基于模型的风电机组偏航系统故障检测方法

提出基于模型的风电机组偏航系统故障检测方法。首先以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)作为偏航驱动电机,建立包含电流环、转速环和位置环的三闭环偏航伺服系统的动态模型;然后将实际偏航系统的传感器采集量与所建模型对应状态量的输出进行比较得到残差,并将相应状态变量的残差作为故障检测变量;接着利用过程统计控制理论定义阈值作为偏航系统故障检测的判定准则;最后通过Matlab/Simulink仿真平台模拟3种典型故障:偏航系统传动机构卡死、驱动电机故障和传感器故障。仿真结果验证所提方法的有效性。     

基于SCADA系统的风电变桨故障预测方法研究

风电机组变桨系统故障是目前造成机组停机的第一原因。文章对未来30 min的风电机组变桨故障进行预测,通过分析变桨系统潜在故障,制定维护保养计划;针对兆瓦级风电机组,分析SCADA系统的数据,提取变桨距系统故障特征;从风速、风向、桨距角和电机转速的输入、输出关系出发,应用多元线性回归分析和BP神经网络分别对变桨系统进行模型训练,对比两种算法的预测能力。通过分析故障预测模型性能指标、误差指标和输出数据图形可知,BP神经网络在风电变桨系统中的故障预测效果优于多元线性回归预测。     

基于数据融合的风电变桨系统故障预警研究

随着风电机组装机容量的不断攀升,同时带来并网发电率低、机组故障率高等缺点,导致风电机组整体利用率较低。为此提出一种基于数据融合的风电变桨系统故障预警方法。首先结合SCADA系统中的运行统计信息和历史数据,采用Relief特征参数选择方法筛选出与风电变桨系统故障相关的特征参数;然后采用数据融合的方法,建立基于MSET技术的风电变桨系统故障预测模型,并采用滑动窗口法进行故障预警阈值的确定;最后以上海某风场1.5 MW双馈异步风电机组进行实例分析,结果表明该方法可提前发现风电变桨系统故障征兆,实现对风电变桨系统的早期故障预警。     

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...     

偏航工况下风电机组尾流模型与风电场尾流叠加研究

风电场中通过风电机组主动偏航进行尾流优化控制,可以提高风电场发电量。文中根据偏航工况对风电机组尾流和功率输出的影响,建立了偏航工况下单台风电机组尾流模型和输出功率的简化计算方法。而对于全场不同来流风向,对机组位置进行坐标变换以确定风电机组的迎风顺序,并结合尾流叠加模型建立了偏航工况下风电场尾流分布计算方法。最后,以单列6台风电机组为研究对象进行计算分析,验证了该尾流计算方法的适用性及主动偏航控制对风电场发电量提升的可行性。     

多场耦合下风电机组偏航系统疲劳载荷分析

针对风电机组偏航系统在长期启停循环工作状态下容易出现疲劳损伤、减少风电机组偏航系统使用寿命的问题,文章提出了多场耦合下风电机组偏航系统疲劳载荷分析方法。建立了包含永磁同步电机动态模型、传动系统动态模型、传感器模型和随机风载荷模型的风电机组偏航系统动态模型,分析系统受到的最大瞬态冲击和等效损伤载荷。基于连续损伤理论,通过疲劳损伤演化方程,分析载荷作用下风电机组偏航系统产生的疲劳损伤。根据风电机组偏航系统相关参数,设置3个测试点,分析不同方法的载荷、塑性应变以及疲劳损伤。结果表明,所提方法具有较高的分析精度,与实际风电机组偏航系统疲劳损伤相符,能够保障风电机组偏航系统运行的安全性。     

蚁群优化算法在风电偏航故障检测中的应用

针对风电机组结构与工况特点,通过研究风力特性和目前的信号检测方法,提出一种新型风电偏航故障检测方法。将风向特性提炼为Elite因子并融合到蚁群智能算法之中,弥补蚁群算法全局搜索周期较长的不足,提高处理有效数据的精度,并应用BP神经网络对偏航故障进行诊断。通过转子故障实验台试验并采集数据,应用Matlab软件分析试验数据,结果表明,与传统方法相比,新方法缩短了故障检测时间,提高了检测精度。     

数据驱动风电机组偏航误差在线智能识别研究

针对不同风速下风向仪动态特性、风轮尾流、风向仪安装误差等因素导致的风电机组偏航误差问题,文章采用基于运行数据驱动的风电机组偏航误差方法进行在线智能识别。该方法通过改进DBSCAN聚类方法剔除过度离群数据,采用移动最小二乘法拟合“风速-功率-偏航误差”特性曲面,识别出不同风速下的偏航误差曲线,结合在线运行数据采集,可以实现不同风速下偏航误差的动态识别和持续矫正。算例分析表明,与偏航误差设定值相比,在有限数据下识别的偏航误差的识别结果较为准确,且识别误差在合理范围内。该方法的应用能够更为精确识别不同风速下风电机组偏航误差,进一步提高风电机组发电效率。     

基于无迹卡尔曼方法的风电机组齿轮箱故障诊断

在对风电机组的运行特性和齿轮箱温升机理的研究基础上,提出一种基于无迹卡尔曼方法(UKF)的风电机组故障诊断策略。该模型实现了对齿轮箱温升的有效预测,并在风电机组故障的情况下实现有效检测。对不同故障类型的诊断测试结果可显示机组局部故障对风电机组各关键参量的动态影响,同时表明UKF方法对不同故障条件下输入参数的变化有特殊响应。因而根据风电机组不同的故障模式,通过有针对性的算法输入参量设计可实现风电机组多种故障的有效诊断,为分析SCADA数据隐含的故障信息提供了一种有效手段。     

基于分裂-合并策略改进多特征聚类算法的风电机组故障分析

大数据分析是大数据技术的主要应用,对大数据集进行多维度分析的多特征聚类技术越来越受到关注。针对风电机组重复故障,提出了一种分裂-合并策略改进多特征聚类算法技术的大数据处理方法。选用LabVIEW分析工具,利用改进多特征聚类算法对国内某风电场33台1.5 MW机组2015年全年的故障月报数据中的偏航系统故障进行了聚类分析,对原始数据与剔除重复故障后的数据进行统计,分别计算了故障发生频次与MTBF两项可靠性指标,通过对计算结果进行对比分析可知,由于重复故障的存在,使得利用原始数据统计得到的可靠性指标与真实值存在较大偏差,经过聚类分析的故障数据可以大大提高分析结果的准确性,更能反映机组真实的可靠性水平。     

国家发改委支持可再生能源和新能源相关产业

可再生能源和新能源高技术产业化专项重点支持领域主要有5大类：（1）风力发电。将开展1．5MW变速恒频风力发电机组和1．2MW直接驱动永磁式风电机组的产业化。包括1．5MW变速恒频控制技术、叶片设计与制造技术、偏航系统、变速恒频电机、带循环冷却系统的齿轮箱设计与制造技术等：1、2Mw直接驱动永磁式风力发电机组总体设计技术、关键部件的设计与制造技术、大型直接驱动永磁式风电机组功率调节技术等。     

滑动式偏航系统力学建模与分析

以某型兆瓦级风电机组为实例,介绍了滑动式偏航系统的组成,并对产生偏航摩擦力矩的各摩擦片受力进行了力学分析,建立了相应的数学模型,利用MATLAB软件,模拟了风电机组运行过程中风载对各摩擦片的作用,得到了碟簧压力对偏航系统摩擦力矩的关系,建立了碟簧压力与偏航功率的关系,为研究风载对系统作用和碟簧压力对系统偏航功率的影响提供了参考。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护（crow-bar protection）的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与切除策略及动作时间对实现机组LVRT的影响。     

基于数据分析的风电机组偏航机构异常感知方法研究

针对风电机组偏航系统动作原理和故障产生原因进行分析,建立偏航机构跟随风向变化灵敏性函数模型;基于指数加权移动平均(EWMA)控制图法和K-S检验分析方法,甄别偏航机构中风向跟踪异常,并提高感知准确性;基于波动互相关分析方法,分析单机风向标数据与场群平均风向的相关性;基于运行数据统计,分析偏航机构跟随性概率分布函数,在异...     

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。     

浅析偏航制动间隙对偏航系统运行与维护的影响

正相对于前几年的快速发展,最近两年国内的风电行业逐步进入转型期,最初是由重规模向重成本转移,目前则开始逐渐向重质量、重效益转变。越来越多的整机企业将目光从降低初次生产安装成本,转向提高风电机组性能质量,从而提高产品(包括零部件)的使用寿命与可利用率,降低风电机组维护成本。在风电机组零部件故障数据统计中,偏航系统的故障在风电机组机械系统中排在第四位(数据来源:World Energy Council官网),属于较为常见的机械故障。其中,     

无线以太网通信系统在风电场的应用

目前风电场内的监控系统是通过在风电机组间铺设光缆,机舱内安装工业以太网交换机的方式将机组运行数据上传到SCADA上位机来实现的。为了适应海上风电场的建设,文章介绍一种能在风电机组内进行快速布置、灵活组网的无线局域网技术的应用,并重点探讨了机组偏航导致天线间相对位置变化带来的天线方向图的不均匀问题和风电机组桨叶运转对无线信号的动态阻挡形成衍射效应导致的多径衰落问题及解决途径。     

兆瓦级风电机组偏航系统异响原因分析和改进

本文介绍了兆瓦级风电机组偏航系统的主要结构,分析研究了兆瓦级风电机组偏航异响的原因,提出了解决异响的改进措施。通过在实际工作中的运行效果,证明所提出的改进方法是有效的。     

并网永磁直驱风电机组故障穿越能力仿真研究

随着电力电子器件成本下降,拥有全功率变换器的永磁直驱风机成为各国关注热点。风电场容量不断增大,要求风电机组具有故障穿越能力。本文以直驱同步风电发电机组为研究对象,利用matlab/simulink搭建了直驱同步风电机组的动态数学模型,对直驱同步风电机组故障穿越能力进行仿真研究,试验结果表明：在风电场接入点发生故障时,直驱同步风电机组具有故障穿越功能。尤其在电网发生电压跌落时,直驱风机能为系统提供一定的无功支撑。有效防止系统电压过多降落。提高了系统故障运行的稳定性。     

永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。