雙核系統在風力發電設備故障診斷中的研究

高新平 王俊娜

摘要：一套切雙核系統再型風力機狀態監測與故障診斷系統，能有效解決原有風力機故障監控系統成本過高的問題，為風力機故障診斷系統的實際工業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故障以及相應的檢測方法，提出了風力機振動電信號監測系統，力求為風力發電機故障診斷系統的完善作貢獻。

關鍵詞：雙核系統;風力發電設備;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 雙核風電機組監測系統

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。對發電機絕緣系統具有影響力的因素有多種，其中機械應力、高壓環境的影響力較大，同時雷電沖擊、鹽霧、低溫低濕度環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出現疲勞和磨損，出現絕緣老化等問題，使發電機出現局部放電的問題。

1.2 定子局部放電的信號監測。局部放電信號的頻譜是非常寬的，也稱之為電信號，可以從數百赫茲至數百兆赫茲。從理論進行探討，以局部放信號的統計特性為依據，使絕緣損壞的位置和程序確定下來。但是從實際情況來看，，通過現場檢測發現有很多干擾信號存在，在這些因素的作用下，診斷結果發生較大的變化。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。經過調研后認為國內外對發電機局部放電進行監測所采用的方法有三種，包括耦合電容法、槽耦合器監測法、中性點耦合法，經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 系統的硬件設計。

（1）狀態監測系統框圖。在進行系統設計時采用的是模塊化思想，其中數據采集和處理工作由DSP負責，而數據存儲、無線通信功能、故障診斷等則由ARM負責。

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

1.4 系統的軟件設計。在設計風電機在線監測系統時，軟件主要由兩部分組成，其一為DSP數據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，前者主要負責數據采集、數字濾波以及小波分析;而后者則涵蓋數據存儲、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）專家系統故障診斷方法：在專這有系統中含有大量的經驗知識，能夠對故障信息做出客觀的分析和推理，能夠在系統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，整個系統會在故障信息的作用下而發生變化，對信號的不規則點進行檢測，并判斷出整個系統的工作情況。（3）神經網絡的故障診斷方法：人工智能網絡的優點有很多，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。在故障診斷系統中包含著神經網絡系統，這是由兩個階段組成的，分別是訓練學習、診斷匹配階段。

3 風機狀態監測與故障診斷技術的發展趨勢

（1）以整體系統為發展趨勢，能夠實現集中控制，并完成大型數據庫的構建工作，比較風力發電機運行轉臺的情況，能夠及時發現問題并解決問題，以可靠性、智能化、開放性、設備相融合的方向作為系統的發展目標。（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）數據傳輸，數據是傳感器采集，并輸回控制中心，由計算機的串行口和并行口通訊向著網絡通訊的方向發展。（4）監測系統，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，實現數據的動態顯示。（5）診斷系統，診斷更智能化，可以實現多個故障的診斷，實現在線采集振動數據，實時診斷振動狀態的方向發展。（6）數據存儲，存儲容量更大，存儲方式更便捷的方向發展，建立通用安全的、可靠的大型數據庫。

4 結論

隨著發電機的單機容量增長迅速，發電機運行的可靠性也變得越來越重要。針對發電機定子絕緣狀況進行在線監測，可以有效的監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為預期維修，節約了維修費用。因此發電機在線監測已成為發電機維護技術的發展趨勢。

參考文獻：

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