确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法
【专利摘要】确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法，通过对从双馈风力发电机上采集到的振动信号和电压、电流信号的分析，将上述分析结果进行结合诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相，利用从振动信号提取的相位角、从电压信号确定的故障定子相、从电流信号提取三相间电流相位差偏离120°值、三相定子电流有效值确定引起三相不平衡的定子相，并引入振动因子、电压因子、电流因子，将各相对应的上述因子值相加，得到三相定子引起发电机三相不平衡的三个概率值，然后对上述三个概率值进行排序，从而确定出引起发电机三相不平衡三定子相的优先次序，根据该次序确定出引起发电机三相不平衡关键定子相；本发明将振动信号、电压信号、电流信号分析结果结合，减小了只利用某一种信号所造成的故障分析误差。
【专利说明】确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及双馈风力发电机【技术领域】，具体涉及确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法。
【背景技术】
[0002]目前常用的诊断发电机三相定子电压不平衡的方法主要有两种:一种为通过电压信号进行诊断，该方法为最直接的方法，通过并联方式采集三相定子电压，对其有效值进行比较，如果某相定子对应的电压有效值跟其它两相定子对应的电压有效值相差较大，便可认为该相定子造成了了发电机的三相电压不平衡。第二种方法为:电流负序分量法，该方法通过电流传感器采集发电机三相电流信号，对并三相电流信号的负序分量，通过比较三相电流信号所对应的负序分量，找出其中一相电流对应的负序分量跟另外两相对应的负序分量相差较大的相，从而确定出该相定子造成了发电机的三相电压不平衡。
[0003]目前有很多通过振动传感器监测发电机的振动量的做法，但是很少用该方法诊断弓I起发电机三相不平衡定子相。
[0004]国内外对发电机含高频分量的电压、电流及功率等电气信号的监测及信号分析还处于研究阶段，对于发电机三相电压不平衡故障，多数研究只局限在单一电气信号上，对于米用单一电气信号(电流、电压信号)诊断发电机三相电压不平衡故障的方法，由于电磁干扰、测量误差等因素的影响，会使测量精度降低，对于轻微的发电机三相电压不平衡故障，很难从电气信号中提取有效的特征信息对故障进行识别。
[0005]此外，针对目前已有的检测三相电压确定弓丨起双馈发电机三相电压不平衡定子相的方法，当电网电压存在不平衡或者负载不均衡时，同样会造成测得发电机三相定子电压值的不同，这种情况下即无法判断双馈发电机三相电压不平衡是否是由发电机定子故障造成的。
[0006]通过电流负序分量法诊断引起发电机三相不平衡定子相的方法，目前常用的电流传感器的工作原理为电感原理，由于电磁干扰、测量误差等因素的影响，会使测量精度降低，尤其对于双馈型风力发电机，因控制柜、变流器等跟发电机之间的距离很近，电流传感器受电磁干扰的影响会更大，因此对于定子初期故障，很难通过电流信号进行判断。
[0007]发电机三相电压不平衡时会引起发电机的振动，通过监测发电机的振动，将振动信号和电气信号(电流、电压信号)结合在一起诊断风力发电机三相电压不平衡故障能克服上述缺点，振动传感器抵抗电磁干扰的能力强于电流传感器，但是振动传感器的测量精度通常没有电流传感器高，基于这样的背景，本专利给出了将振动信号、电流、电压信号结合在一起诊断引起发电机三相不平衡定子相的方法，该方法即利用了各种方法的优点，又充分考虑各自的缺点。
【发明内容】
[0008]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法，将振动信号、电压信号、电流信号分析结果进行综合考虑，能更好确定故障定子相，减小了只利用某一种信号所造成的故障分析误差。
[0009]为达到以上目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法，通过将振动信号和电压、电流信号结合诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相，具体方法如下:
[0011]利用振动信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，首先对采集到的振动信号做FFT变换，求得最大振动幅值处相对于O相位对应的相位角，并结合振动幅值的变化情况和FFT变换后是否一倍频占优这两个因素，来确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡的定子相，当振动信号幅值产生变化，且振动信号经过FFT变换后一倍频占优，其振动信号的相位角接近于某相定子相相对于O度角的角度，或者两者相差180°，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，此时令该相的振动因子等于1/3，其余两相对应的振动因子等于O ;反之则令三相的振动因子都等于O ;
[0012]利用电压信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，通过比较测得三相电压值，如果某相定子对应的电压有效值和其它两相定子对应的电压有效值相差较大，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，此时令该相的电压因子等于1/3，其余两相的电压因子等于O ;如果测得的三相电压值相等或其测量值差值在允许的误差范围内，则令三相的电压因子均等于O ;
[0013]利用电流信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，首先计算定子AB、BC、CA相间电流相位差偏离120°的值和各相电流有效值，通过比较AB、BC、CA相间电流相位差偏离120°的差值，来确定三相中相位差偏离120°的值的最大的两相，则认为该两相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，令此两相的电流因子-1等于1/6，另外一相的电流因子-1等于O ;若AB、BC、CA相间电流相位差与120°的值相等，则令三相的电流因子-1均等于O ;对于三相电流的有效值，如果三相电流有效值相等，则令三相电流对应的电流因子-2均等于O ;反之，如果三相电流中有某相的有效值明显高于或低于其它两相，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，令该相对应的电流因子-2等于1/6，其余两相的电流因子-2等于O ;
[0014]三相定子对应的振动因子、电压因子、电流因子-1、电流因子-2值确定后,将各相对应的上述因子值相加，得到三相定子引起双馈风力发电机三相不平衡的三个概率值，然后对上述三个概率值进行排序，从而确定出引起发电机三相不平衡三定子相的优先次序，根据该次序确定出弓I起发电机三相不平衡关键定子相。
[0015]本发明和现有技术相比，具有如下优点:
[0016]I)将振动信号、电压信号、电流信号分析结果进行综合考虑，利用从振动信号提取的相位角、从电压信号确定的故障定子相、从电流信号三相间电流相位差偏离120°值、三相定子有效值确定引起三相不平衡的定子相。
[0017]2)引入振动因子、电压因子、电流因子，能更好的确定引起双馈风力发电机三相不平衡的定子相权重，可以确定出引起发电机三相不平衡的定子相的优先顺序，利用该顺序对发电机定子进行检查，可以提高工作效率和诊断准确性。
[0018]3)利用三相定子引起发电机三相不平衡的三个概率值，能较容易的对某相定子引起发电机三相不平衡的权重进行量化分析。[0019]4)从概率角度确定引起发电机三相不平衡的定子相，能更好确定故障定子相。
[0020]5)减小了只利用某一种信号所造成的故障分析误差
[0021]总之，本发明通过引入振动因子、电压因子、电流因子-1、电流因子-2，将振动信号、电压信号、电流信号分析结果结合在一起，即克服了各自的缺点，又利用了各自的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图为本发明方法流程图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
[0024]当双馈发电机产生三相电压不平衡时，会导致旋转电机在不对称状态下运行，此外因三相不平衡形成的反向磁场而产生的附加力矩会使电机出现振动。当三相电压中的一相跟另外两相不同时，发电机转子在运行过程中将受到一个不平衡力的作用，该作用力对转子的影响类似于质量不平衡对转子的影响，由此产生的振动的相位跟引起发电机三相电压不平衡相的相位相同或者相差180°。
[0025]如附图所示，本发明确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法，通过将振动信号和电压、电流信号结合在一起诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相，具体方法如下:
[0026]利用振动信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，首先对采集到的振动信号做FFT变换，求得最大振动幅值处相对于O相位对应的相位角，并结合振动幅值的变化情况和FFT变换后是否一倍频占优这两个因素，来确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡的定子相，当振动信号幅值产生变化，且振动信号经过FFT变换后一倍频占优，其振动信号的相位角接近于某相定子相相对于O度角的角度，或者两者相差180°，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，此时令该相的振动因子等于1/3，其余两相对应的振动因子等于O ;反之则令三相的振动因子都等于O ;
[0027]利用电压信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，通过比较测得三相电压值，如果某相定子对应的电压有效值和其它两相定子对应的电压有效值相差较大，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，此时令该相的电压因子等于1/3，其余两相的电压因子等于O ;如果测得的三相电压值相等或其测量值差值在允许的误差范围内，则令三相的电压因子均等于O ;
[0028]利用电流信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，首先计算定子AB、BC、CA相间电流相位差偏离120°的值和各相电流有效值，通过比较AB、BC、CA相间电流相位差偏离120°的差值，来确定三相中相位差偏离120°的值的最大的两相，则认为该两相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，令此两相的电流因子-1等于1/6，另外一相的电流因子-1等于O ;若AB、BC、CA相间电流相位差与120°的值相等，则令三相的电流因子-1均等于O ;对于三相电流的有效值，如果三相电流有效值相等，则令三相电流对应的电流因子-2均等于O ;反之，如果三相电流中有某相的有效值明显高于或低于其它两相，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，令该相对应的电流因子-2等于1/6，其余两相的电流因子-2等于O ;[0029]三相定子对应的振动因子、电压因子、电流因子-1、电流因子-2值确定后，将各相对应的上述因子值相加，得到三相定子引起双馈风力发电机三相不平衡的三个概率值，然后对上述三个概率值进行排序，从而确定出引起发电机三相不平衡三定子相的优先次序，根据该次序确定出弓I起发电机三相不平衡关键定子相。
【权利要求】
1.确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相的方法，其特征在于:通过将振动信号和电压、电流信号结合诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡定子相，具体方法如下: 利用振动信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，首先对采集到的振动信号做FFT变换，求得最大振动幅值处相对于O相位对应的相位角，并结合振动幅值的变化情况和FFT变换后是否一倍频占优这两个因素，来确定引起双馈风力发电机三相电压不平衡的定子相，当振动信号幅值产生变化，且振动信号经过FFT变换后一倍频占优，其振动信号的相位角接近于某相定子相相对于O度角的角度，或者两者相差180°，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，此时令该相的振动因子等于1/3，其余两相对应的振动因子等于O ;反之则令三相的振动因子都等于O ; 利用电压信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，通过比较测得三相电压值，如果某相定子对应的电压有效值和其它两相定子对应的电压有效值相差较大，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，此时令该相的电压因子等于1/3，其余两相的电压因子等于O ;如果测得的三相电压值相等或其测量值差值在允许的误差范围内，则令三相的电压因子均等于O; 利用电流信号诊断引起双馈风力发电机三相电压不平衡相时，首先计算定子AB、BC、CA相间电流相位差偏离120°的值和各相电流有效值，通过比较AB、BC、CA相间电流相位差偏离120°的差值，来确定三相中相位差偏离120°的值的最大的两相，则认为该两相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，令此两相的电流因子-1等于1/6，另外一相的电流因子-1等于O ;若AB、BC、CA相间电流相位差与120°的值相等，则令三相的电流因子-1均等于O ;对于三相电流的有效值，如果三相电流有效值相等，则令三相电流对应的电流因子-2均等于O ;反之，如果三相电流中有某相的有效值明显高于或低于其它两相，则认为该相即为引起双馈风力发电机三相电压不平衡的关键定子相，令该相对应的电流因子-2等于1/6，其余两相的电流因子-2等于O ; 三相定子对应的振动因子、电压因子、电流因子-1、电流因子-2值确定后，将各相对应的上述因子值相加，得到三相定子引起双馈风力发电机三相不平衡的三个概率值，然后对上述三个概率值进行排序，从而确定出引起发电机三相不平衡三定子相的优先次序，根据该次序确定出弓丨起发电机三相不平衡关键定子相。
【文档编号】G01R31/34GK103869248SQ201410126597
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】赵勇, 韩斌, 谢小军, 丁坤, 屠劲林 申请人:西安热工研究院有限公司, 华能集团技术创新中心, 华能新能源股份有限公司