雙核系統(tǒng)在風力發(fā)電設備故障診斷中的研究

高新平 王俊娜

摘要：一套切雙核系統(tǒng)再型風力機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，能有效解決原有風力機故障監(jiān)控系統(tǒng)成本過高的問題，為風力機故障診斷系統(tǒng)的實際工業(yè)應用提出了方向和思路。本文對整個風力機主要故障進行了研究，綜合了風力機絕大多數(shù)故障以及相應的檢測方法，提出了風力機振動電信號監(jiān)測系統(tǒng)，力求為風力發(fā)電機故障診斷系統(tǒng)的完善作貢獻。

關鍵詞：雙核系統(tǒng);風力發(fā)電設備;故障診斷

中圖分類號：TM614

文獻標識碼：A

文章編號：1672 - 9129（2018）12 - 0092 - 02

1 雙核風電機組監(jiān)測系統(tǒng)

1.1局部放電機理。在各方面因素的影響下在東北、華北、西北、東南沿海一帶建設了風電場。對發(fā)電機絕緣系統(tǒng)具有影響力的因素有多種，其中機械應力、高壓環(huán)境的影響力較大，同時雷電沖擊、鹽霧、低溫低濕度環(huán)境等因素的影響力也不容忽視，諸多原因都會導致絕緣系統(tǒng)出現(xiàn)疲勞和磨損，出現(xiàn)絕緣老化等問題，使發(fā)電機出現(xiàn)局部放電的問題。

1.2 定子局部放電的信號監(jiān)測。局部放電信號的頻譜是非常寬的，也稱之為電信號，可以從數(shù)百赫茲至數(shù)百兆赫茲。從理論進行探討，以局部放信號的統(tǒng)計特性為依據(jù)，使絕緣損壞的位置和程序確定下來。但是從實際情況來看，，通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)有很多干擾信號存在，在這些因素的作用下，診斷結(jié)果發(fā)生較大的變化。在本文的研究中所選擇的檢測方法為脈沖電流法，可以把更多的放電信息收集起來，在DSP系統(tǒng)的作用下，對信號的高速采集工作得以完成，同時還要處理干擾信號。經(jīng)過調(diào)研后認為國內(nèi)外對發(fā)電機局部放電進行監(jiān)測所采用的方法有三種，包括耦合電容法、槽耦合器監(jiān)測法、中性點耦合法，經(jīng)過比較認為第三種方法在可靠性更高，在傳感器安裝方面更具優(yōu)勢，但中性點耦合法并非盡善盡美，在識別放電相位方面難度較大。但是由于電子技術不斷發(fā)展和進步，使一直困擾工程的靈敏度不足的問題得以解決，中性點耦合方法得到更廣泛的應用。

1.3 系統(tǒng)的硬件設計。

（1）狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)框圖。在進行系統(tǒng)設計時采用的是模塊化思想，其中數(shù)據(jù)采集和處理工作由DSP負責，而數(shù)據(jù)存儲、無線通信功能、故障診斷等則由ARM負責。

（2） DSP（TMs320VC5402）最小系統(tǒng)設計。電路的核心為TMS320VC5402，所涵蓋的內(nèi)容是全面的，具體來說電源管理電路、時鐘、狀態(tài)指示、復位電路、存儲器擴展電路等都屬于此范疇。

1.4 系統(tǒng)的軟件設計。在設計風電機在線監(jiān)測系統(tǒng)時，軟件主要由兩部分組成，其一為DSP數(shù)據(jù)采集與實時信號處理軟件，其二是以ARM為基礎的事務處理與故障診斷軟件，兩者的功能不同，前者主要負責數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波以及小波分析;而后者則涵蓋數(shù)據(jù)存儲、故障診斷、無線通信等功能。

2 風機故障的診斷推理

對故障的識別即為故障診斷推理，由于診斷方法不同，可劃分為三個方面，即信息的處理、模型的分析、各種知識融合。以上面的研究為基礎，來分析故障診斷的幾種常用方法。（1）專家系統(tǒng)故障診斷方法：在專這有系統(tǒng)中含有大量的經(jīng)驗知識，能夠?qū)收闲畔⒆龀隹陀^的分析和推理，能夠在系統(tǒng)中尋找出與之匹配的故障類型，并做出正確判斷，此方法的核心是知識庫和推理機。（2）小波分析的故障診斷方法：此方法是在傅里葉分析法為基礎而形成的，整個系統(tǒng)會在故障信息的作用下而發(fā)生變化，對信號的不規(guī)則點進行檢測，并判斷出整個系統(tǒng)的工作情況。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷方法：人工智能網(wǎng)絡的優(yōu)點有很多，例如容錯性、自學習性、魯棒性等，可以更好的處理故障診斷等問題。在故障診斷系統(tǒng)中包含著神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，這是由兩個階段組成的，分別是訓練學習、診斷匹配階段。

3 風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的發(fā)展趨勢

（1）以整體系統(tǒng)為發(fā)展趨勢，能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制，并完成大型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建工作，比較風力發(fā)電機運行轉(zhuǎn)臺的情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，以可靠性、智能化、開放性、設備相融合的方向作為系統(tǒng)的發(fā)展目標。（2）采集器的主要功能是采集振動信號，以高精度、高速度、高集成、多通道為發(fā)展方向，精度達到8位、12位、16位，采集速度從幾赫到幾萬赫不等，采集方式也發(fā)生變化，不再局限于等時采樣，而是向等角度同步整周期采樣的方向過渡。（3）數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)是傳感器采集，并輸回控制中心，由計算機的串行口和并行口通訊向著網(wǎng)絡通訊的方向發(fā)展。（4）監(jiān)測系統(tǒng)，界面更人性化、智能化、友好化，方便用戶的觀看和操作，融進多媒體技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。（5）診斷系統(tǒng)，診斷更智能化，可以實現(xiàn)多個故障的診斷，實現(xiàn)在線采集振動數(shù)據(jù)，實時診斷振動狀態(tài)的方向發(fā)展。（6）數(shù)據(jù)存儲，存儲容量更大，存儲方式更便捷的方向發(fā)展，建立通用安全的、可靠的大型數(shù)據(jù)庫。

4 結(jié)論

隨著發(fā)電機的單機容量增長迅速，發(fā)電機運行的可靠性也變得越來越重要。針對發(fā)電機定子絕緣狀況進行在線監(jiān)測，可以有效的監(jiān)測絕緣損壞的位置及程度，減少不必要的停機，使風電機組定期維修變?yōu)轭A期維修，節(jié)約了維修費用。因此發(fā)電機在線監(jiān)測已成為發(fā)電機維護技術的發(fā)展趨勢。

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