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摘要：随着信息技术发展速度的不断加快，信息技术的应用范围也开始变得越来越广了，在新能源领域信息技术得到了非常好的应用，风力发电技术作为新能源领域中的一个非常重要的组成部分，其的故障诊断技术和发电机状态监督在风力发电运行过程中发挥的作用是非常重要的。本文就风力发电机故障诊断技术和状态监督进行分析，希望能够在一定程度上促进我国风力发电行业的发展。
关键词：风力发电；发电机；状态监测；故障诊断；机械故障；电气故障；振动故障
目前我国风力发电技术在发展过程中仍旧存在着很多的问题，其中对风力发电影响最大的就是风力发电机故障诊断技术和状态监测这两个问题。要想让风力发电产业得到更加快速的发展，故障诊断监测系统必须要对发电机各个零件的运行状态进行实时监督，只有这样才能够及时的根据风力发电机的电压、温度、震动来对发电机的状况进行准确的诊断，才能够在发电机出现问题的第一时间就能够及时的找到解决办法，我国风力发电机的运行效率才能够得到提升。
１风力发电机常见运行故障监测及诊断
双馈风力发电机常见运行故障可分为机械故障和电气故障２类：机械故障包括发电机振动过大、轴承故障、轴系不对中故障、转子质量不平衡故障、机座松动、转子偏心故障等；电气故障包括线圈短路、绝缘损坏、气隙不均衡、三相不平衡等。
1.1机械故障信号监测与诊断
通常可通过监测发电机的振动、温度、转速等信号诊断发电机轴承故障、轴系不对中、转子质量不平衡、机座松动、转子偏心等机械故障。
一旦发电机在运行的过程中出现故障的化，我们可以通过发电机输出的电流、功率、电压等的不同频率来对发电机的故障进行分析。如果是发电机的轴承出现问题的话，那么番点击在进行运行的过程中就非常出现高频率的震动，一般情况下发动机出现故障的高频率震动，是发动机正常震动的一千多倍，如果发动机故障过于严重的话，那么发动机的震动可能就会变得更严重，这个时候故障诊断系统就可以通过振动传感器来获取外界的信号，才能够及时的发动机的故障机进行处理。
1.2电气故障信号监测与诊断
如果是发动机电气出现问题的话，那么故障检测系统在对发电机进行检测的过程中，就可以通过对发电机定子线圈的电压、温度等来对发电机的故障进行判断，能够引起发电机电气出现故障的原因主要有相间短路、匝间短路、和层间短路等，因此一旦发现是翻地啊你电气出现故障的化，就会重点对发电机进行短路检测。在进行故障诊断的过程中，我们可以通过发电机的电压和电流、转子扭矩来对发电机的运行状态进行测量。
如果通过检测我们发现时由于相间短路的原因导致发电机再出现故障问题的话，我们就可以发现发电机的温度和电磁场都会发生非常大的变化，故障的特征也会随着时间的增加而变得特别明显。要想快速的检测出发电机出现故障的原因，我们科技直接对发电机的振动、温度和电流进行采集，这样就能够在最短的时间之内诊断出发电机短路故障了。相间短路一般主要包括三相短路、单相短路、两相短路。发电机电气参量监测技术是通过测量发电机电流、电压和功率的高频分量实现对发电机机械故障的分析和判断。
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2仿真计算及故障模拟实验研究现状
2.1风力发电机数学建模仿真
对双馈风力发电机故障诊断技术的研究主要包括故障仿真和实验模拟２种途径。常用的故障仿真建模方法主要从“场”和“路”的角度对双馈风力发电机建立物理模型和数学模型。从“路”的角度出发，根据多回路理论和发电机的数学方程，在MATLAB／Simulink中建立双馈发电机的数学模型，可模拟双馈发电机的正常情况和故障情况，李俊卿等通过该方法模拟了定子、转子绕组匝间短路故障，结果表明定子线电流相位差、负序电流、负序电流与正序电流之比均可以作为判断匝间短路的特征参量。王德艳和王栋采用多回路理论建立了双馈风力发电机绕组匝间短路故障数学模型，分析了不同故障程度下的定子支路电流、定子线电压、定子线电流的变化特征，结果表明：发电机故障相电流远大于正常状态时的相电流；三相电流之间的相位不再对称；绕组故障程度与相电流大小成正比。
2.2风力发电机仿真实验平台
对风力发电机进行故障监测及故障诊断技术的研究时，可以搭建风力发电机故障模拟平台并进行故障信号模拟，验证各故障诊断算法。D.Casadei等搭建了风力发电机实验台，通过在定子或转子某相串联１个与该相电阻值相等的电阻完成定子不平衡故障或转子不平衡故障模拟实验。Yang等人搭建的实验台可以模拟发电机定子绕组短路故障、发电机转子不平衡故障、传动系机械故障等，该平台也能通过连接外部电阻箱来模拟转子三相不平衡故障。Simon Jonathan Watsom等建立了基于振动信号分析的双馈风力发电机的监测与诊断系统的实验平台。Lucian Mihet Popa等搭建的风力发电机的实验模拟平台含有滑环的双馈式绕线感应发电机，实验平台模拟的故障主要包括定子绕组匝间短路故障、定子不平衡和转子不平衡故障。魏书荣等搭建了双馈风力发电机定子内部故障实验装置，发电机的定子出线端与可调节负载、录波仪连接，用于模拟双馈发电机定子内部故障。
３风力发电机状态监测系统
传统的风力发电机在线状态监测系统往往仅采集发电机的振动信号，通过分析振动信号判断机组各部件的运行状态，如瑞典SKF公司研制的IMX-W在线监测系统、新西兰况德实仪器公司研制的Turningpoint在线监测系统、丹麦B＆K公司研制的PULSEＥ噪声振动分析系统、美国DE公司Bent-iy分部研制的Trendmadter在线状态监测系统、德国PRUFTECHNIK公同研制的VIBXPERT、VIBROWEB-XP系统。德国FAG|公司研制FAGX1系统等。国内有西北工业大学研制的CDMA-6100状态监测与故障诊断系统|、中自庆安的CS2000风力发电机组状态监测与分析系统.北京威锐达测控系统有限公司研制VibDAQ网络化离线监测系统，东方振动和噪声研究所研制的DASP监测系统，阿尔斯通创为实技术发展有限公司研制的S8100系统等。
对于风力发电机而言，仅采集和分析振动数据容易造成误诊。西安热工研究院有限公司研制的“WT-1型风力发电机状态监测与故障诊断系统”，除了能监测风力发电机组传动链各部件的振动信号外，还能获得发电机的电气信号，并且将常用的电气信号处理方法（负序电流法、电流谐波成分分析法、电流Park矢量轨迹法等）集成到该系统中，实现了对发电机状态的综合监测及故障诊断。
４总结
综上所述，风力发电机故障检测技术和状态检测对风力发电产业的发展有着非常重要的作用，其不仅能够提升风力发电产业的可靠性，同时还能够在一定程度上提高风力发电产业的生产效率，同时这样也可以减少风力发电机日常维修所需要的费用。要想提高风力发电机故障诊断技术的水平，我们就必须要不断的结合先进的科学技术，不断结合风力发电产业自身的实际需求来对故障检测技术进行调整，只有这样风力发电产业才能够更好的为我国社会发展服务。
参考文献：
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[3]张晓良. 风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究与进展[J]. 环球市场信息导报，2016（14）：141-142.
[4]王海鹏. 风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究与进展[J]. 工业，2016（12）：00299-00299.
论文作者:李博华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/31
标签：故障论文; 发电机论文; 定子论文; 风力发电机论文; 故障诊断论文; 转子论文; 状态论文; 《防护工程》2018年第19期论文;