基于电刷电流的双馈异步发电机滑环装置故障诊断新方法研究

滑环装置故障严重影响着双馈异步发电机励磁稳定性。针对这一问题,提出将电刷电流dq0变换应用到滑环装置故障诊断中。首先,分析了滑环运行电阻对励磁电流的影响,从理论上证明滑环旋转运行时将引起电刷电流固定谐波分量的产生。然后以滑环故障前后的电刷电流谐波畸变率为基础,采用修正后的恒功率dq0变换方法,通过电刷电流在dq坐标系中的形状来直观、精确判断滑环装置有无故障。最后,在动模实验室搭建滑环装置故障诊断实验平台,对其故障在不同严重程度下的电刷电流实测数据进行了分析,其结果与理论研究相吻合,验证了该诊断方法的有效性。该诊断方法简单可行,避免了传统方法中人工检测造成的资源浪费,具有较强的工程实践意义。     

双馈异步发电机电刷滑环系统状态监测技术研究现状与发展

电刷和滑环系统对双馈异步发电机的稳定运行至关重要,然而其运行故障时有发生,维修工作需耗费大量的人力和物力.与传统发电机类似,双馈异步风力发电机电刷滑环系统的故障机理相对简单,而对其进行实时、精确、高效的状态监测是一大难点,故本文先简单介绍了发电机电刷滑环系统常见故障类型和故障产生机理,再对当前已有的电刷滑环系统状态监测方法做重点阐述和分析,最后对未来双馈异步风力发电机电刷和滑环系统状态监测的发展趋势和方向做了展望.     

基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断

在实际工程应用中,双馈异步发电机电刷滑环故障发生较为频繁,对电机励磁稳定性影响也较大,严重时还会导致发电机组的解列。因此提出一种基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断方法。首先通过PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件模拟滑环烧伤故障,得到故障前后流经电刷滑环的励磁电流。然后基于希尔伯特-黄变换理论提取故障特征量,并将仿真结果与实测励磁电流信号所得Hilbert谱图进行对比分析,验证了故障特征量诊断法的可行性。最后提出能量商的诊断特征值概念,计算不同故障等级下特征量的能量商值,并与红外测温探头测量滑环表面的温度值进行对比。分析二者变化趋势,发现高于100 Hz的周期性高频分量不但可以作为故障特征量,而且其能量商在诊断滑环发生轻微烧伤故障时具有更高的精度和灵敏度。该方法为实际工程研究提供了一定的指导意义。     

基于温度场的双馈异步发电机电刷滑环系统故障诊断模拟

应用热电耦合原理,利用ANSYS有限元分析平台建立了双馈风力发电机电刷滑环系统温度场仿真模型,对正常运行状态下的电刷滑环系统温度场进行仿真,给出了系统各部件温度场及电流密度矢量分布。通过对模型中不同电刷加载大小不同的电流载荷来模拟电刷电流分布不均匀故障,对该故障进行暂态仿真分析,同时对刷环系统在正常运行状态下与故障运行状态下的热电场分布做了比较分析。最后,给出相关结论,对电刷滑环系统的温度场状态监测及其过热故障预期具有指导意义。     

双馈异步发电机定子匝间短路故障诊断研究

分析双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障负序电流的来源,提出以负序电流作为故障特征量进行故障诊断,建立双馈异步发电机仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻的大小实现了匝间短路故障模拟.对仿真发电机在风速恒定的条件下发生定子绕组匝间短路故障进行了模拟.结果表明,定子发生匝间短路故障后,会在定子中增加负序电流分量,定子负...     

特殊环境下双馈风力发电机电刷磨损量建模

针对复杂海洋环境下电刷磨损加剧、电刷更换周期缩短且磨损量难以确定的问题,基于盐雾试验机自行研制电刷滑环系统磨损实验平台,对YKYF1500-4异步空冷双馈风力发电机的电刷滑环系统进行磨损实验,从接触电流、接触压力、盐雾浓度以及实验温度等方面探究电刷磨损量的变化;依据摩擦力模型及磨损理论,建立基于改进库伦-粘性摩擦力的电刷磨损量预测模型,将接触电流、接触压力、盐雾浓度以及实验温度等参量引入磨损模型;经由粒子群参数辨识方法,辨识模型中与接触电流、接触压力、盐雾浓度以及实验温度相关的模型参数,实现电刷磨损量预测。经实验验证：该模型可以有效预测不同接触电流、接触压力、盐雾浓度、运行速度以及实验温度等工况条件下电刷的磨损量,为运维人员制定巡检周期提供理论依据。     

基于转子平均瞬时功率的双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障诊断

由于双馈异步发电机转子参数的可测性,提出一种基于转子平均瞬时功率的定子绕组匝间短路故障诊断方法。首先推导出计及高次谐波的双馈异步发电机正常及发生定子绕组匝间短路故障时的转子平均瞬时功率的表达式,然后建立了双馈异步发电机的多回路数学模型,并对其正常和不同程度匝间短路故障时的转子平均瞬时功率进行仿真计算。对仿真结果进行频谱分析,得到定子绕组匝间短路故障前后转子平均瞬时功率谐波分量的变化规律,并验证了理论分析的正确性。分析结果表明转子平均瞬时功率谱直观简洁,其2倍频分量不受转差率影响,高次谐波分量对定子绕组匝间短路故障有较强的灵敏性。     

基于振动信号的双馈异步发电机滑环装置故障诊断方法研究

电枢滑环系统是双馈异步发电机励磁系统的重要组成部分,但运行中时常出现因滑环面损伤而导致的电刷滑环接触不良现象,严重影响电机励磁稳定性。针对这一问题,提出了基于振动信号的滑环面损伤故障诊断新方法。简要分析了电刷滑环系统振动法原理、振动传播途径及故障机理。搭建电刷滑环仿真运行实验平台,实时采集系统故障运行前后的振动信号。应用小波能量谱法进行滑环接触面故障诊断。通过对比分析故障前后振动信号的小波能量谱分布及占比情况,找出发生振动异常的频带,为电枢滑环接触面的故障诊断提供依据。     

定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究

定子绕组匝间短路故障会引起双馈异步发电机气隙磁场的畸变,从而导致电磁转矩的变化,因此电磁转矩可作为故障特征之一。基于能量法分析定子绕组匝间短路故障前后电磁转矩的变化特征,建立了双馈异步发电机的多回路数学模型,并对其正常和不同程度匝间短路时的电磁转矩进行仿真计算。对仿真结果进行频谱分析,得到了定子绕组匝间短路故障前后电磁转矩谐波分量的变化规律,验证了理论分析的正确性。定子绕组匝间短路故障和电磁转矩的关联特征可以作为诊断定子绕组匝间短路故障的依据。     

基于ANSOFT双馈异步风力发电机定子匝间短路故障性能分析

在双馈异步风力发电机的正常运行中,定子绕组匝间短路是最常见的故障之一,利用有限元法对双馈异步发电机进行分析,并借助有限元分析软件ANSOFT中的Maxwell 2D模块建立了双馈异步发电机的仿真模型,通过电机运行过程中的涡流损耗分析和仿真,得到了减小涡流损耗的方法。对电机正常运行和不同故障程度情况下的内部磁场进行模拟仿真,对故障情况进行分析,故障的严重程度会直接影响故障相的电磁场和磁通,使整个电机的磁场和磁通分布不再对称均匀。     

发电机励磁碳刷滑环发热的分析预防和应急处理措施

碳刷和滑环是发电机动静接触和交换能量的设备,是发电机励磁系统的重要组成部分。但是运行中由于很多原因,时常出现发热现象,严重危及发电机的安全运行。通过分析励磁碳刷滑环发热的产生、发展,引起碳刷、滑环发热的因素,结合几年来的实践经验,总结出发热的处理及严重发热时实用可行的2种应急处理方法,实用中取得了很大成效,进一步针对性地提出了正常运行的维护和注意事项。     

发电机集电环及碳刷烧损事故原因分析及现场处理

内蒙古某电厂330 MW汽轮发电机发生烧损事故,造成发电机集电环、碳刷烧损,大轴损伤。分析事故原因是由于绝缘套筒存在质量缺陷,脱开的玻璃丝布被高速转动的转子风扇打碎后带入滑环与碳刷间,最终引发了事故。经过现场修复发电机大轴、集电环、碳刷后,发电机运行至今状况良好。同时建议有同类型发电机的发电厂,应加固发电机集电环绝缘套筒的外露部分,防止运行中绝缘套筒的玻璃丝布甩出,造成发电机事故。     

基于威布尔模型的风机电气滑环和变桨通信故障研究

介绍了风机维修现状,研究了风机变桨系统故障数据,通过探索电气滑环更换和变桨通信故障之间的联系,建立了两者的威布尔模型故障函数;分析结果表明:在一年运行时间内,电气滑环随时间的增长更换率更高,而变桨通信则相反,由此可以进一步制定其维修策略。     

不同撬棒保护投入时刻下双馈风电机组短路电流计算分析

双馈感应风电机组故障特性不同于传统同步电机,对电网继电保护的整定与配合产生不利影响,需从解析的角度揭示双馈感应风电机组的故障暂态机理。以双馈感应发电机空间矢量模型为基础,结合电路动态响应理论,建立了双馈风电机组三相短路电流解析计算模型。所建模型考虑了定、转子电阻的影响,从理论上证明了衰减时间常数的由来及与频率分量的对应关系。考虑到控制作用的影响,撬棒的投入会有延时,解析模型计及了不同的撬棒保护投入时刻。与仿真和现场试验结果对比验证了所建模型的准确性,并从仿真角度分析了转子电压、双馈风电机组运行状态及转子侧控制策略对故障电流的影响。最后运用解析模型定量评估了定转子电阻、短路发生时刻及DFIG的运行工况等因素对短路电流的影响。     

Commutation modelling and sparks reduction based on coupled circuit method

The commutating machines have a notable effect on the exchanges in brush–commutator contact area, which is particularly obvious when determining the intensity of sparks located on the brush. With time, higher current density at the descending edge promote sparks excitation, which itself increases intensity of the electrical erosion, brush temperature and thus also the wear. So in order to make an analytical study of commutation phenomenon, the coupled circuit method was developed. Therefore, a generalized mathematical model of the commutation, for brush–commutator, is established and can be extended for any other types of commutation on the basis of electromagnetic field (e.g. transformers and phase shift transformer. This model provides a greater efficiency to explain the impact of the electromagnetic fluxes surrounding brush area (or switch), specially for the current transition of the commutation process. Successful commutation is defined as operation in normal service, with no serious damages to the commutator, brushes or switches due to sparking that might require abnormal maintenance. It is recognized that some visible sparking are not evidence of unsuccessful commutation. The recommendation to improve the commutation (to achieve longer brush life) is the implementation of the proposal (slotted brush), which provides a linear and a sweet transition of currents in the coils of commutation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

动态调整转子撬棒阻值的双馈风电机组低电压穿越方法

双馈感应发电机(DFIG)等大型电力电子发电设备接入电网,改变了电力系统源端的暂态特性。在系统故障下,为保证DFIG不脱网运行,常采用转子撬棒保护电路完成低电压穿越(LVRT)。DFIG的暂态特性与故障发生时刻和故障程度有关,传统固定阻值的撬棒电路很难保证不同故障下的LVRT。从时域角度推导了撬棒投入后的暂态转子电流表达式,并提出了基于动态调整转子撬棒阻值的DFIG的LVRT方案,制定了转子撬棒自适应控制策略及阻值整定方法。仿真分析了不同电压跌落深度下所提方案的LVRT特性。结果表明,所提方法不仅能够满足不同电压跌落深度下的转子电流和直流母线电压,而且降低了撬棒投入次数及时间。     

300MW汽轮发电机励磁电刷故障分析及对策

针对300MW汽轮发电机励磁电刷及滑环的典型故障情况，从电刷性能、运行条件、配套设备状况及运行维护等方面进行了详细分析，进而提出了防止电刷损坏的措施。