[发明专利]一种双馈风力发电机电刷和滑环早期故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种双馈风力发电机电刷和滑环早期故障诊断方法，包括以下步骤：S01：根据电刷及滑环的参数计算等效电阻及打火时等效电阻跳变量；S02：根据等效电阻跳变量计算对应的转子电流跳变量，作为跳变量参考值；S03：以固定时间间隔采样转子电流，计算处理后建立电流波形；S04：根据电流波形计算是否有电流跳变量达到跳变量参考值，如有则认定为存在早期故障。本发明的实质性效果包括：充分利用双馈风力发电系统中转子侧电量信息的可控性，从而更为简便、直观、快捷地反映瞬时且随机的滑环和电刷早期故障，检测准确率高，并且利用双馈风力发电系统中已具有的硬件设备，不需要额外加装设备，升级改造成本低。

技术领域

本发明属于风电机组的在线监测技术领域，特别涉及一种双馈风力发电机电刷和滑环早期故障诊断方法。

背景技术

对于兆瓦级的双馈风力发电机组，励磁电流较大，通常同一相分布着多个电刷，相互之间的均流效果难以得到保证。实际运行中，电刷和滑环间电阻的变化，极易导致电刷电流的二次分配，使部分电刷过载，若再加上周围空气湿度较大或者电刷本身的电阻发生变化，滑环和电刷之间发生打火的几率会显著增加，轻则造成滑环点蚀，重则造成发电机滑环电刷的损坏，影响发电机的正常运行。

工程应用中导致电刷与滑环间出现电火花的原因很多，比如：整机的振动过大，引起电刷振动过大；滑环表面有灼伤或表面粗糙使两者接触不良；电刷运行过热和周围环境湿度大；恒压弹簧压力不够导致电刷在刷握内摇摆等；电刷和刷辫的连接电阻发生变化；电刷在刷盒内卡滞而导致接触不良等。若能够对早期的滑环/电刷打火进行诊断，则及时更换电刷，对设备进行计划性维修，避免停机损失，具有非常重要的工程意义。

目前双馈风力发电机组电刷和滑环火花的监测可通过光电管监测法、电刷电流、接触电压的峰值等手段，但是这些方法大都需要增加设备，不仅成本大，而且可靠性不高、适应性较差。近来各研究机构及风机制造商也对两者间的火花监测进行了相关研究，以及公布了一些文章和专利，但大都从电刷电流的角度出发。如“双馈异步发电机电刷滑环电阻变化理论与仿真研究”，该方法通过对电刷与滑环的等效电阻进行分析，测量每个电刷的电流并进行傅里叶变换，提取特征分量。

上述方法在实施过程中需要进行大量数据的统计和复杂计算，难以进行实时判定，但问题在于实际的滑环打火故障均为瞬时发生，无周期重复的特性，因而难以通过傅立叶变换获得频域特征；或者基于变流器侧电力电子开关的过流保护进行，缺乏和故障的有效关联性，难以满足电刷/滑环早期故障的瞬变性和随机性强的检测要求，并且检测对象较多，在现有风电机组硬件基础不通过改造和加装设备上难以实现。

发明内容

针对现有技术监测成本较大，计算复杂，准确性较低的问题，本发明提供了一种双馈风力发电机电刷和滑环早期故障诊断方法，无需增加额外的设备，实现简单，指向性强，机理明确，能实现对瞬变随机性强的早期故障波形进行判断。

以下是本发明的技术方案。

一种双馈风力发电机电刷和滑环早期故障诊断方法，包括以下步骤：S01：根据电刷及滑环的参数计算等效电阻及打火时等效电阻跳变量；S02：根据等效电阻跳变量计算对应的转子电流跳变量，作为跳变量参考值；S03：以固定时间间隔采样转子电流，计算处理后建立电流波形；S04：根据电流波形计算是否有电流跳变量达到跳变量参考值，如有则认定为存在早期故障。本方案不需要额外加装设备，减低了检测成本，通过电路参量之间的关系实现早期故障诊断，检测准确率高。