[发明专利]双绕组同步风力发电机匝间短路故障诊断方法及监测方法

说明书

本发明公开一种双绕组同步风力发电机匝间短路故障诊断方法及监测方法，该诊断方法步骤包括：1)在目标发电机为静止状态时，控制一套定子绕组作为测试绕组，并通过风电变流器向测试绕组施加测试电压，由另一套定子绕组作为感应绕组；2)根据感应绕组上的三相感应电压与测试绕组的线电压之间的大小关系，诊断发生单绕组匝间短路故障的状态；该监测方法每次当风电变流器完成自检过程后、目标发电机启动前，按照上述诊断方法执行匝间短路故障诊断，若诊断到故障，发出故障警报。本发明能够及时诊断、监测出双绕组风力发电机中早期定子单绕组匝间短路故障，且具有实现方法简单、无需辅助设备及复杂运算、诊断结果准确等优点。

技术领域

本发明涉及同步风力发电机故障检测技术领域，尤其涉及一种双绕组同步风力发电机匝间短路故障诊断方法及监测方法。

背景技术

基于同步风力发电机(包括永磁和电励磁两种类型的同步风力发电机)的风力发电机组是目前的主流风电机组产品，其具有有功功率、无功功率均可独立调节、调速范围宽等优点。由于风电机组运行一段时间后，机械与电气部件将会逐渐暴露一些故障，因此为确保风电机组稳定高效运行，对风电机组关键部件的故障及时诊断预警和维护具有非常重要的意义。

大型同步风力发电机通常为双绕组结构，其安装在风电机组的机舱内，而配套的风电变流器通常安装在塔底。绕组短路故障是发电机中较易出现的一类故障，主要是由绝缘老化失效造成。发电机主要有三种短路故障：即匝间短路，相间短路和接地故障，在同步风力发电机的绕组故障中，定子绕组匝间短路故障较为常见。定子绕组发生匝间短路时会在短路回路中产生大量涡流，所产生的局部发热会大大缩短故障线圈周围绝缘寿命，如果未及时检测到该故障的发生，则故障会继续扩展，导致接地短路或相与相之间的短路，电机的温度不断增加，最后直至电机完全损坏，因此对同步风力发电机早期的定子单绕组匝间短路故障进行诊断预警，以在故障初期及时发现并切除故障点是十分必要的。

目前针对同步风力发电机的匝间短路故障诊断，通常是基于对定子电流采用傅里叶变换、小波变换、经验模态分解等分析实现，但这类故障诊断方法一方面电流信号的灵敏度比较差，实现复杂且检测精度不高；另一方面通过信号分析技术所需的计算量较大，不易实现及时故障诊断。若通过测试仪器实现风力发电机故障诊断，由于风电机组一般都是安装在荒无人烟的地方，现场环境恶劣，且每台风电机组并无人值守，只是通过风电场管理中心实现集中远程监控，而且风力发电机都安装在离地近百米高的机舱内，因而需要测试人员携带专用测试仪器，并从塔底攀爬近百米进入机舱才能对发电机进行测试，实现非常不便利，不适用于风场的应用环境，且也难以实现及时检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够及时诊断、监测出双绕组风力发电机中早期定子单绕组匝间短路故障的双绕组同步风力发电机匝间短路故障诊断方法及监测方法，实现方法简单、无需辅助设备及复杂运算且诊断结果准确。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种双绕组同步风力发电机匝间短路故障诊断方法，步骤包括：

1)在目标发电机为静止状态时，控制接入目标发电机中一套定子绕组作为测试绕组，并通过与目标发电机配套安装的风电变流器向所述测试绕组施加测试电压，由目标发电机中另一套定子绕组作为感应绕组；

2)根据所述感应绕组上的三相感应电压与所述测试绕组的线电压之间的大小关系，以及所述测试绕组上的三相电流值的状态，诊断目标发电机中两套定子绕组发生单绕组匝间短路故障的状态。

作为本发明诊断方法的进一步改进，所述步骤2)的具体步骤为：

2.1)检测目标发电机中所述感应绕组上的三相感应电压值，并获取所述测试绕组上的线电压值；