摘要：本文首先对风力发电机的基本运行原理进行简单介绍，了解风力机组的运行特点，重点分析风电机组运行中的常见故障，在此基础上深入研究风电机组的状态诊断，希望通过本文的研究能够更加全面的掌握关于风力发电机组发电机运行的基本情况，同时也为后期更好的诊断机组故障提供参考。
关键词：风电机组；发电机故障；分析诊断
1引言
近年来随着经济社会的不断发展，各行业对于能源需求逐渐增加，风力发电等可再生能源行业迎来巨大的发展机会，相关工程建设规模越来越大，技术水平也不断提高。在风力发电行业发展中，设备制造维护水平与行业整体发展水平差距较大，经常出现发电机运行故障，影响到机组的正常运行。因此在现阶段加强对于风电机组发电机故障分析诊断的研究具有重要的现实意义。
2风力发电机基本原理概述
锋利发电机组的主要作用就是将自然界中的风力资源转换为电能，目前在风电场使用的机组主要有三叶片、水平轴等类型的。机组主要包括机舱、基础、塔架以及风轮四部分，风轮的主轴通过传动系统与机组发电机连接在一起，这些设备都被安装在机舱内部。根据风电场发电容量、结构形式等实际情况的不同需要配置不同类型的发电机，根据发电机发电产生的电流形式的不同可以将发电机分为直流发电机、交流同步发电机、异步发电机和双馈异步发电机以及直驱发电机等。最后两种也是在风电场中最常使用的两种发电机。
2.1直流发电机
直流发电机结构比较简单，主要是由固定磁极的磁铁、电枢铁心、换向器和两个电刷组成。在发电机运行中，使其转子始终保持逆时针旋转，速度保持恒定。在转动过程中，线圈会切割磁场中的磁感线，产生电能，传输到电刷中，由于发电机中有换向器配合，在发电机不断转动的过程中，能够持续输出电压电流，而且保持电压电流的方向不变，电动势会随切割磁场面积的变化呈现增大、减小再增大的变化曲线。而且直流发电机中电动势变化会随着线圈的增加而逐渐趋向于平稳，线圈数量越多，整体变化就会越小。
根据使用磁铁性质的不同，直流发电机又可以分为永磁式和电励磁式直流发电机。这种发电机最大的特点是直接输出直流电，不需要额外的整流装置，但是由于需要使用换向器和电刷，整个发电机的制造成本相对较高，运行维护比较复杂，比较适用于小容量风电系统。
2.2交流同步发电机
交流发电机结构相对简单主要是由定子和转子两部分组成，转子形成磁场，定子绕组固定不动。转子经原动机带动绕定子转动，同时外部提供励磁绕组电流形成磁场，在转动过程中磁场也随之转动，从而在定子绕组中产生交流电势，定子上的三个绕组的空间较大相差120度，这也导致绕组中产生的电势在时间上也有120度的电角度差。这种发电机能够实现无功调节，运行中频率稳定，效率和电能质量都比较高。
2.3恒速风电系统发电机
在大型风电场的运行中，对于发电机电力输出稳定性的要求比较高，要使用恒速风电系统进行并网，一般是将发电机的定子直接与电网连接在一起，而维持转子的恒速转动，通过技术手段消除风速波动对发电机的影响。
3风电机组常见故障分析
风电机组发电机的常见故障可以分为机械故障和电气故障两类，电气故障主要包括定子接地、绕组过热、绝缘损伤；转子绕组绝缘磨损、疲劳裂纹以及冷却系统堵塞泄漏等。常见的故障有支撑轴承失效、转子裂纹、不平衡，机架开裂以及基础松动等。制造安装不合理是导致发电机故障的主要原因之一，比如说焊接不稳固，连接松动等；另外电网运行中的异常状态也会对发电机造成冲击，使发电机出现故障。
在风电场运行过程中，风电机组会受到各种因素的影响，容易出现机组停机的情况，比如说风速过大、机组故障、人为因素或者监测停机保护等。风电场发生的故障其位置和种类的区别以及频次的不同会对电厂发电量损失以及停机时间的长短造成不同的影响。其中机组故障对于风电场的运行影响最大，甚至会出现很长时间的停机。
虽然在风电场运行中发电机出现故障的频率不高，发电机故障往往比较复杂，对发电机进行维修需要消耗大量的时间，甚至需要整体更换，造成的停机时间往往会比较长，导致维护成本比较高。
4风电机组状态诊断分析
风电场风电机组的状态诊断分析指的就是在风电场运行过程中对发电机的运行参数进行监测分析处理，判断机组的运行状态以及故障部位、类型和发展趋势等。针对不同的发电机类型和结构要选择使用不一样的监测诊断方法，从而全面提升机组的运行效率和可靠性。
首先是对风电机组运行中的各种信号进行在线动态监测，利用各种测试技术获得基础的运行信号，再经过进一步对传感器传输的数据进行处理转换，然后对处理后的信号进行特征分析，选取敏感性好的特征量，进而对机组的运行工况状态进行深入识别，最后风电机组的故障进行诊断，确定出现故障的位置性质以及严重程度，因此需要综合考虑各方面的因素以及各种历史数据。具体的状态诊断分析流程如图所示。
图1
5结语
通过本文的分析可知，风电机组发电机的正常运行与风电场的运行有密切的联系。在风电场运行中加强对于发电机的故障分析诊断具有重要的意义。
参考文献：
[1]徐颖剑.风电机组发电机故障分析诊断[D].华北电力大学（北京），2013.
[2]郭鼎.双馈式风电机组发电机故障分析与诊断研究[D].华北电力大学（北京），2016.
[3]关宁.风力发电机组齿轮箱振动故障分析方法研究[D].华北电力大学（北京），2015.
论文作者:张琦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：发电机论文; 机组论文; 风电论文; 故障论文; 直流发电机论文; 绕组论文; 定子论文; 《电力设备》2017年第20期论文;