大型风电机组电机驱动型主动偏航系统故障诊断技术概述

在分析风电机组偏航系统结构特点的基础上,综述了电机驱动型主动偏航系统的故障类型及对应的故障机理、常用的故障诊断技术与方法的研究进展。经过文献分析发现,大功率风电机组电机驱动型主动偏航系统故障诊断技术的研究主要集中在大数据平台研究、多传感器信息融合技术开发等热点领域。未来,风电机组偏航系统故障诊断技术研究将以成本较低的基于SCADA系统的数据深度挖掘为发展方向。     

永磁同步电机驱动系统逆变器故障诊断研究

采用混杂系统理论的分析方法,建立更精确的电机驱动系统开关函数模型——混合逻辑动态模型。并由此提出一种基于电流残差的永磁同步电机驱动系统逆变器开路故障诊断方法。该方法利用主控制器的变量,无需额外的传感器,构造的观测器直接引入真实检测电流,避免观测误差以及时间延迟,而且逆变器发生开路故障时残差与时间成正比,时间越长,残差量就越大,且极易检测,可靠性高。这种方法摆脱了负载和主控制器的影响,具有很强的鲁棒性。反应迅速,能在故障发生的1/4周期之内完成诊断与定位。通过Matlab/Simulink仿真研究验证所提故障诊断方法的可行性和有效性。     

风力发电机组偏航电机选型优化方法探究

为了使风力发电机组偏航系统驱动电机的选型准确合理,也为了揭示偏航电机在超过截断值外载后的运行情况,文章提出了一种基于偏航电机特性(扭矩-转速)曲线和外载时间序列的仿真模拟方法,并用该方法定量地分析了3类工况下普通型和高海拔型两款偏航电机的运行情况。3类工况如下:(1)在额定转速下,偏航电机经历大于截断值外载,且逆风偏航;(2)偏航电机由静止开始启动时,经历大于截断值外载,且逆风偏航;(3)在额定转速下,偏航电机经历大于截断值外载,且顺风偏航。研究结果表明,在某些工况下,所选两款偏航电机会出现短时间的堵转运行或反拖运行问题。文章所提出的仿真方法,可为偏航电机的精细化选型提供定量参考,也可作为检验截断值外载是否合适的评判方法。     

基于机器学习算法与SCADA系统的风电机组变桨系统变频器的故障预警方法研究

变桨系统是风电机组的关键设备,但由于风电机组长期处于复杂的工作环境,导致变桨系统故障成为风电机组故障中最常见的故障之一,而变桨系统变频器故障在变桨系统故障中的占比很高.基于此,提出了一种变桨系统变频器的故障预警方案,分析SCADA系统数据,将机器学习算法应用于故障预警,并将模型温度残差作为故障预警的指标;然后,针对随机...     

诊断键合图在动态系统故障诊断中的应用

基于解析冗余关系故障诊断方法的关键是建立解析冗余关系。系统键合图模型经过转换可以得到系统的诊断键合图模型,利用该模型中的虚拟传感器与系统组件的关系可以方便地建立系统解析冗余关系和具有残差方向的故障特征矩阵。然后,通过观测特征与故障特征的比较进行故障检测和隔离。通过在五箱系统的仿真验证,证明该方法是非常有效的。     

基于核主元分析的传感器故障检测

提出了一种新的火电机组传感器故障检测系统.传统的主元分析方法在非线性系统中不能很好的发挥作用.采用核主元分析方法提取系统的非线性冗余信息,建立核主元模型.并在输入空间对数据进行重构,通过最小化均方预测误差来选择合适的核函数和参数,对模型的建立过程进行指导.在线检测时,利用核主元模型,将实时数据投影到核主元空间,能够有效的去除系统的噪声.对重构残差采用序贯概率比检验方法进行检验,不仅能够诊断出传感器的漂移等明显故障,而且能够及时发现设备或者系统的早期故障.通过某电厂125MW机组真空系统的多传感器故障检测仿真实例,验证了该方法的有效性.     

质子交换膜燃料电池故障检测研究

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的故障检测和系统稳定性问题,结合其多传感器特性,采用基于实时PCA的质子交换膜燃料电池故障检测方法,根据燃料电池反应信号数据建立PCA模型,通过窗口过滤方式和遗忘因子算法实时更新模型,并将降维后获得的数据用统计方法进行处理,从而检测出故障。有效地简化了燃料电池系统故障检测的过程,改善了故障检测的实时性,提高了燃料电池系统工作的稳定性和可靠性。     

电站蒸汽轮机热力参数的回归分析建模

在应用ＧＬＲ法对电站传感器进行在线故障自动检测时,需要有所测热力参数的精确模型与传感器的实际输出相比较而形成残差序列。本文介绍以电站蒸汽轮机热力参数的实测数据为根据的多元线性回归分析建模方法。利用该法对某３００ＭＷ电站用汽轮机的主要热力参数所建立的仿真模型已成苗用于传感器的ＧＬＲ检测,检测的灵敏高度,伪报警低,说明所建立的仿真模型是正确和有效的。     

基于最小二次支持向量机数据驱动的Hammerstein系统故障诊断与分离方法

本文在最小二乘支持向量机(LS-SVM)框架,针对Hammerstein非线性系统,设计了一种数据驱动故障诊断与分离(FDI)方法。具体内容包括:构造单适当的输出系统设计基于等价空间的残差生成器,进一步将残差生成器扩展至多输出情况。为了解决实时监控问题,通过低阶和稀疏逼近理论构造半参数残差生成器,此残差生成器带有参数动力学方程和非参数静态函数。在半参数框架下,通过设计参数化矩阵重构实现对传感器/执行器故障的检测与分离。最后,本文给出一个仿真实例验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于SMO电动汽车用内置式永磁同步电机无位置传感器控制

针对电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,讨论滑模观测器的无位置传感器控制方法,介绍基于该方法的转子位置检测原理,给出控制算法的实现过程。通过Simulink建立内置式永磁同步电机无传感器,控制系统的仿真模型进行仿真。结果表明,基于滑模观测器的无位置传感器控制可以实现较小的估计误差,确保电机高性能运行。     

孤岛多逆变器并联传感器故障诊断策略

针对微电网孤岛运行模式下多逆变器并联系统的非线性特性,构建孤岛模式下的多逆变器并联的非线性T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型,对不确定性及传感器故障进行重构,进而提出一种新的T-S模糊故障容错控制方法,该方法使用分布补偿概念设计一个基于T-S模型的状态观测器,产生对故障具有敏感性的残差,对多逆变器并联中存在的故障信息实行有效检测和隔离。结合控制分配律,设计一个基于固定控制分配方案的T-S模糊容错控制器,通过Lyapunov和泰勒级数推导系统保持稳定的充分条件,仿真实验验证了所提控制算法的有效性。     

基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法

变电站二次回路及系统运行状态因设备自身及物理连接等原因具有一定的不确定性,二次系统故障定位难度较大。提出一种基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法。首先将二次系统设备拓扑连接关系抽象为矩阵描述,二次系统设备节点状态量作为相应矩阵元素;然后通过矩阵算法对二次系统连接状态进行定位,确定与故障有关的矩阵元素;在连接状态定位后利用模糊径向基神经网络将故障相关矩阵元素与故障集中各故障情况对应,进行故障搜索定位。故障算例结果表明,所提出的二次系统故障定位方法具有较高的准确率。     

基于模糊控制的风力发电机组偏航系统研究

针对近年来风电机组大型化对偏航系统稳定性提出的高要求,提出将模糊控制应用于偏航控制系统中。分析了偏航控制系统的工作原理;对偏航系统设计了模糊控制器,并对其控制过程设计了软件流程图;在Matlab/Simulink仿真平台中搭建了该系统的仿真模型,进行了仿真实验,并与传统PID控制方法的控制效果进行了比较分析。结果表明,模糊控制系统能同时满足偏航系统对控制精度和稳定性的要求,其整体性能优于PID控制系统。     

基于状态观测器的汽油机传感器故障诊断研究

针对汽油机在工作过程中容易受到各种未知干扰因素输入的影响,采用Landau I D的模型识别技术对WF4C27F-E型汽油机的节气门-转速模型的所有参数进行了辨识,然后设计了用于汽油机电控系统传感器故障诊断的全维未知输入观测器.在传感器出现恒增益、恒偏差、值不变等随机故障时,输出残差信号明显偏离零点,通过判断该值足否超出误差限值对传感器的故障进行诊断.模型仿真和试验结果表明该方法是切实有效的.     

基于SCADA数据特征提取的风电机组偏航齿轮箱故障诊断方法研究

针对风力发电机组偏航系统故障处理难度大和危害严重等问题,开发出基于数据采集与监视控制(SCADA)数据的偏航齿轮箱神经网络诊断模型.利用ReliefF算法和核密度-均值法提取能反映出偏航齿轮箱运行工况的7个SCADA参数,并提取出6种故障特征指标作为神经网络诊断模型输入量,来诊断偏航齿轮箱的正常状态、磨损故障以及断齿故...     

复合主元分析方法在电站冗余传感器故障检测中的应用

提出一种应用于电站冗余传感器故障检测的复合主元分析方法:首先故障检测系统连接实时/历史数据库获取冗余传感器的实时数据,并判断系统的工况是否稳定.若工况稳定,则采用主元分析方法(PCA)估计参数值,否则采用仪表监测算法(ICMP)对非稳态信号进行估计.再将估计值与每个测量信号形成残差,采用改进的序贯概率比方法评估残差大小,并进行异常预警.该方法具备了PCA算法在稳定工况下的可靠性和ICMP算法在非稳态工况下的有效性.选用桌600MW机组热力系统的一组实际监测参数作为算例,验证了该方法的先进性.最后给出检测系统的工程实施架构和技术方案.     

基于坐标变换的独立桨距调节技术

针对因风的不对称性引起俯仰弯矩和偏航弯矩的问题,建立了大型风力发电机组独立变桨距控制所需的空气动力学模型。由于风轮空气动力学模型具有多变量、强耦合和时变的特点,首先对其施加一坐标变换,将其转换成线性时不变、非耦合的简单模型,简化了控制器的设计。最后,将风切变作为扰动输入量,针对一台1.5 MW风电机组设计了两个独立的PID控制器,并利用Matlab进行了仿真验证。结果表明,采用独立桨距调节技术能大大地降低风机的俯仰弯矩和偏航弯矩。     

某工业型燃气轮机起动电机系统故障分析

某工业型燃气轮机常出现起动电机系统故障,起动电机系统故障直接导致燃气轮机起动失败。本文针对该型燃气轮机起动电机系统故障问题,从起动电机工作原理出发,并结合燃气轮机运行工作中出现的典型故障进行分析,为该型燃气轮机起动电机系统故障的排查指明了方向。     

一种风力发电机组偏航系统的优化设计

作为风力发电机组的关键部件,偏航系统的设计精确性直接决定着机组的使用寿命。文章提出了一种偏航系统的优化控制设计方案,采用的方法是基于功率控制的爬山算法,这种方法可以改善风向变化的绝对值小于15°时偏航控制系统的精度。为验证其准确性,采用Matlab仿真软件建立的偏航控制系统仿真模型进行了仿真实验。仿真结果表明,采用爬山算法可以在保证风能最大捕获的基础上,提高偏航控制系统的精度,优化风力发电机组的偏航控制系统。     

基于量子进化在线序贯极限学习机的变桨系统故障检测

针对复杂工况下风电机组变桨系统故障检测问题,采用在线序贯极限学习机建立变桨系统状态监测模型,利用ReliefF算法进行模型的特征选择,通过量子进化算法优化在线序贯极限学习机的超参数集,并引入马氏距离函数计算变桨系统状态监测模型的残差,判断风电机组变桨系统的异常。以辽宁某风电场1.5 MW双馈风电机组变桨系统为例,将所提出的模型分别与粒子群优化极限学习机、粒子群优化支持向量机、随机权神经网络、极限学习机和反向传播神经网络模型进行对比,结果表明所提出的模型精度优于其他模型,所提方法的故障检测正确率高于3σ阈值法和核主成分分析方法。