[发明专利]一种风力发电机电能质量及健康状态综合监控方法

说明书

本发明提供了一种风力发电机电能质量及健康状态综合监控方法。本发明在不借助任何额外的风力发电机状态监测系统的前提下，通过分析风电场中每台风力发电机输出的三相电流信号，快速获取其二维正交分量、频移信息、频闪信息、总的谐波失真信息、及相位不平衡信息，进而利用这些信息构造既能够对风力发电机电能质量进行评估，又能够对风力发电机组传动链的结构健康状态进行预测的在线综合监控特征，从而在无需额外配置风力发电机状态监测系统的前提下，实现对风电场中的每一台风机的电能质量及其传动链的结构健康状态进行定量的评估和预测。

技术领域

本发明涉及风力发电技术，具体涉及一种风力发电机电能质量及健康状态综合监控方法。

背景技术

随着电力需求的不断增长，风力发电作为一种可持续的环保的能源解决方案，越来越多的被应用在生产生活中。但受自然风不稳定性的影响，通常从风力发电机输出电能的电能质量与传统的火电和核电机组输出电能质量相比，相对较差。另外，在不稳定风载荷的作用下，风力发电机传动链各部件非常容易出现损坏或发生故障。一旦此情况出现，也会极大降低从风力发电机输出的电能质量。若低品质的电能通过电网输送给用户，则非常有可能对用户端的电气设备造成恶劣影响，轻则影响其工作性能和效率，重则对其造成损坏。

故此，国内外对从风力发电机输出的电能质量的监测都非常重视，并制定了严格的监测标准。但目前的电能质量监测都是定期在风电场升压站进行，其监测的是从风电场输出的总的电能的质量，但一旦发现电能质量出现问题，却无法判断是风电场中哪一台机组输出低品质的电能污染了整个电网。于是，这个问题便成为了行业亟待解决的问题。目前，风电场中的每一台风机都安装有在线状态监测系统，但该系统却不具备对风力发电机电能质量进行监测的功能。但如果为解决此问题而单独开发一套在线监测系统，代价高昂。为此，本项发明便是要发明一种在不造成额外的资本投资的前提下，可以集成到现有风力发电机健康状态监测系统中的电能质量及健康状态综合监测技术，以实现对风电场每一台风力发电机的电能质量的监控。

发明内容

本发明提供一种风力发电机电能质量及健康状态综合监控方法，用于在不造成额外的资本投资的前提下，实现对风力发电机组电能质量及其传动链健康状态的在线综合监控。

方法首先要求获取风电场每台风力发电机输出的三相电流信号。然后，分析所述输出的三相电流信号，快速获取其二维正交分量、频移信息、频闪信息、总的谐波失真信息、及相位不平衡信息。最后，根据所述二维正交分量、频移信息、频闪信息、总的谐波失真信息、及相位不平衡信息，构造既能够对风力发电机电能质量进行评估，又能够对风力发电机组传动链的结构健康状态进行预测的在线综合监控特征。

所述三相电流信号二维正交分量快速提取方法满足如下公式：

其中，所述Ψ(t)取值为：

所述I(t)取值为：

其中，所述I₁(t)，1₂(t)和I₃(t)分别表征从风力发电机输出的三相电流信号；

所述Γ(t)表达式为：

其中，所述所述ω表示所述三相电流信号的实际输出频率；所述ω′表示所述三相电流信号的标准输出频率；

相应地，所述I(t)的表达式为：

相应地，所述I_d(t)的表达式为：

所述I_q(t)的表达式为：