基于广义等效法的含大规模风电接入的发电系统可靠性评估

只含有传统机组的发电系统,由于可将机组简化为两种状态模型,采用蒙特卡洛模拟法模拟机组状态,其可靠性评估较易实现。由于风的随机性和间歇性,在含有大规模风电接入的发电系统中,不能简单将风电机组看成两种状态模型。因此,提出广义等效法,将风电机组群一步步等效成1个传统机组,并引入zzc系数定义了该等效机组的平均稳定工作时间MTTS。选取RTS79系统作为算例,考虑大规模风电的接入,使用广义等效法计算可靠性指标EENS和LOLE,并与传统蒙特卡洛模拟法的结果进行比较。所提方法为简化风电机组群模型提供了思路,对含大规模风电接入的发电系统可靠性评估有一定指导作用。     

基于多尺度局部对比度的海上风电风机叶片异常点检测∗

针对传统方法在海上风电风机叶片砂眼等损伤异常点检测虚警率高的问题,提出了一种基于多尺度局部对 比度的风机叶片异常点检测方法.首先通过Facet-Kernel滤波对图像进行预处理,抑制背景杂波,突出异常点;其次 通过多尺度局部对比度计算,准确提取异常点位置;最后通过自适应阈值分割提取损伤异常点.实验结果表明,该方 法具有较好的检测结果,拥有有效性及鲁棒性.     

基于面积等效法的模块化多电平换流器损耗分析

基于模块化多电平换流器的直流输电(modularmultilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)阀的损耗研究目前还没有。由于MMC阀拓扑的特殊性,传统晶闸管和绝缘栅双极晶体管串联阀换流器的损耗计算方法均不能直接应用,文章结合其子模块特有的半导体器件的开关特性,分析了MMC子模块投入和切除的具体物理过程;结合换流器拓扑结构和面积等效调制算法,推导了典型工况下MMC阀的损耗与阀电压、电流、调制算法的关系,为MMC-HVDC输电系统的降损设计提供了依据。     

基于五点反演法的上机架动载荷识别

本文简要介绍了作者提出的动载荷识别的五点反演法,即通过t+2△t,t+△t,t,t-△t和t-2△t这5个时刻测点上的位移值的线性组合来确定t时刻的载荷值.在对某水轮发电机组上机架的动载荷识别过程中,给出了五点反演法的识别步骤.识别结果验证了该方法的有效性.本文的研究成果为水轮机组的振动分析提供了一种新的分析方法.     

基于ATP-EMTP的海上风机雷电暂态分析

雷击活动严重影响海上风机的正常运行,必须精准分析风电机组雷击过电压的影响因素和变化规律。论文根据海洋接地环境,在ATP-EMTP中搭建了基于圆锥天线原理的海上风机暂态一体波阻抗模型,通过优化机组各部位模型及模型电气参数计算,有效地将雷电流在风机内部的传播路径整合为一体,并利用该模型研究桨叶长度、塔筒高度对雷电暂态电压的影响,讨论屏蔽层结构对信号电缆的保护效果。仿真结果显示:雷击作用下,海上风电机组将产生兆伏级暂态电位变化,并呈欠阻尼式振荡衰减,其电位峰值从塔筒顶端到底端依次减小;风机塔筒的高度和桨叶长度分别与塔筒暂态电位和桨叶尖端电位呈正相关性;双屏蔽层结构下,信号电缆芯线与内屏蔽层的电位差值最小,比单屏蔽层结构电位差要低100 kV,因此采用双屏蔽层的保护效果更好。     

海上风电场运行维护的研究与发展

与陆上风电场相比,海上风电场建设和运行维护成本较高,在总结海上风电机组主要部件故障的基础上,对比了定期维护、停机维护和状态监测3种维护方案的优缺点,介绍了国内外海上风电场运行维护管理的现状,并分析了影响海上风电场运行维护成本的主要因素,最后对这一领域的发展趋势进行了探讨。     

基于可及度评估的海上风机机会维修策略

海上风电机组的维修费用较高,在一定程度上限制了海上风电产业的发展。针对此现象,提出一种将故障维修与预防性维修相结合的机会维修策略。考虑海上天气情况对维修活动的影响,采用马尔科夫法和动态时间窗描述海上天气状况,提出可及度指标评估海上风电机组维修的可及性。运用蒙特卡洛法模拟部件的随机故障,并选择合适的周期,以周期内成本期望值最小为目标,对仅考虑更换措施以及考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略的维修阈值进行优化。以某海上风电机组为例进行仿真,结果表明,考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略对降低海上风电维修成本的效果更为可观,从而证明该策略的有效性。     

基于运行维护的海上风电机组可用性评估方法

海上风电机组与陆上不同,受海上天气条件及运行维护策略的影响较大。在充分考虑了海上风浪等天气因素的基础上,将海上风电机组的运行维护方案根据机组故障部件不同、修复时需要的辅助设备及修复时间等差异进行归纳分类,并结合风电机组各部件平均故障率和平均修复时间,提出一种适用于不同海上风电场的风电机组可用性评估方法。算例评估结果表明,所述方法能够反映不同海上天气条件和运行维护方案对可利用率的综合影响。同时,一组灵敏度分析结果体现了海上天气条件及运行维护方案的实施对海上风电机组可用性的影响情况,为海上风电机组的设计与风电场的管理提供了技术支持。     

基于独立式CT等电位点设置的死区问题研究

对独立式CT等电位点设置展开研究,通过分析目前常见的500kV电压等级3／2接线方式和220kV电压等级双母线接线方式中电流互感器等电位点的位置设置,比较其发生故障时的危害,推导出正确的接线方式。针对错误的等电位点设置情况,制定出调整方案。     

基于电阻应变效应的兆瓦级风力发电机运行荷载研究

针对传统风力发电机运行荷载研究方法未明确荷载与电信号之间的线性关系,导致最终的运行荷载测试结果精度不足,提出一种基于电阻应变效应的兆瓦级风力发电机运行荷载研究方法。在明确兆瓦级风力发电机整体结构的基础上,组建惠斯通电桥,测量叶片根部应变程度,获取相应弯矩,采集荷载数据;采用电阻应变片测量叶片的运行形变,并计算电阻应变效应,得到荷载与电信号之间的线性关系,完成兆瓦级风力发电机整机运行荷载测试。实验结果表明,该方法测试精度较高、稳定性较好,能够为复杂地形发电机的稳定运行提供技术支持。     

基于PSO优化核主元分析的海上风电机组运行工况分类

海上风电机组运行环境复杂多变,对其工况进行分类可以提高机组运行健康状态评价的准确性,为制定合理的运行维护策略提供可靠依据。提出一种基于PSO优化核主元分析(KPCA)的多参数工况分类方法。针对核函数参数难以确定的问题,综合考虑类内散度和类间散度构建优化核参数的适应度函数,应用PSO算法对其进行寻优,将优化后的KPCA用于数据的特征提取,在此基础上采用模糊C-均值聚类(FCM)建立分类模型。通过对UCI数据库中的三组实验数据进行分类验证了该方法的有效性。最后,应用该方法对某海上风电场实测数据进行工况分类,并与PCA+FCM、KPCA+FCM两种方法进行比较。结果表明,提出方法的分类结果优于其他两种,能够得到清晰准确的分类结果,利于分工况建立准确的机组运行健康状态评价模型。     

近海风电场关键技术

介绍了近海风电场特点、发展态势及关键技术,分析国外近海风电场建设实施案例,并围绕近海风电场优化配置与评估、近海风电场电气传输技术、近海风电场系统接入与稳定运行开展研究,提出了相应的实施及解决方案.     

多端多电平柔性直流系统在海上风电场中的应用

针对交流输电技术和传统直流输电技术在海上风电场应用中的不足,以及保障岛上负荷正常供电的要求,提出了多个海上风电场及岛上负荷经多端多电平柔性直流系统并网的策略。建立了d-q旋转坐标系下的VSC-HVDC数学模型,并且设计了各换流站的控制策略。仿真结果表明,风电场经多端直流系统与陆上电网实现了互联,风电场发力不足时功率反转,即陆上电网向岛上负荷供电,保障了岛上负荷的正常供电。该并网方式灵活可靠,是海上风电场及岛上负荷与陆上电网的最优联接方式。     

我国海上风电发展的若干问题初探

国外的近海风电场建设已进入大规模发展阶段,我国的海上风电场建设也已启动。介绍了国内外海上风电发展的概况,对海上风电技术和海上风电场投资进行了分析,探讨了我国发展海上风电所面临的一些问题以及应采取的相应对策。     

基于SDW-LSI算法的风力机故障估计与容错控制

为了解决风力机桨距执行器故障导致的桨距角动态响应变慢和输出功率波动的问题,基于辨识理论和解析理论,提出了故障估计和容错控制方法。采用欧拉变换将二阶传递函数转化为辨识方程。利用滑动数据窗最小二乘迭代辨识算法估计桨距系统中的自然频率和阻尼系数。根据解析理论推导补偿函数,将所估计的参数反馈到补偿函数中,调整故障前后系统的关系,从而解决桨距角变慢和输出功率波动的问题。最后,选取桨距执行器液压油空气含量过高故障验证算法的可行性。     

基于Hamilton能量理论的海上风电场双馈机群分布式互补控制

针对2个海上风电场中双馈风电机群的控制问题,基于Hamilton能量理论,提出了一种分布式互补控制策略,该控制策略不仅能够保证单个机群内风电机组的同步运行,而且可以使2个机群之间实现输出互补。对双馈风电机组单机模型进行Hamilton实现,获得端口受控耗散Hamilton模型;研究2台风电机组的互补控制问题,基于能量成型的方法设计Hamilton能量控制策略;提出2个风电机群间的分布式互补控制策略,使得2个风电场分别保持同步运行,且它们之间的输出之和及有功输出之和均能保持恒定,即实现输出互补。通过仿真验证了风电机群分布式互补控制策略的有效性。     

Sensor fault detection and isolation for wind turbines based on subspace identification and Kalman filter techniques

This paper aims at the blade root moment sensor fault detection and isolation issue for three‐bladed wind turbines with horizontal axis. The underlying problem is crucial to the successful application of the individual pitch control system, which plays a key role for reducing the blade loads of large offshore wind turbines. In this paper, a wind turbine model is built based on the closed loop identification technique, where the wind dynamics is included. The fault detection issue is investigated based on the residuals generated by dual Kalman filters. Both additive faults and multiplicative faults are considered in this paper. For the additive fault case, the mean value change detection of the residuals and the generalized likelihood ratio test are utilized respectively. For multiplicative faults, they are handled via the variance change detection of the residuals. The fault isolation issue is proceeded with the help of dual sensor redundancy. Simulation results show that the proposed approach can be successfully applied to the underlying issue. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于BPNN-NCT的风电机组主轴承异常辨识方法

风电机组主轴承作为传动系统的重要组成部件,其异常辨识精度受风速波动的影响较大。针对该问题,提出了一种基于BPNN-NCT的风电机组主轴承异常辨识方法。首先,利用相关系数法确定了与主轴承状态相关的参数作为模型的输入,并基于反向传播神经网络(BPNN)建立了以主轴承温度为状态参数的状态参数预测模型。然后,基于非中心t(NCT)分布刻画了不同风速波动区间下状态参数预测残差的分布特性,并在此基础上提出了计及风速波动影响的风电机组主轴承异常状态量化指标。最后,以某风电场的2 MW直驱风力发电机组为例,验证了所提方法的有效性和准确性。     

基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护策略

针对海上风电机组对故障特征的增量式学习及主动维护的问题,提出了一种基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护策略。首先,采用非正态总体假设检验量化机组实时状态与典型状态的信息差异,通过增量字典学习捕捉机组典型状态特征,基于支持向量机构建了机组状态自适应评估模型。然后,结合部件有效役龄,以机组状态概率向量为决策依据、单次维护费用最小为目标,优化部件维护策略。同时计入部件成组时由于提前或延迟维护的损失,以维护总费用最小为目标、日维护时长为约束,建立了基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护模型。最后,以某海上风电机组为例,验证了所提维护策略的有效性,分析了维护次数、可及性对维护策略的影响。     

基于内模原理的海上风电机群干扰抑制研究

海上风力发电系统在运行中,因非线性电力电子设备使用等受到非谐波干扰的影响,对风电机组受非谐波干扰问题进行控制研究。首先,基于Hamilton能量理论,对单机系统进行Hamilton实现;其次,针对单机系统模型,设计内模控制器,使得风电机组在输入扰动的情况下能够稳定运行;然后,考虑受扰风电机群的网络化模型,在内模控制的基础上,设计分布式控制策略,调节系统稳定输出,保证整个风电机群在受非谐波干扰情况下,能够保持稳定运行。最后,通过仿真验证了基于内模的分布式协同控制策略能够有效地抑制干扰,提高风电机群的稳定性及可靠性。