用小波分析来判定风力发电中电力电子的故障

随着风能资源的利用水平不断提高,风力发电系统中的电力电子装置使用也越来越多,其工作可靠性要求也越来越高。风力发电装置多位于野外,不可能让运行人员长期守在风机就地监视。为减轻检修人员的工作负担,对风机运行中远方检测到的大量数据进行快速而有效的可视化分析及故障状态粗略判断,文章引入了一种用小波变换来对数据进行快速分析诊断故障的方法。通过该方法能够很好的根据实时数据判断风机电力电子装置的故障。     

基于SOM神经网络的风电电子装置故障诊断

监测可能发生故障的电力电子器件,对电力电子装置的故障进行识别和诊断,以降低电气系统的故障发生率,对于减少风力发电机组运行的故障率.降低风力发电运行维护成本有着重要意义.为此,提出将自组织特征映射神经网络(SOM)应用于风力发电机组电力电子装置的故障诊断中.实验结果表明,利用该方法进行风力发电机电力电子装置故障诊断能取得较好的效果,具有一定的工程应用价值.     

基于小波包能量法及神经网络的电力电子装置故障诊断

故障特征提取和识别方法的研究对发展和完善电力电子装置的智能故障诊断技术有着重要的作用。应用小波包能量法提取出电力电子装置在各种状态下电压及电流信号的能量特征向量,并将它们进行数据融合作为神经元网络故障分类器的输入向量,由神经元网络故障分类器对各种故障进行识别和诊断。以电力电子整流装置主电路故障为例进行了仿真实验,试验结果表明该方法无需数学模型就能快速准确的完成故障定位诊断。     

基于Relief算法的风电机组故障特征参数提取方法

随着风电技术的快速发展,风电装机容量快速增长,风机SCADA系统监测的数据也越来越全面。风电机组部件故障与运行环境密切相关,可通过重点关注风电场中工况恶劣的风机来提高整体可用率。文章提出一种基于Relief算法从风电机组SCADA数据中提取故障特征参数的方法,根据SCADA历史数据和风机故障记录,利用Relief算法筛选出与风机部件故障相关度高的故障特征参数,作为判断风机运行工况和故障率的特征量。采用实际风电场的SCADA数据,以变桨故障和偏航故障为例进行计算,验证了本方法的有效性。     

电力电子变压器在风力发电系统中的应用研究综述

电力电子变压器不仅可以减小传统变压器磁性材料的用量,而且具有补偿无功功率、改善电能质量和限制故障电流等功能。优越的性能使其在交直流配电网与能源互联网中得到广泛研究,随着研究的深入,将其替代传统的工频变压器作为风力发电系统中电网和风力发电机组接口的研究,也逐渐引起关注。本文首先对应用于风力发电系统的电力电子变压器主电路拓扑结构进行了分析;然后总结了电力电子变压器的高质量供电与源荷友好接入特性,指出其在风力发电系统中的应用价值;重点对基于电力电子变压器接口的永磁风机和双馈风机风力发电系统的研究现状进行了较为全面地阐述,并对今后需要重点研究的问题提出了建议。     

图学习与零序分量相结合的风电场集电线单相接地故障定位

由于风电场集电线线路短、连接风机多且风机间距小，传统行波测距等故障定位方法难以适用。为此该文提出一种图学习与零序分量相结合的新型层次化单相接地故障定位方案。首先，计及集电线拓扑信息构建图数据，应用图卷积神经网络进行图分类建模判断集电线故障区域；然后，为克服样本不平衡的影响，结合迁移学习进行模型串联，并引入代价敏感机制后处理分类结果；最后，利用风电场接地方式与箱变接线特点，基于双端零序分量推导与风机无关的故障区域测距公式。所提方案可跨越风机实现定位，并能克服数据不同步的影响，所需测点少，适用于含分支集电线。仿真表明，图卷积神经网络相对传统深度网络判断正确率更高，模型串联结合代价敏感机制可有效克服样本不平衡影响；故障区域判断与测距效果不受故障位置、过渡电阻和风速的影响。     

大型电力网络故障数据库快速数据定位模型仿真

对大型电力网络故障数据进行快速定位,对提高电力网络配电管理及故障诊断方面具有重要意义。传统的定位算法,利用故障数据库慢变包络切片对定位信息进行能量聚集,容易受到的电磁干扰,导致定位准确度不好。提出一种基于时频分析和滑动时间窗口重排的大型电力网络故障数据库的快速数据定位模型。构建大型电力网络故障数据库模型,对故障数据信息进行时频特征提取,对提取的故障数据的时频特征进行滑动时间窗口重排,实现数据的快速定位,通过特征提取和特征分类实现故障诊断。仿真结果表明,采用该模型进行大型电力网络故障数据库的故障数据定位,具有较好的抗干扰能力,实现对故障数据的快速定位,进而实现对电力网络的故障检测,检测概率高于传统算法。     

基于H桥级联的STATCOM换流模块驱动保护电路设计

驱动保护电路是电力电子装置重要的组成部分,关系到电力电子装置的安全可靠运行。针对H桥级联的S TAT C O M,为其设计了驱动保护电路。该电路能够实现死区的灵活设置、工作状态的自检测、本地分级保护以及详细故障状态上报等功能,大大提高了STATCOM工作的可靠性。最后通过电力电子仿真软件(Simulation Program with IC Emphasis,PSPICE)和实验对该电路的性能进行了测试和分析。结果表明,该电路能够很好地实现对H桥电路的驱动和控制,并且能够实现对故障的快速处理,可靠性高。     

电力电子主电路故障诊断方法研究

提出了采用小波分析和神经网络诊断电力电子装置故障诊断的方法,分析了三相桥式可控整流电路的故障波形特点,将利用小波变换模极大值和多尺度分析理论提取的故障特征输入神经网络诊断故障。归纳了故障诊断需知的3个条件以实现控制角的检测、故障的分类和定位。仿真表明该方法有效。     

电力电子装置智能化研究综述

智能化的电力电子装置是建设智能电网与能源互联网的重要基础,对电力电子装置的智能化研究具有重要的现实意义。为了推进电力电子装置智能化理论研究和实用化研制,对目前电力电子装置智能化研究现状进行了综述。该文按功能不同对电力电子装置进行了分类,针对不同类别,分析了电力电子装置智能化的主要技术,如传感、通信、控制等方面的应用进展。在分析电力电子装置智能化智能监控、故障诊断、状态评估等研究方向的基础上,总结了电力电子装置智能化研究多方面的应用情况。最后对电力电子装置智能化发展趋势进行了展望,针对若干亟待解决的问题提出了研究建议。     

基于临界惯量和预想故障的含风电电力系统暂态功角稳定在线预警

大规模风电接入使得电力系统惯量水平降低,暂态功角失稳风险加剧,开展含风电电力系统故障前的暂态功角稳定在线预警对保障其安全稳定至关重要。提出了基于临界惯量和预想故障的含风电电力系统暂态功角稳定在线预警方法。首先,通过理论分析得到风电场在故障清除后短时间的功率恢复过程不能忽略的推论,并建立等效外特性模型,进而基于扩展等面积定则构建了计及风电场多阶段外特性的暂稳数学模型。其次,定义了含风电系统暂态功角稳定的临界等效惯量,并通过匀加速分段等效提出了实用化的求解方法,进一步提出了暂态临界惯量指数,实现稳定裕度量化分析并给出风险等级。最后,以含风电接入的四机两区域系统和IEEE39节点系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和适用性。     

Simulation of the impact of wind power on the transient fault behavior of the Nordic power system

In this paper the effect of wind power on the transient fault behavior of the Nordic power system is investigated. The Nordic power system is the interconnected power system of the countries Norway, Sweden, Finland and Denmark. For the purpose of these investigations the wind turbines installed and connected in eastern Denmark are taken as study case. The current and future wind power situation in eastern Denmark is modeled and short circuit faults in the system simulated. The simulations yield information on (i) how the faults impact on the wind turbines and (ii) how the response of the wind turbines influences the post-fault behavior of the Nordic power system.     

A Review of Power Electronics for Wind Power

The paper reviews the power electronic applications for wind energy systems.Main wind turbine systems with different generators and power electronic converters are described.The electrical topologies of wind farms with power electronic conversion are discussed.Power electronic applications for improving the performance of wind turbines and wind farms in power systems have been illustrated.     

Dynamic security issues in autonomous power systems with increasing wind power penetration

Technical requirements set by the network operators nowadays include various aspects, such as fault ride-through capability of wind turbines during faults, voltage-reactive power control and overall control of the wind farms as conventional power plants. Detailed models for the power system as well as for the wind farms are therefore essential for power system studies related to these issues, especially when applied to non interconnected systems with high wind power penetration. Detailed generic models for three different wind turbine technologies - Active Stall Induction Generator (ASIG), Doubly Fed Asynchronous Generator (DFAG) and Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) - are applied and issues regarding interaction with the power system are investigated. This paper provides conclusions about the dynamic security of non-interconnected power systems with high wind power penetration based on a complete model representation of the individual components of the system; three different types of conventional generators are included in the model, while the protection system is also incorporated. The load shedding following faults is finally discussed.     

直驱永磁风力发电系统可靠性技术综述

随着电力系统中风电量的增加,发电机组与电网之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在外部电网故障和机组内部故障下的不间断运行能力提出了更高的要求.介绍了可靠性基本理论,分析了电机、交流器和电网的可能故障,总结和评价了各种提高直驱永磁风电系统可靠性技术的措施,讨论了未来风力发电系统可靠性技术发展的主要方向,为研...     

绝缘子风力清扫环的研究

介绍一种用于电力系统清扫绝缘子表面污垢的风力清扫环，它由一个绝缘环和风力推动碗、毛刷环、刮板等组成，利用风力使清扫环在绝缘子上旋转，扫除和刮去绝缘子表面上的污垢，使绝缘子保持清洁，有利于防止污闪事故的发生。对比试验和实际挂网运行结果表明．这是一种防止污闪的有效方案。     

Overview of wind power intermittency impacts on power systems

Although integrating a large amount of wind power is technically possible, higher integration costs might be incurred when the penetration level of this intermittent power increases. This paper reviews wind power variability and its different impacts on power systems. In addition, an up-to-date overview of wind power balancing costs is presented.     

基于半导体功率损耗的小型风电变换器可靠性研究

基于半导体功率损耗,针对小型风电永磁电机常用的Boost(Intermediate boost converter,IBC)、Buck-boost(Intermediate buck-boost converter,IBBC)、背靠背(Back-to-back converter,BBC)、矩阵(Matrix converter,MC)变换器可靠性进行分析,确定变换器在特定风速下的失效周期和可靠性。在统计学基础上,建立了变换器元件的故障率统一计算模型。通过计算电力电子器件的开关损耗和导通损耗,确定Boost变换器相对其他变换器具有最高的失效周期。同时确定出变换器组件中,逆变器可靠性是影响变换器可靠性最重要的因素。通过现场数据比较四种变换器可靠性和使用寿命,证明理论分析是正确的。     

适用于风电经柔性直流并网系统的柔性耗能装置及控制策略

高压柔性直流输电技术可实现有功功率的双向控制,且无换相失败问题,是实现风电并网外送的重要手段之一。风电经柔性直流并网系统易发生交直流故障,故障期间风电系统持续输出功率,过剩的暂态能量危害系统的安全运行。针对风电经柔性直流并网系统的暂态能量耗散问题,提出了一种基于全桥子模块的柔性耗能装置(flexible energy dissipation device, FEDD)。为解决子模块充放电无法准确控制的难题,提出了柔性耗能装置的动态电压控制策略和暂态能量耗散策略,并兼顾了子模块电容能量平衡。根据FEDD的工作原理和控制策略,提出了设备主要参数设计方法。最后通过RTDS实验结果验证了柔性耗能装置能够准确吸收暂态能量,保证换流站平稳穿越交直流故障。     

风力发电并网技术及电能质量控制策略

对传统发电技术和风力发电技术进行了对比,研究了恒速、变速风力发电机的不同拓扑结构以及风力发电机的各种并网控制技术,并对这几种并网技术所带来的电能质量问题的控制策略进行了总结.指出今后风力发电的研究方向是提高单机容量,以及加强电力电子装置在风电并网及电能质量控制等方面的应用.