高新平 王俊娜

摘要：一套切双核系统再型风力机状态监测与故障诊断系统，能有效解决原有风力机故障监控系统成本过高的问题，为风力机故障诊断系统的实际工业应用提出了方向和思路。本文对整个风力机主要故障进行了研究，综合了风力机绝大多数故障以及相应的检测方法，提出了风力机振动电信号监测系统，力求为风力发电机故障诊断系统的完善作贡献。

关键词：双核系统;风力发电设备;故障诊断

中图分类号：TM614

文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018）12 - 0092 - 02

1 双核风电机组监测系统

1.1局部放电机理。在各方面因素的影响下在东北、华北、西北、东南沿海一带建设了风电场。对发电机绝缘系统具有影响力的因素有多种，其中机械应力、高压环境的影响力较大，同时雷电冲击、盐雾、低温低湿度环境等因素的影响力也不容忽视，诸多原因都会导致绝缘系统出现疲劳和磨损，出现绝缘老化等问题，使发电机出现局部放电的问题。

1.2 定子局部放电的信号监测。局部放电信号的频谱是非常宽的，也称之为电信号，可以从数百赫兹至数百兆赫兹。从理论进行探讨，以局部放信号的统计特性为依据，使绝缘损坏的位置和程序确定下来。但是从实际情况来看，，通过现场检测发现有很多干扰信号存在，在这些因素的作用下，诊断结果发生较大的变化。在本文的研究中所选择的检测方法为脉冲电流法，可以把更多的放电信息收集起来，在DSP系统的作用下，对信号的高速采集工作得以完成，同时还要处理干扰信号。经过调研后认为国内外对发电机局部放电进行监测所采用的方法有三种，包括耦合电容法、槽耦合器监测法、中性点耦合法，经过比较认为第三种方法在可靠性更高，在传感器安装方面更具优势，但中性点耦合法并非尽善尽美，在识别放电相位方面难度较大。但是由于电子技术不断发展和进步，使一直困扰工程的灵敏度不足的问题得以解决，中性点耦合方法得到更广泛的应用。

1.3 系统的硬件设计。

（1）状态监测系统框图。在进行系统设计时采用的是模块化思想，其中数据采集和处理工作由DSP负责，而数据存储、无线通信功能、故障诊断等则由ARM负责。

（2） DSP（TMs320VC5402）最小系统设计。电路的核心为TMS320VC5402，所涵盖的内容是全面的，具体来说电源管理电路、时钟、状态指示、复位电路、存储器扩展电路等都属于此范畴。

1.4 系统的软件设计。在设计风电机在线监测系统时，软件主要由两部分组成，其一为DSP数据采集与实时信号处理软件，其二是以ARM为基础的事务处理与故障诊断软件，两者的功能不同，前者主要负责数据采集、数字滤波以及小波分析;而后者则涵盖数据存储、故障诊断、无线通信等功能。

2 风机故障的诊断推理

对故障的识别即为故障诊断推理，由于诊断方法不同，可划分为三个方面，即信息的处理、模型的分析、各种知识融合。以上面的研究为基础，来分析故障诊断的几种常用方法。（1）专家系统故障诊断方法：在专这有系统中含有大量的经验知识，能够对故障信息做出客观的分析和推理，能够在系统中寻找出与之匹配的故障类型，并做出正确判断，此方法的核心是知识库和推理机。（2）小波分析的故障诊断方法：此方法是在傅里叶分析法为基础而形成的，整个系统会在故障信息的作用下而发生变化，对信号的不规则点进行检测，并判断出整个系统的工作情况。（3）神经网络的故障诊断方法：人工智能网络的优点有很多，例如容错性、自学习性、鲁棒性等，可以更好的处理故障诊断等问题。在故障诊断系统中包含着神经网络系统，这是由两个阶段组成的，分别是训练学习、诊断匹配阶段。

3 风机状态监测与故障诊断技术的发展趋势

（1）以整体系统为发展趋势，能够实现集中控制，并完成大型数据库的构建工作，比较风力发电机运行转台的情况，能够及时发现问题并解決问题，以可靠性、智能化、开放性、设备相融合的方向作为系统的发展目标。（2）采集器的主要功能是采集振动信号，以高精度、高速度、高集成、多通道为发展方向，精度达到8位、12位、16位，采集速度从几赫到几万赫不等，采集方式也发生变化，不再局限于等时采样，而是向等角度同步整周期采样的方向过渡。（3）数据传输，数据是传感器采集，并输回控制中心，由计算机的串行口和并行口通讯向着网络通讯的方向发展。（4）监测系统，界面更人性化、智能化、友好化，方便用户的观看和操作，融进多媒体技术，实现数据的动态显示。（5）诊断系统，诊断更智能化，可以实现多个故障的诊断，实现在线采集振动数据，实时诊断振动状态的方向发展。（6）数据存储，存储容量更大，存储方式更便捷的方向发展，建立通用安全的、可靠的大型数据库。

4 结论

随着发电机的单机容量增长迅速，发电机运行的可靠性也变得越来越重要。针对发电机定子绝缘状况进行在线监测，可以有效的监测绝缘损坏的位置及程度，减少不必要的停机，使风电机组定期维修变为预期维修，节约了维修费用。因此发电机在线监测已成为发电机维护技术的发展趋势。

参考文献：

[1]王惠中，李强.双核系统在风力发电设备故障诊断中的研究[J].电气自动化，2013，35（6）：23 -25.

[2]张晓波.风力发电系统中变频器的故障诊断研究[D].新疆大学，2010.

[3]邓李苹，朱金华.风机发电系统中变频器的故障诊断研究[J].商品与质量，2017（29）.