確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法
2023-06-06 11:11:16 2
確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法
【專利摘要】確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法，通過對從雙饋風力發電機上採集到的振動信號和電壓、電流信號的分析，將上述分析結果進行結合診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相，利用從振動信號提取的相位角、從電壓信號確定的故障定子相、從電流信號提取三相間電流相位差偏離120°值、三相定子電流有效值確定引起三相不平衡的定子相，並引入振動因子、電壓因子、電流因子，將各相對應的上述因子值相加，得到三相定子引起發電機三相不平衡的三個概率值，然後對上述三個概率值進行排序，從而確定出引起發電機三相不平衡三定子相的優先次序，根據該次序確定出引起發電機三相不平衡關鍵定子相；本發明將振動信號、電壓信號、電流信號分析結果結合，減小了只利用某一種信號所造成的故障分析誤差。
【專利說明】確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及雙饋風力發電機【技術領域】，具體涉及確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法。
【背景技術】
[0002]目前常用的診斷髮電機三相定子電壓不平衡的方法主要有兩種:一種為通過電壓信號進行診斷，該方法為最直接的方法，通過並聯方式採集三相定子電壓，對其有效值進行比較，如果某相定子對應的電壓有效值跟其它兩相定子對應的電壓有效值相差較大，便可認為該相定子造成了了發電機的三相電壓不平衡。第二種方法為:電流負序分量法，該方法通過電流傳感器採集發電機三相電流信號，對並三相電流信號的負序分量，通過比較三相電流信號所對應的負序分量，找出其中一相電流對應的負序分量跟另外兩相對應的負序分量相差較大的相，從而確定出該相定子造成了發電機的三相電壓不平衡。
[0003]目前有很多通過振動傳感器監測發電機的振動量的做法，但是很少用該方法診斷弓I起發電機三相不平衡定子相。
[0004]國內外對發電機含高頻分量的電壓、電流及功率等電氣信號的監測及信號分析還處於研究階段，對於發電機三相電壓不平衡故障，多數研究只局限在單一電氣信號上，對於米用單一電氣信號(電流、電壓信號)診斷髮電機三相電壓不平衡故障的方法，由於電磁幹擾、測量誤差等因素的影響，會使測量精度降低，對於輕微的發電機三相電壓不平衡故障，很難從電氣信號中提取有效的特徵信息對故障進行識別。
[0005]此外，針對目前已有的檢測三相電壓確定弓丨起雙饋發電機三相電壓不平衡定子相的方法，當電網電壓存在不平衡或者負載不均衡時，同樣會造成測得發電機三相定子電壓值的不同，這種情況下即無法判斷雙饋發電機三相電壓不平衡是否是由發電機定子故障造成的。
[0006]通過電流負序分量法診斷引起發電機三相不平衡定子相的方法，目前常用的電流傳感器的工作原理為電感原理，由於電磁幹擾、測量誤差等因素的影響，會使測量精度降低，尤其對於雙饋型風力發電機，因控制櫃、變流器等跟發電機之間的距離很近，電流傳感器受電磁幹擾的影響會更大，因此對於定子初期故障，很難通過電流信號進行判斷。
[0007]發電機三相電壓不平衡時會引起發電機的振動，通過監測發電機的振動，將振動信號和電氣信號(電流、電壓信號)結合在一起診斷風力發電機三相電壓不平衡故障能克服上述缺點，振動傳感器抵抗電磁幹擾的能力強於電流傳感器，但是振動傳感器的測量精度通常沒有電流傳感器高，基於這樣的背景，本專利給出了將振動信號、電流、電壓信號結合在一起診斷引起發電機三相不平衡定子相的方法，該方法即利用了各種方法的優點，又充分考慮各自的缺點。
【發明內容】
[0008]為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法，將振動信號、電壓信號、電流信號分析結果進行綜合考慮，能更好確定故障定子相，減小了只利用某一種信號所造成的故障分析誤差。
[0009]為達到以上目的，本發明採用如下技術方案:
[0010]確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法，通過將振動信號和電壓、電流信號結合診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相，具體方法如下:
[0011]利用振動信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，首先對採集到的振動信號做FFT變換，求得最大振動幅值處相對於O相位對應的相位角，並結合振動幅值的變化情況和FFT變換後是否一倍頻佔優這兩個因素，來確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的定子相，當振動信號幅值產生變化，且振動信號經過FFT變換後一倍頻佔優，其振動信號的相位角接近於某相定子相相對於O度角的角度，或者兩者相差180°，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，此時令該相的振動因子等於1/3，其餘兩相對應的振動因子等於O ;反之則令三相的振動因子都等於O ;
[0012]利用電壓信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，通過比較測得三相電壓值，如果某相定子對應的電壓有效值和其它兩相定子對應的電壓有效值相差較大，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，此時令該相的電壓因子等於1/3，其餘兩相的電壓因子等於O ;如果測得的三相電壓值相等或其測量值差值在允許的誤差範圍內，則令三相的電壓因子均等於O ;
[0013]利用電流信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，首先計算定子AB、BC、CA相間電流相位差偏離120°的值和各相電流有效值，通過比較AB、BC、CA相間電流相位差偏離120°的差值，來確定三相中相位差偏離120°的值的最大的兩相，則認為該兩相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，令此兩相的電流因子-1等於1/6，另外一相的電流因子-1等於O ;若AB、BC、CA相間電流相位差與120°的值相等，則令三相的電流因子-1均等於O ;對於三相電流的有效值，如果三相電流有效值相等，則令三相電流對應的電流因子-2均等於O ;反之，如果三相電流中有某相的有效值明顯高於或低於其它兩相，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，令該相對應的電流因子-2等於1/6，其餘兩相的電流因子-2等於O ;
[0014]三相定子對應的振動因子、電壓因子、電流因子-1、電流因子-2值確定後,將各相對應的上述因子值相加，得到三相定子引起雙饋風力發電機三相不平衡的三個概率值，然後對上述三個概率值進行排序，從而確定出引起發電機三相不平衡三定子相的優先次序，根據該次序確定出弓I起發電機三相不平衡關鍵定子相。
[0015]本發明和現有技術相比，具有如下優點:
[0016]I)將振動信號、電壓信號、電流信號分析結果進行綜合考慮，利用從振動信號提取的相位角、從電壓信號確定的故障定子相、從電流信號三相間電流相位差偏離120°值、三相定子有效值確定引起三相不平衡的定子相。
[0017]2)引入振動因子、電壓因子、電流因子，能更好的確定引起雙饋風力發電機三相不平衡的定子相權重，可以確定出引起發電機三相不平衡的定子相的優先順序，利用該順序對發電機定子進行檢查，可以提高工作效率和診斷準確性。
[0018]3)利用三相定子引起發電機三相不平衡的三個概率值，能較容易的對某相定子引起發電機三相不平衡的權重進行量化分析。[0019]4)從概率角度確定引起發電機三相不平衡的定子相，能更好確定故障定子相。
[0020]5)減小了只利用某一種信號所造成的故障分析誤差
[0021]總之，本發明通過引入振動因子、電壓因子、電流因子-1、電流因子-2，將振動信號、電壓信號、電流信號分析結果結合在一起，即克服了各自的缺點，又利用了各自的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]附圖為本發明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖及具體實施例，對本發明作進一步的詳細描述。
[0024]當雙饋發電機產生三相電壓不平衡時，會導致旋轉電機在不對稱狀態下運行，此外因三相不平衡形成的反向磁場而產生的附加力矩會使電機出現振動。當三相電壓中的一相跟另外兩相不同時，發電機轉子在運行過程中將受到一個不平衡力的作用，該作用力對轉子的影響類似於質量不平衡對轉子的影響，由此產生的振動的相位跟引起發電機三相電壓不平衡相的相位相同或者相差180°。
[0025]如附圖所示，本發明確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法，通過將振動信號和電壓、電流信號結合在一起診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相，具體方法如下:
[0026]利用振動信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，首先對採集到的振動信號做FFT變換，求得最大振動幅值處相對於O相位對應的相位角，並結合振動幅值的變化情況和FFT變換後是否一倍頻佔優這兩個因素，來確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的定子相，當振動信號幅值產生變化，且振動信號經過FFT變換後一倍頻佔優，其振動信號的相位角接近於某相定子相相對於O度角的角度，或者兩者相差180°，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，此時令該相的振動因子等於1/3，其餘兩相對應的振動因子等於O ;反之則令三相的振動因子都等於O ;
[0027]利用電壓信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，通過比較測得三相電壓值，如果某相定子對應的電壓有效值和其它兩相定子對應的電壓有效值相差較大，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，此時令該相的電壓因子等於1/3，其餘兩相的電壓因子等於O ;如果測得的三相電壓值相等或其測量值差值在允許的誤差範圍內，則令三相的電壓因子均等於O ;
[0028]利用電流信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，首先計算定子AB、BC、CA相間電流相位差偏離120°的值和各相電流有效值，通過比較AB、BC、CA相間電流相位差偏離120°的差值，來確定三相中相位差偏離120°的值的最大的兩相，則認為該兩相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，令此兩相的電流因子-1等於1/6，另外一相的電流因子-1等於O ;若AB、BC、CA相間電流相位差與120°的值相等，則令三相的電流因子-1均等於O ;對於三相電流的有效值，如果三相電流有效值相等，則令三相電流對應的電流因子-2均等於O ;反之，如果三相電流中有某相的有效值明顯高於或低於其它兩相，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，令該相對應的電流因子-2等於1/6，其餘兩相的電流因子-2等於O ;[0029]三相定子對應的振動因子、電壓因子、電流因子-1、電流因子-2值確定後，將各相對應的上述因子值相加，得到三相定子引起雙饋風力發電機三相不平衡的三個概率值，然後對上述三個概率值進行排序，從而確定出引起發電機三相不平衡三定子相的優先次序，根據該次序確定出弓I起發電機三相不平衡關鍵定子相。
【權利要求】
1.確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相的方法，其特徵在於:通過將振動信號和電壓、電流信號結合診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡定子相，具體方法如下: 利用振動信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，首先對採集到的振動信號做FFT變換，求得最大振動幅值處相對於O相位對應的相位角，並結合振動幅值的變化情況和FFT變換後是否一倍頻佔優這兩個因素，來確定引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的定子相，當振動信號幅值產生變化，且振動信號經過FFT變換後一倍頻佔優，其振動信號的相位角接近於某相定子相相對於O度角的角度，或者兩者相差180°，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，此時令該相的振動因子等於1/3，其餘兩相對應的振動因子等於O ;反之則令三相的振動因子都等於O ; 利用電壓信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，通過比較測得三相電壓值，如果某相定子對應的電壓有效值和其它兩相定子對應的電壓有效值相差較大，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，此時令該相的電壓因子等於1/3，其餘兩相的電壓因子等於O ;如果測得的三相電壓值相等或其測量值差值在允許的誤差範圍內，則令三相的電壓因子均等於O; 利用電流信號診斷引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡相時，首先計算定子AB、BC、CA相間電流相位差偏離120°的值和各相電流有效值，通過比較AB、BC、CA相間電流相位差偏離120°的差值，來確定三相中相位差偏離120°的值的最大的兩相，則認為該兩相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，令此兩相的電流因子-1等於1/6，另外一相的電流因子-1等於O ;若AB、BC、CA相間電流相位差與120°的值相等，則令三相的電流因子-1均等於O ;對於三相電流的有效值，如果三相電流有效值相等，則令三相電流對應的電流因子-2均等於O ;反之，如果三相電流中有某相的有效值明顯高於或低於其它兩相，則認為該相即為引起雙饋風力發電機三相電壓不平衡的關鍵定子相，令該相對應的電流因子-2等於1/6，其餘兩相的電流因子-2等於O ; 三相定子對應的振動因子、電壓因子、電流因子-1、電流因子-2值確定後，將各相對應的上述因子值相加，得到三相定子引起雙饋風力發電機三相不平衡的三個概率值，然後對上述三個概率值進行排序，從而確定出引起發電機三相不平衡三定子相的優先次序，根據該次序確定出弓丨起發電機三相不平衡關鍵定子相。
【文檔編號】G01R31/34GK103869248SQ201410126597
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】趙勇, 韓斌, 謝小軍, 丁坤, 屠勁林 申請人:西安熱工研究院有限公司, 華能集團技術創新中心, 華能新能源股份有限公司