障判断效率，节省维修时间。
上述中出现的公式：通过如下推导过程推导得出：
公式1：
Figure GDA0003831767920000131
Pmec：为机械功率；
公式2：
Figure GDA0003831767920000132
公式3：
Figure GDA0003831767920000133
s：为发电机转差率；
公式4：Us 2*Is 2＝Ps 2+Qs 2；
公式5：
Figure GDA0003831767920000134
公式6：
Figure GDA0003831767920000135
公式7：Isd*(Lσs+Lm)＝Ird*Lm，Lσs：为定子漏抗，Lm：为互感电抗；
公式8：Isq*(Lσs+Lm)+Irq*Lm＝Im*Lm；
公式9：
Figure GDA0003831767920000141
公式10：
Figure GDA0003831767920000142
公式11：I′r 2＝I′rd 2+I′rq 2；
公式12：Xm＝2πf*Lm；
公式13：Xσs＝2πf*Lσs；
通过公式1、2、3推导出：
Figure GDA0003831767920000143
通过公式4推导出：
Figure GDA0003831767920000144
通过公式5、公式7、公式9、公式12、公式13：推导出公式20：
Figure GDA0003831767920000145
通过公式6、公式8、公式10、公式12、公式13：推导出公式21：
Figure GDA0003831767920000146
通过公式11、公式20、公式21推导出：I′r。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种风力发电机组故障判断方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；
步骤S2：获取双馈风力发电机组动态参数：Us、Is、P、n、Ir；
步骤S3：通过公式
Figure FDA0003831767910000011
计算得出Ps；
步骤S4：通过公式
Figure FDA0003831767910000012
计算得出Qs；
步骤S5：通过公式
Figure FDA0003831767910000013
计算得出I′rd；
步骤S6：通过公式
Figure FDA0003831767910000014
计算得出I′rq；
步骤S7：通过公式
Figure FDA0003831767910000015
计算得出I′r；
步骤S8：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
其中：
Uk：为发电机开口电压；
Xm：为互感电抗；
Xσs：为定子漏抗；
η：为机组效率或系数；
Us：为定子电压；
Is：为定子电流；
P：为机组有功；
n：为发电机转速；
Ir：为转子电流模型值；
Ps：为定子有功；
Qs：为定子无功；
I′rd：为转子d轴电流实际值；
I′rq：为转子q轴电流实际值；
I′r：为转子电流实际值。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组故障判断方法，其特征在于，当风力发电机组处于空载状态下时，Ps和Qs均为零，步骤S5中的I′rd＝0，步骤S6则通过
Figure FDA0003831767910000021
计算得出I′rq；步骤S7则通过公式I′r＝I′rq计算得出I′r。
3.一种风力发电机组故障判断方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100：判断当前双馈风力发电机组处于带载还是空载状态；
当双馈风力发电机组处于带载状态时，通过如下步骤进行判断：
步骤S21：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm、Xσs、η；
步骤S22：获取双馈风力发电机组动态参数：Us、Is、P、n、Ir；
步骤S23：通过公式
Figure FDA0003831767910000022
计算得出Ps；
步骤S24：通过公式
Figure FDA0003831767910000023
计算得出Qs；
步骤S25：通过公式
Figure FDA0003831767910000024
计算得出I′rd；
步骤S26：通过公式
Figure FDA0003831767910000025
计算得出I′rq；
步骤S27：通过公式
Figure FDA0003831767910000031
计算得出I′r；
步骤S200：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
当双馈风力发电机组处于空载状态时，则通过如下步骤进行判断：
步骤S31：从双馈风力发电机组参数手册中，获取双馈风力发电机组的输入参数：Uk、Xm；
步骤S32：获取双馈风力发电机组当前参数：Ir；
步骤S33：空载时Ps＝0、Qs＝0、I′rd＝0；
步骤S34：通过公式
Figure FDA0003831767910000032
计算得出I′rq；
步骤S35：通过公式I′r＝I′rq计算得出I′r；
步骤S200：当0.95Ir≤I′r≤1.05Ir时，表明发电机是正常工作的，变流器损坏；当I′r＜0.95Ir或者I′r＞1.05Ir时；则表明发电机是损坏的；
其中：
Uk：为发电机开口电压；
Xm：为互感电抗；
Us：为定子电压；
Is：为定子电流；
Xσs：为定子漏抗；
P：为机组有功；
η：为机组效率或系数；
n：为发电机转速；
Ps：为定子有功；
Ir：为转子电流模型值；
Qs：为定子无功；
I′rd：为转子d轴电流实际值；
I′rq：为转子q轴电流实际值；
I′r：为转子电流实际值。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种风力发电机组故障判断方法，其特征在于，双馈风力发电机组动态参数是通过变流器实时显示的数值中获取和\或与外部连接的设备获取。
5.一种风力发电机组故障判断设备，其特征在于，包括：电源整流模块；与所述电源整流模块电连接的操作显示界面；与所述电源整流模块电连接的IGBT功率驱动模块；与所述操作显示界面和所述IGBT功率驱动模块同时电连接的STM32单片机；与所述STM32单片机电连接的电压检测模块；所述电压检测模块与双馈风力发电机电连接，所述STM32单片机与双馈风力发电机电连接，所述IGBT功率驱动模块与双馈风力发电机组电连接；
所述电源整流模块用于将输入的AC交流电整流为DC330V的直流电，并采用电容器进行滤波，为所述IGBT功率驱动模块提供稳定的直流母线电压；将DC330V直流电压转化为DC5V的直流电，为所述操作显示界面和所述STM32单片机供电；
所述操作显示界面用于输入双馈风力发电机组的固有参数Uk、Xm、Xσs、η，并显示所述STM32单片机的判断结果；
所述IGBT功率驱动模块用于将电源整流模块输入的DC330V直流电逆变成频率、幅值、相位可变的正弦交流电，然后加载到双馈风力发电机组的转子上；
所述电压检测模块用于将高压进行分压，转换成弱信号并传给单片机的AD接口；
所述STM32单片机用于给所述IGBT功率驱动模块加载不同的出发指令，同时检测所述转子电流的实际值进行闭环控制；用于接收电压检测模块检测到的定子电压；读取所述操作显示界面输入的双馈风力发电机组的固有参数，并采用如权利要求1-4任意一项所述的一种风力发电机组故障判断方法，判断是变流器损坏还是发电机损坏。
CN202010043691.9A 2020-01-15 2020-01-15 一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备 Active CN113125953B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010043691.9A CN113125953B (zh) 2020-01-15 2020-01-15 一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010043691.9A CN113125953B (zh) 2020-01-15 2020-01-15 一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113125953A CN113125953A (zh) 2021-07-16
CN113125953B true CN113125953B (zh) 2022-12-09

Family

ID=76771631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010043691.9A Active CN113125953B (zh) 2020-01-15 2020-01-15 一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113125953B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103034764A (zh) * 2012-12-12 2013-04-10 上海市电力公司 双馈变速恒频风电机组系统建模与仿真方法
CN103217641A (zh) * 2013-04-09 2013-07-24 许继集团有限公司 一种风电变流器的crowbar电路的测试装置及测试方法
CN108446515A (zh) * 2018-03-30 2018-08-24 河海大学 一种基于双馈风力发电机组短路电流特征分析的风电场等值方法
CN110571859A (zh) * 2019-10-10 2019-12-13 重庆大学 一种电网故障下双馈风电机组并网运行能力的提升方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010212454B2 (en) * 2009-08-21 2014-05-22 Vestas Wind Systems A/S System and method for monitoring power filters and detecting power filter failure in a wind turbine electrical generator
US8994359B2 (en) * 2011-08-29 2015-03-31 General Electric Company Fault detection based on current signature analysis for a generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103034764A (zh) * 2012-12-12 2013-04-10 上海市电力公司 双馈变速恒频风电机组系统建模与仿真方法
CN103217641A (zh) * 2013-04-09 2013-07-24 许继集团有限公司 一种风电变流器的crowbar电路的测试装置及测试方法
CN108446515A (zh) * 2018-03-30 2018-08-24 河海大学 一种基于双馈风力发电机组短路电流特征分析的风电场等值方法
CN110571859A (zh) * 2019-10-10 2019-12-13 重庆大学 一种电网故障下双馈风电机组并网运行能力的提升方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The Detection of VFC and STATCOM faults in Doubly Fed Induction Generator;Ali Fazli 等;《 2012 11th International Conference on Environment and Electrical Engineering》;20120621;全文 *
双馈风力发电机组并网系统故障特性仿真研究;穆星星 等;《机电信息》;20161231(第27期);第19-20页 *
双馈风力发电机组故障分析及防范措施;李通;《电子世界》;20190930(第18期);第141-142页 *
基于双馈风力发电机组接入配电网的故障特性研究与分析;胡平;《工业仪表与自动化装置》;20171231(第5期);第84-87页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113125953A (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109752654B (zh) 诊断定子的绕组集合
Mahmoudi et al. Inter-turn short-circuit faults diagnosis in synchronous reluctance machines, using the Luenberger state observer and current's second-order harmonic
US8898025B2 (en) System and method for monitoring power filters and detecting power filter failure in a wind turbine electrical generator
CN111758036B (zh) 用于监测运行中的电力设备的运行状态的系统和方法
CN106249144A (zh) 双馈风力发电机匝间短路故障诊断方法及故障监测方法
US8132448B2 (en) Steam turbine test facility, low-load test method, and load dump test method
CN103344866B (zh) 一种永磁直驱式风力发电系统变流器的开路故障诊断方法
CN109297716B (zh) 一种双馈型风力发电机振动故障诊断方法
US10184985B2 (en) Systems and methods for crack detection in doubly-fed induction generators
CN108196187B (zh) 双馈风力发电机转子绕组三相不对称负载故障诊断方法
CN104297685B (zh) 一种双馈风力发电机组的参数检测方法
US20130229203A1 (en) Method and device for off-line testing of electric motors
CN105158577A (zh) 单元串联型高压变频器及其母线电容在线监测方法
US10090680B2 (en) High accuracy mains filter monitoring for a multi-phase power system
WO2012000510A1 (en) Method and system for monitoring structural health of a filter in a wind turbine, and a wind turbine
Fu et al. Using flux linkage difference vector in early inter-turn short circuit detection for the windings of offshore wind DFIGs
EP3339638B1 (en) Systems for crack detection in doubly-fed induction generators
CN106771927B (zh) 一种gis耐压故障定位方法以及利用该方法的故障原因判断方法、定位装置
CN113125953B (zh) 一种风力发电机组故障判断方法及其故障判断设备
CN107202956A (zh) 一种基于间谐波特征的变频调速系统故障诊断方法
CN105093021A (zh) 模块化多电平换流器用桥臂电抗器的温升试验方法
CN116577543A (zh) 一种同步调相机定子绕组故障在线诊断方法、装置、电子设备及介质
Soares et al. Vibration-based rotor-side-converter open-switch-fault detection in DFIGs for wind turbines
CN209690416U (zh) 一种变频器性能测试平台
EP3652853B1 (en) Monitoring a multi-winding set stator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant