電氣故障發(fā)電機(jī)槳距角診斷

電氣故障發(fā)電機(jī)槳距角診斷第1頁(yè)/共20頁(yè)背景2.變槳距系統(tǒng)控制原理3.基于模型的變槳距系統(tǒng)故障檢測(cè)4.仿真結(jié)果5.總結(jié)第2頁(yè)/共20頁(yè)1.背景故障高發(fā)機(jī)械部件變槳距系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)故障檢測(cè)技術(shù)基于模型的檢測(cè)方法（Model-baseddetection）基于數(shù)據(jù)的檢測(cè)方法（輸入輸出，無(wú)建模，干擾，單一故障）第3頁(yè)/共20頁(yè)2.變槳距系統(tǒng)控制原理工況最大風(fēng)能捕獲階段起動(dòng)并網(wǎng)階段恒功率控制階段超風(fēng)速切出階段第4頁(yè)/共20頁(yè)第三工況：恒功率控制階段（變槳距角控制）第二工況：最大風(fēng)能捕獲階段（定槳距角控制）[1]Chih-MingHong.Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.

[2]于文杰.永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤策略研究[D].東北電力大學(xué),2008.第5頁(yè)/共20頁(yè)3.基于模型的變槳距系統(tǒng)故障檢測(cè)3.1用于變槳距系統(tǒng)故障檢測(cè)的風(fēng)機(jī)模型圖3.1風(fēng)機(jī)系統(tǒng)模型第6頁(yè)/共20頁(yè)1）葉片模型（以風(fēng)速和變槳模型作為輸入）根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)特性，建立每個(gè)葉片所受到的轉(zhuǎn)矩模型：風(fēng)力機(jī)所受的整體機(jī)械轉(zhuǎn)矩：（三個(gè)葉片）[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.基于模型的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)故障檢測(cè)[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,02:440-444.第7頁(yè)/共20頁(yè)2）傳動(dòng)系統(tǒng)模型（齒輪箱模型）作用：將轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子傳送到發(fā)電機(jī)狀態(tài)空間方程：低速軸的慣性力矩傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)阻尼系數(shù)高速軸的粘性摩擦系數(shù)高速軸的慣性力矩傳動(dòng)軸的扭角齒輪比傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率[1]郭雙偉.基于結(jié)構(gòu)分析方法的風(fēng)電機(jī)組的故障檢測(cè)研究[D].華北電力大學(xué),2016.第8頁(yè)/共20頁(yè)采用1階傳遞函數(shù)的簡(jiǎn)化模型，時(shí)域表達(dá)式為：發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率為：3）發(fā)電機(jī)模型第9頁(yè)/共20頁(yè)4）變槳距系統(tǒng)模型圖3.2液壓變槳距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖變槳距系統(tǒng)的自然頻率變槳距系統(tǒng)的阻尼系數(shù)第10頁(yè)/共20頁(yè)4）槳距角傳感器模型傳感器測(cè)量值槳距角反饋濾波時(shí)間常數(shù)槳距角反饋系數(shù)第11頁(yè)/共20頁(yè)3.2殘差估計(jì)基于數(shù)學(xué)模型，可以推導(dǎo)出系統(tǒng)許多不同變量之間的不變的（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)）關(guān)系，而與這些關(guān)系的任何違背都可以用作殘差。殘差均值為0，系統(tǒng)無(wú)故障殘差均值不為0，系統(tǒng)存在異常第12頁(yè)/共20頁(yè)對(duì)于變槳距系統(tǒng)常見(jiàn)的緩變故障，在殘差反應(yīng)中不明顯，會(huì)影響我們對(duì)系統(tǒng)的正確判斷。所以本文采用殘差隨著時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的均值作為殘差判別函數(shù)，即用殘差范數(shù)的均值來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)。的最大值可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到，考慮到延遲和誤警率，可以定義閥值由經(jīng)驗(yàn)所得，那么故障邏輯由下式表示：第13頁(yè)/共20頁(yè)正常故障圖3.3變槳距系統(tǒng)故障檢測(cè)原理第14頁(yè)/共20頁(yè)4.仿真結(jié)果圖4.1實(shí)際風(fēng)速曲線圖4.2槳距角殘差1)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障第15頁(yè)/共20頁(yè)2)槳距角傳感器故障緩變故障（加性故障）突發(fā)故障（輸出卡死）第16頁(yè)/共20頁(yè)5.總結(jié)本文提出了基于風(fēng)電機(jī)組物理特性的數(shù)學(xué)模型的方法。通過(guò)對(duì)變槳距系統(tǒng)及槳距角傳感器的故障進(jìn)行分析，找出特征參數(shù)，以此建立了模型。繼而引入可反映系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況和模型估計(jì)情況之間偏差的判別函數(shù)，從而得到了能準(zhǔn)確反應(yīng)變槳距系統(tǒng)運(yùn)行狀況的殘差范數(shù)的均值曲線。從仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論如下：1）基于模型的故障檢測(cè)方法提取的故障特征明顯，對(duì)故障的定位準(zhǔn)確，給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和檢修帶來(lái)極大方便。2）采用殘差范數(shù)的均值作為故障判別函數(shù)，不僅能快速準(zhǔn)確檢測(cè)突發(fā)故障，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)潛在緩變故障的檢測(cè)。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修提供保障，對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行意義重大。第17頁(yè)/共20頁(yè)參考文獻(xiàn)[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.基于模型的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)故障檢測(cè)[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,02:440-444.[2]郭雙偉.基于結(jié)構(gòu)分析方法的風(fēng)電機(jī)組的故障檢測(cè)研究[D].華北電力大學(xué),2016.[3]HongCM,ChenCH,TuCS.Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors[J].EnergyConversionandManagement,2013,69(12):58–67