CN204422723U - 一种风电机组故障诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电机组故障诊断系统与方法，该系统包括风力发电机组、振动传感器、转速传感器、信号采集卡与计算机信号处理系统，其中，计算机信号处理系统包含过零点提取模块、数字变上限抗混叠跟踪滤波器、等角度重采样模块和阶次频谱分析模块；所述数字变上限抗混叠跟踪滤波器包含阶次设定模块、周期滤波模块和信号合成模块；所述等角度重采样模块包含等角度时钟和信号重采样模块。本实用新型的系统能适应输出转速快速变化的情况，实现了较好的抗混叠跟踪滤波效果，信号频率变化小，能有效地提取风电机组故障特征，进行数据处理，为风电机组安全接入电网以及含风电机组的智能微电网的安全运行提供保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号滤波领域，特别涉及一种基于变上限抗混叠跟踪滤波阶次分析的风电机组故障诊断系统。
背景技术
在国家大力发展智能电网的背景下，风电作为智能电网的重要组成部分得到快速发展。随着风电容量在地区电网中所占比例的日趋增大，风电在给我们带来诸多利益的同时，也带来了一些不利的影响，包括：可能严重影响电能质量和电力系统的安全稳定运行，并有可能危及常规发电方式，其主要表现为电压和频率的大幅度波动。更为严重的是：当风电机组由于风速过大或者电网电压瞬时大幅度降低而大规模退出运行时，会给电力系统造成难以承受的大幅度功率波动冲击。建造合适的蓄能设施可有助于解决这一问题，但要付出额外的投资费用。因此，要建设智能电网，必须要改善风电的随机性变化对电网的冲击，而保障风电机组的稳定可靠运行是首要任务。
同时，我国在实施海洋/海岛开发战略，积极推进海岛型智能微电网的建设。为充分利用丰富的海岛风资源，海岛型微电网普遍配置了风力发电系统，而风力发电机组是风力发电系统的关键设备。由于风电机组在室外运行，日晒雨淋，尤其是在高温高盐高湿的海岛环境中，在变风速、变负载环境下和控制系统的延迟响应等因素影响下，即使要求机组工作在额定转速下，其实际输出转速也总是处于波动的状态。而且，偏远的海岛型微电网大多数情况下为孤网运行，风力发电渗透率均比较高，风电机组的稳定运行直接影响海岛供电可靠性。因此，运行在复杂环境、复杂工况下的风电机组，其故障诊断技术是保障风电机组安全运行和智能微电网稳定的关键技术。
传统的故障诊断系统无法准确地对进行风电机组的故障诊断，而国内目前市场上的风电机组故障诊断系统仍存在诸多缺陷：系统采样得到的频谱含有高阶量的混叠，滤波效果差；信号频率变化大，采样上限频率不能变化，存在不满足采样定理的情况，采样定理表明采样频率必须大于被采样信号频率的两倍。
发明内容
本实用新型的目的是为了改进上述方法存在的不足，提供一种基于变上限抗混叠跟踪滤波阶次分析的风电机组故障诊断系统。
本实用新型技术方案如下所述：
一种风电机组故障诊断系统，其特征在于，包括风力发电机组、振动传感器、转速传感器、信号采集卡与计算机信号处理系统；其中，计算机信号处理系统包含过零点提取模块、数字变上限抗混叠跟踪滤波器、等角度重采样模块和阶次频谱分析模块；
所述数字变上限抗混叠跟踪滤波器包含阶次设定模块、周期滤波模块和信号合成模块；
所述等角度重采样模块包含等角度时钟和信号重采样模块；
所述风力发电机组与所述振动传感器和所述转速传感器连接，所述振动传感器和所述转速传感器与所述信号采集卡连接，所述信号采集卡的转速信号输出端与所述过零点提取模块连接，所述信号采集卡的振动信号输出端与所述周期滤波模块连接，所述过零点提取模块与所述周期滤波模块和所述等角度时钟连接，所述阶次设定模块与所述周期滤波模块连接，所述周期滤波模块与所述信号合成模块连接，所述信号合成模块与所述信号重采样模块连接，所述等角度时钟与所述信号重采样模块连接，所述信号重采样模块与所述阶次频谱分析模块连接。
进一步的，所述振动传感器采用AC192-1D加速度传感器，其输入端口接所述风力发电机上，输出端口接所述信号采集卡第一输入端口。
进一步的，所述转速传感器采用PR-870光电传感器其输入端口接所述风力发电机上，输出端口接所述信号采集卡第二输入端口。
进一步的，所述信号采集卡采用型号为MPS-140801信号采集卡，其转速信号输出端口接所述过零点提取模块输入端口，振动信号输出端口接所述周期滤波模块的第一输入端口。
进一步的，所述过零点提取模块输出端口接所述周期滤波模块的第二输入端口和所述等角度时钟输入端口。
进一步的，所述阶次设定模块输出端口接所述周期滤波模块第三输入端口。
进一步的，所述周期滤波模块输出端口接所述信号合成模块输入端口。
进一步的，所述信号合成模块输出端口接所述信号重采样模块第一输入端口。
进一步的，所述等角度时钟的输出端口接所述信号重采样模块第二输入端口。
进一步的，所述信号重采样模块输出端口接所述阶次频谱分析模块输入端口。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
本实用新型的系统能适应输出转速快速变化的情况，实现了较好的抗混叠跟踪滤波效果，信号频率变化小，能有效地提取风电机组故障特征进行数据处理，为风电机组安全接入电网以及含风电机组的智能微电网的安全运行提供保障。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构方框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种基于变上限抗混叠跟踪滤波阶次分析的风电机组故障诊断系统。
图1是本实用新型的系统结构方框图。本实用新型的系统，包括风力发电机组、振动传感器、转速传感器、信号采集卡与计算机信号处理系统。
其中，计算机信号处理系统包含过零点提取模块、数字变上限抗混叠跟踪滤波器、等角度重采样模块和阶次频谱分析模块。数字变上限抗混叠跟踪滤波器包含阶次设定模块、周期滤波模块和信号合成模块。等角度重采样模块包含等角度时钟和信号重采样模块。
优选的，所述的振动传感器输入端口接所述的风力发电机上，振动传感器输出端口接信号采集卡第一输入端口。
优选的，所述的转速传感器采用PR-870光电传感器。所述的转速传感器输入端口接所述的风力发电机上，转速传感器输出端口接信号采集卡第二输入端口。
优选的，所述的信号采集卡采用型号为MPS-140801信号采集卡，所述信号采集卡转速信号输出端口接过零点提取模块输入端口，所述信号采集卡振动信号输出端口接周期滤波模块的第一输入端口。
优选的，所述的过零点提取模块输出端口接所述的周期滤波模块的第二输入端口，所述过零点提取模块输出端口接所述的等角度时钟输入端口。
优选的，所述的阶次设定模块输出端口接所述的周期滤波模块第三输入端口。
优选的，所述的周期滤波模块输出端口接所述的信号合成模块输入端口。
优选的，所述的信号合成模块输出端口接所述的信号重采样模块第一输入端口。
优选的，所述的等角度时钟的输出端口接所述的信号重采样模块第二输入端口。
优选的，所述的信号重采样模块输出端口接所述的阶次频谱分析模块输入端口。
综上所述，本实用新型具有能适应输出转速快速变化的情况，实现了较好的抗混叠跟踪滤波效果，有效地提取风电机组故障特征，进行数据处理，为风电机组安全接入电网以及含风电机组的智能微电网的安全运行提供保障。
最后应当说明的是：以上具体实施方式仅用于以上实施例，仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照上述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种风电机组故障诊断系统，其特征在于，包括风力发电机组、振动传感器、转速传感器、信号采集卡与计算机信号处理系统；其中，计算机信号处理系统包含过零点提取模块、数字变上限抗混叠跟踪滤波器、等角度重采样模块和阶次频谱分析模块；
所述数字变上限抗混叠跟踪滤波器包含阶次设定模块、周期滤波模块和信号合成模块；
所述等角度重采样模块包含等角度时钟和信号重采样模块；
所述风力发电机组与所述振动传感器和所述转速传感器连接，所述振动传感器和所述转速传感器与所述信号采集卡连接，所述信号采集卡的转速信号输出端与所述过零点提取模块连接，所述信号采集卡的振动信号输出端与所述周期滤波模块连接，所述过零点提取模块与所述周期滤波模块和所述等角度时钟连接，所述阶次设定模块与所述周期滤波模块连接，所述周期滤波模块与所述信号合成模块连接，所述信号合成模块与所述信号重采样模块连接，所述等角度时钟与所述信号重采样模块连接，所述信号重采样模块与所述阶次频谱分析模块连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述振动传感器采用AC192-1D加速度传感器，其输入端口接所述风力发电机上，输出端口接所述信号采集卡第一输入端口。
3.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述转速传感器采用PR-870光电传感器其输入端口接所述风力发电机上，输出端口接所述信号采集卡第二输入端口。
4.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述信号采集卡采用型号为MPS-140801信号采集卡，其转速信号输出端口接所述过零点提取模块输入端口，振动信号输出端口接所述周期滤波模块的第一输入端口。
5.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述过零点提取模块输出端口接所述周期滤波模块的第二输入端口和所述等角度时钟输入端口。
6.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述阶次设定模块输出端口接所述周期滤波模块第三输入端口。
7.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述周期滤波模块输出端口接所述信号合成模块输入端口。
8.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述信号合成模块输出端口接所述信号重采样模块第一输入端口。
9.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述等角度时钟的输出端口接所述信号重采样模块第二输入端口。
10.根据权利要求1所述的风电机组故障诊断系统，其特征在于，所述信号重采样模块输出端口接所述阶次频谱分析模块输入端口。
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