考虑空气密度变化的风电机组转矩控制算法研究

为了研究在不同空气密度条件下转矩控制修正算法对风电机组功率提升的影响,文章分析了空气密度与最优转矩控制的关系。结合风电场实际测量数据,总结空气密度的变化特点及规律,设计了考虑空气密度变化的最优转矩控制修正算法。利用Bladed软件,在湍流风况下设计了不同空气密度时,有、无空气密度修正的5组对照实验。实验结果表明,空气密度变化直接影响机组的输出功率,但是针对转矩控制的直接修正算法对风电机组发电功率提升效果不明显,有待进一步的综合优化。     

基于特征选择和XGBoost的风电机组故障诊断

随着风电规模的不断增加,风电机组的运行维护成为研究的热点.针对风电机组的故障诊断问题,文章提出了一种基于特征选择和XGBoost算法的故障诊断方法.该方法采用随机森林的袋外估计进行特征选择,降低了特征选择过程的主观性;以XGBoost算法为基础搭建诊断模型,采用网格搜索和交叉验证对算法进行参数优化.以风电场SCADA实...     

面向风电机组维护的改进FMECA

维护水平是影响风电机组维护成本的重要因素之一。故障模式、影响及危害性分析根据危害度对故障模式进行分级,找出危害度较高的故障模式并给予较多的维护资源,有助于提升风电机组的维护水平。然而,在目前的风电机组FMECA中,监测控制与数据采集系统的存在、处理故障的过程以及故障发生及其影响的真实情况等特征未被充分利用。文中结合传统FMECA与以上特征,提出了一种面向风电机组维护的改进FMECA。为更接近故障处理过程,将风电机组分为机组层,SCADA层及部件层。分别将SCADA系统的报警内容、部件的故障模式及机组停机视为SCADA层的故障模式、原因及对高层级的影响。同时,根据机组各故障的发生概率及影响的真实情况重新定义其等级。最后给出了改进FMECA在某型号风电机组中的应用实例。     

基于改进深度森林算法的风电机组故障诊断技术研究

为了及时有效地检测出风电机组发生的具体故障,同时克服传统故障诊断方法的局限性,文章提出一种基于改进深度森林算法的风电机组故障诊断方法。首先,利用有效的数据预处理方法处理SCADA原始数据并提取故障特征;然后,基于深度森林算法对风电机组具体故障进行诊断,同时,针对深度森林算法在故障诊断领域存在的缺陷,对算法提出改进;最后,利用河北某风场1.5 MW风电机组实际运行数据对文章提出的故障诊断算法进行验证,通过正确率、AUC等指标验证了所提故障诊断算法相比传统机器学习算法的有效性和优越性。该研究为风电机组运行和维修提供了依据,同时也为故障诊断领域提供了新的方法和思路。     

风电场风电机组的接地设计

较系统地介绍了风电场风电机组对接地电阻的要求、接地设计思路及方法,并提供实际工程中接地网布置图实例作为参考。     

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...     

基于运行数据的风电机组偏航优化控制方法研究

针对风电机组偏航控制系统在实际应用中自适应水平差、控制精度低等问题,首先利用某风电场的实际运行数据,分析了当前该风场风电机组偏航系统的控制性能;其次根据对风误差随风速的变化特点,提出了分风速段的偏航控制策略优化方案;最后选择相关性最好的两台机组进行了实验验证。实验结果表明,优化后的偏航控制策略能够在不增加机组偏航次数的前提下有效降低机组的对风误差,提升机组的出力性能。     

基于运行数据的风电场等效建模方法比较

比较研究了传统的和基于运行数据的风电场等效建模方法。分析了传统单台风电机组输出功率累加的方法存在误差的原因。探讨了基于运行数据的等效建模方法,结果表明该方法更符合现场实际。但如何把握选择运行参数的复杂度与模型的简化度之间的关系。以既达到等效的效果又满足仿真精度的要求是下一个有待解决的问题。     

风电机组故障统计分析研究

基于某实际运行的风电场,统计了场内风电机组全年的故障数量,结合风电场月度发电量、月平均风速和月平均气温,探讨了风电机组故障数量与机组运行状况和环境温度之间的关联性,同时分析了主要系统故障高发的原因。最后提出了降低机组故障发生率以及改善运行维护工作的一些措施。     

数据驱动的风电机组变桨系统状态监测

针对数据采集与监视控制(SCADA)系统存在误报、故障报警滞后等问题,提出一种基于单分类模型的风电机组变桨系统在线状态监测方法.首先,从SCADA数据中提取出与变桨系统相关的特征参数并进行特征重构以进一步提取出更值得关注的桨叶之间的差异化信息.其次,基于单分类支持向量机对历史数据的分析确定变桨系统运行数据的健康边界,进...     

基于TMD的风力机塔筒振动控制研究

针对风力机塔筒在风振效应下振动过大的问题,该文基于调谐质量阻尼器(TMD)开展对风力机塔筒的减振控制研究.以某大型2 MW风力机塔筒为研究对象,基于ANSYS建立柔性的风力机塔筒有限元模型,并基于Kaimal谱和模态脉动曳力功率谱模拟得到脉动风速时程和风载时程曲线.为取得较好的TMD减振控制效果,根据Den Harto...     

基于SMA的大型风力机叶片振动被动控制研究

将SMA粘贴在大型风力机叶片的表面形成新的智能叶片结构,并探讨伪弹性SMA对叶片的振动抑制效果。采用SolidWorks与Excel软件相结合的方法建立风力机叶片三维壳体模型,基于ANSYS ACP模块对含SMA的复合材料叶片进行铺层设计,并验证该模型;考虑叶片的弯扭耦合效应及重力影响,基于有限元理论建立含SMA的运动学方程,采用模态叠加法求解其静态响应、谐响应及随机振动。分析结果表明：由于SMA的存在,不同静态载荷作用下,SMA的应力-应变之间均形成封闭的滞后环;将叶片的固有频率移向更高的频率,各阶模态对应的振幅明显降低。在振动能量带宽0.5~2.4 Hz的范围内,含有SMA层强化的风力机叶片振动能量响应值降低更为显著。     

偏侧风对风力机气动性能的影响

针对偏侧风对风力机气动性能影响的研究问题,用相对运动法作偏侧风的矢量分解,获得各风速分量的时间空间变化性质;在气动性能的计算模型中分离出偏侧风扰动项,分析了偏侧风对气动力的影响机理;用差值比较法在实例计算中得到偏侧风的气动推力和力矩,得出偏侧风对风力机具有周期性局部冲击的结论,为综合研究风力机风速风向变化下的气动特性及风电传动系统动力学行为提供了支持。     

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...     

基于SCADA数据的风电机组齿轮箱状态监测方法

为解决故障劣化渐变过程的长时间序列对齿轮箱状态监测模型的影响问题,提升其决策精度,提出一种基于数据采集与监控(SCADA)数据的组合建模方法.首先,采用主成分分析法(PCA)选取与齿轮箱温度密切相关的输入观测向量,并应用长短期记忆(LSTM)神经网络分别对齿轮箱正常工况和异常工况独立建立温度模型;其次,结合模型输出结果...     

基于阻尼滤波的大型风电机组柔性振动控制技术

主要针对如何减小机组载荷,增加阻尼的柔性振动控制技术进行研究.首先分析了引发大型变速变距风电机组振动的原因和各振动的激励源所在;然后针对1.5MW SUT-1500机组的设计进行可能存在的振动情况分析,并进行桨距、转矩阻尼滤波PID控制器的设计;最后在Bladed软件中进行仿真验证,得到塔架振动控制、传动链扭曲振动控制的有效方法.     

基于间接转矩控制的风电机组功率测控平台

首先分析了风电系统能量转换原理,得出最大功率控制的理论依据。在最大功率控制理论的基础上,采用脉宽调制技术控制发电机输出平均电压,从而以间接控制发电机转矩的方式实现最大功率追踪。研究工作根据理论分析,搭建了风力发电机组功率测控平台,平台具有测试和根据测试进行控制两大功能,为风电机组的设计和研发提供了试验手段。试验证明,该文所采取的控制原理方法正确,搭建的试验平台能够实现预期目标。     

基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略

为解决大规模风电并网带来的系统频率稳定性降低问题,风电机组通过虚拟惯量控制可为系统提供短期频率支撑,然而惯性响应期间风电机组转速收敛缓慢,导致一部分转子动能被无故浪费;转速恢复阶段的有功突变易造成频率二次跌落。为此,提出基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略,实现在释放较少动能的前提下提供与传统策略相同的频率响应服务;并在频率步入准稳态时,借助时变功率函数开始转速恢复,实现转速快速恢复的同时缓解二次频率跌落。基于EMTP-RV仿真软件搭建包含风电场的电力系统模型,验证了所提策略的有效性。     

基于激光雷达的风力机分离测风独立变桨控制策略

在基于叶片根部载荷的PID独立变桨控制的基础上,引入激光雷达并提出优化的独立变桨控制方法.利用激光雷达可重建风力机前方风场信息的特点,对风力机前方风速进行提前测量.提出并使用统一风演化模型对所测数据进行二次处理,得到更贴近实际的叶轮中心风速,进一步使用所提出的分离测风方法对叶根载荷进行提前计算,根据载荷的计算值进行独立...     

基于历史运行数据的风电机组风向标测量误差校准方法

为消除风电机组风向标测量误差对偏航控制精度的影响,减少因偏航误差过大造成的发电量损失,提出基于历史运行数据的风向标测量误差校准方法。首先采用改进的DBSCAN聚类算法清洗数据样本,然后通过消除多余影响因素、双调和样条插值及发电性能量化等分析方法辨识出风向标的测量误差,最后根据辨识结果对偏航控制系统零位参数进行修正。现场实验表明,该方法能够有效校准风向标的测量误差、提升机组的发电性能,风向标测量误差大于3°时,校正后风电机组的理论年发电量能够提升1%以上。