[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

说明书

本发明属于风力发电机故障诊断技术领域，公开了一种基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，该平台用于模拟发电机的实际运行工况及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，所述的变频器通过拖动电机连接双馈风力发电机，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。本发明提供了一种适合于模拟双馈风力发电机短路故障的模拟平台，丰富了工程实际应用。

技术领域

本发明属于风力发电机故障诊断技术领域，具体涉及一种基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台。

背景技术

随着风电行业的迅猛发展，双馈风力发电机因其诸多优势被广泛应用。双馈风力发电机工作环境复杂恶劣，极易出现故障，直接影响风电机组正常运行，危及并网系统。根据调查数据表明，风力发电机的定、转子短路故障是造成风电机组的损坏和停运的主要原因之一，定、转子短路故障多由线圈的匝间短路引起，一旦发生短路，转子带电又会导致轴电流的产生，造成电机严重损坏，机组维护困难，维修成本较高。

目前发电机短路故障诊断应用方面多集中在电流、振动、转速的测量，应用最为广泛的是电机电流特征分析，据报道，错误的电机电流指标可能是由转子结构的磁不对称造成的，使用探测线圈法进行转子磁场检测可以观测磁对称情况，但探测线圈多安置在定子铁芯的空气隙表面，这种侵入式的监测方法对于已投运的机组安装比较困难，不便于工程实际的应用。

基于外部磁通测量的感应电动机故障监测由于其潜在的成本低廉,安装简单便捷的优点，近年来受到风电企业的广泛关注。虽然基于发电机外部漏磁监测的诊断可以提供与发电机电流特征分析相媲美的特性，但是由于微弱的外部漏磁信号在强噪声环境下，环境噪声的宽频随机的特点,将会一定程度上掩盖漏磁信号的特征频率成分,特别当环境噪声较强时,极易受到外部干扰，相对较弱的特征频率就会完全淹没在噪声当中,而且目前研究多以单个或双个漏磁传感器检测通道为主，故障检测方法的性能和可靠性受到影响，极易造成故障误报，进而限制了其实际应用，目前仍以实验研究为主，同时实验研究所采用的发电机的结构跟实际双馈发电机结构相差较大，在同一个试验平台可模拟的故障类型较少，很有必要针对基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟及诊断方法进行更深入的研究。

寻求一种简单有效，成本低廉的风力发电机诊断方法，有效提取发电机短路故障信息，成为本领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，用以解决现有技术中的缺少合适实验台用于风力发电机短路故障模拟及诊断的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，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驱动双馈风力发电机，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，并将外部漏磁信号进行信号分析和可视化显示；