[发明专利]基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台

权利要求书

1.基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，该平台用于模拟双馈风力发电机的实际运行工况及双馈风力发电机不同的短路故障类型，包括双馈风力发电机、拖动电机、变频器、双馈变流器、短路开关柜、短路开关控制台和漏磁通监测模块，所述的短路开关控制台分别连接短路开关柜和变频器，所述的短路开关柜连接双馈风力发电机，所述的拖动电机通过变频器调节双馈风力发电机，所述的双馈风力发电机还分别连接双馈变流器和漏磁通监测模块；

所述拖动电机用于驱动双馈风力发电机；所述变频器用于调节拖动电机的频率和转速；所述双馈变流器用于调节双馈风力发电机的输出功率和负载；所述的双馈风力发电机每相定子、转子绕组线圈引出多个绕组抽头，绕组抽头引线接至双馈风力发电机接线盒接线端子排，绕组引线的编号、接线盒接线端子排和短路故障的类型一一对应，通过接线盒接线端子排和外部短路开关柜连接，通过绕组抽头的互相连接实现不同匝数的短路故障；所述短路开关柜用于模拟双馈风力发电机的短路故障，通过短路控制电路连接双馈风力发电机绕组抽头引线进行外部短路模拟和控制；所述短路开关控制台用于控制短路开关柜内的短路控制电路；所述漏磁通监测模块用于采集双馈风力发电机外部漏磁信号，并对外部漏磁信号进行信号分析和可视化显示；

所述短路开关柜包括短路控制电路和短路保护电阻，其中短路控制电路由交流接触器、断路器构成，短路控制电路串连交流接触器和断路器，交流接触器为常开状态；短路保护电阻接入短路控制电路中用于限流，保护双馈风力发电机多次重复进行短路实验；短路控制电路连接双馈风力发电机接线盒，由短路开关控制台控制交流接触器辅助触点吸合，从而引发匝间短路故障；所述的漏磁通监测模块包括磁环天线阵列、数字采集卡和便携式计算机，所述的磁环天线阵列包括多个磁环天线，磁环天线输出端接数字采集卡。所述的磁环天线设置在双馈风力发电机的轴向和径向上的不同位置处，所述数字采集卡用于采集不同位置磁环天线监测的漏磁信号，所述便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行数据分析和可视化显示。

2.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述短路控制电路依次连接双馈风力发电机接线盒接线端子排、断路器、交流接触器和短路保护电阻，所述的双馈风力发电机接线盒接线端子排设置在双馈风力发电机定子绕组、转子绕组不同编号的抽头引线上；所述抽头引线的引出位置包括双馈风力发电机定子绕组、转子绕组的不同相的槽内、同相不同支路的相同线圈内和线圈端部。

3.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述短路开关控制台采用PLC可编程控制器控制短路开关柜开关动作，控制交流接触器辅助触点得电吸合引发匝间短路故障，交流接触器辅助触点吸合1s后失电断开，双馈风力发电机恢复正常运行。

4.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述的便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行信号数据分析和可视化显示包括如下步骤：

步骤1：通过数字采集卡采集双馈风力发电机不同位置磁环天线监测的漏磁通信号；

步骤2：对采集到的漏磁通信号小波降噪后进行时域分析以判断漏磁信号的波动情况，进而根据漏磁信号的波动定位信息提取处于平稳时间段内漏磁通信号数据；

步骤3：对平稳时间段内漏磁通信号进行包络分析提取包络信号，再对包络信号希尔伯特变换后进行双谱分析，获得漏磁通信号的双谱估计特征图；

步骤4：对漏磁信号的双谱估计特征图进行1.5维切片处理，得到1.5维包络谱图并进行可视化显示，进而获得漏磁信号的特征频率，通过与双馈风力发电机正常运行的漏磁通信号的谱图对比分析，判断绕组短路故障是否存在。

5.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述磁环天线所在平面分别与双馈风力发电机端部和径向机壳平行，所述磁环天线的个数至少为两个且分别设置在双馈风力发电机端部轴向和机壳径向。

6.如权利要求4所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述磁环天线在双馈风力发电机非驱动端的轴向位置设置一个，非驱动端的轴向位置设置一个，在机壳径向均匀设置三个。