陸 康

（華潤(rùn)電力（錦州）有限公司，遼寧 錦州 121006）

1 關(guān)于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器故障問(wèn)題

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器故障問(wèn)題來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是必不可少的。為了保證變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，當(dāng)前應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都配置了狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。而此系統(tǒng)立足于對(duì)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集與紀(jì)錄，通過(guò)總結(jié)數(shù)據(jù)變化，分析數(shù)據(jù)規(guī)律，進(jìn)而判斷變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況，為變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷與維修服務(wù)提供了實(shí)時(shí)而全面的數(shù)據(jù)資料。

目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)化的大型變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多采用雙饋發(fā)電機(jī)，其發(fā)電機(jī)的正常設(shè)計(jì)下存在兩個(gè)變流器，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)的變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)于在線分析雙饋發(fā)電機(jī)變流器故障，并網(wǎng)條件下對(duì)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)電力電子元件進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，故障造成的停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，則經(jīng)濟(jì)損失越大。所以，在提高故障診斷正確性的同時(shí)，還應(yīng)考慮到故障診斷系統(tǒng)的處理時(shí)間應(yīng)盡量加快。在此條件下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)診斷系統(tǒng)不僅有效提高了故障診斷的正確率，同時(shí)還達(dá)到減少并網(wǎng)故障發(fā)生的作用，保證了變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)的達(dá)成。同時(shí)還可以迅速確定雙饋?zhàn)兞髌鞯墓收衔恢门c故障性質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中，體現(xiàn)出良好的性價(jià)比。

2 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器故障診斷方法

2.1 基于波形分析的診斷方法

對(duì)于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器的波形分析故障診斷法來(lái)說(shuō)，主要在于對(duì)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)在不同故障情況下所產(chǎn)生的不同電壓與電流波形進(jìn)行歸納與分析。

其中，主要的分析方法是對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)主電路中故障特征明顯的關(guān)鍵性波形進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與全面歸類，作為歸類性故障信息輸入進(jìn)整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中去，在此條件下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)對(duì)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)與關(guān)鍵性波形進(jìn)行匹配與查找，當(dāng)發(fā)現(xiàn)同類或者類似性波形時(shí)，就立即產(chǎn)生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反映，進(jìn)而得出故障類型與相關(guān)故障信息數(shù)據(jù)。

在這個(gè)過(guò)程中，重點(diǎn)是對(duì)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障編碼輸入，使其在應(yīng)用中，可以通過(guò)自動(dòng)智能化控制，自動(dòng)把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流與波形數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出結(jié)果的取整，作為0或1顯示出來(lái)，進(jìn)而直接得到故障診斷結(jié)果。

而在實(shí)際操作過(guò)程中，波形分析診斷方法是通過(guò)采集分布于兩個(gè)雙饋?zhàn)兞髌鞯腘點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行信息輸入，基于此，波形分析輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)為N，而其故障編碼位數(shù)為6位。也就是說(shuō)，在輸入層與輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)固定情況下，隱層節(jié)點(diǎn)的存在意味著整個(gè)故障分析系統(tǒng)具有處理信息能力強(qiáng)，學(xué)習(xí)與容錯(cuò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。但也同時(shí)意味著故障分析系統(tǒng)對(duì)于故障分析與判斷的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，存在于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器診斷故障分析系統(tǒng)中的隱層節(jié)點(diǎn)，只能通過(guò)進(jìn)一步提高樣本數(shù)據(jù)，即故障編碼的全面性來(lái)達(dá)到提升其泛化能力與處理速度的目的。要想提高故障分析診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)處理能力與速度，對(duì)于學(xué)習(xí)參數(shù)的確定相當(dāng)重要。其中學(xué)習(xí)率、初始權(quán)值、動(dòng)量項(xiàng)系數(shù)的范圍等相關(guān)數(shù)值，都會(huì)直接影響到其運(yùn)行速度。基于此，為了提高應(yīng)用過(guò)程中對(duì)于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器故障的診斷準(zhǔn)確性與處理速度，就應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)選取最優(yōu)化隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)與樣本數(shù)據(jù)范圍。

2.2 基于分析電流平均值的開(kāi)路故障診斷分析方法

基于波形分析的變流器故障診斷方法，是對(duì)故障類型進(jìn)行全面排查，再歸類的一個(gè)處理過(guò)程。但由于電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，當(dāng)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于同步速或者同步速附近時(shí)，誤報(bào)的可能性就會(huì)大大提高。

這也就提出了一個(gè)新的問(wèn)題，如何通過(guò)其它方法來(lái)填補(bǔ)這方面的故障分析與診斷。也就是說(shuō)，對(duì)于變速風(fēng)務(wù)發(fā)電機(jī)變流器而言，當(dāng)變流器橋臂無(wú)法導(dǎo)流時(shí)，一般可判斷是由于功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)路故障所引起。在開(kāi)路故障中電流波形會(huì)處于同步速附近，進(jìn)而呈現(xiàn)對(duì)稱關(guān)系，從而造成基于波形的神經(jīng)系統(tǒng)故障診斷誤報(bào)。而通過(guò)分析電流信號(hào)平均值來(lái)進(jìn)行開(kāi)路故障診斷分析的方法應(yīng)運(yùn)而生，這種方法對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)基于波形的故障分析診斷方法起到了一個(gè)良好的誤報(bào)抑制作用，可以處理包括變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)在亞同步與超同步這兩種同步速附近的運(yùn)行故障原因分析任務(wù)。在實(shí)踐中，這種基于分析電流信號(hào)平均值的開(kāi)路故障診斷方法全面消除了誤報(bào)的可能性，并且還可以達(dá)到快速準(zhǔn)確進(jìn)行開(kāi)路故障位置與類型的結(jié)果生成。

2.3 實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于兩種診斷方法的使用注意事項(xiàng)

從開(kāi)路故障的診斷原理中可以看出，其主要的應(yīng)用在于對(duì)一個(gè)功率開(kāi)關(guān)與兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)間產(chǎn)生的開(kāi)路情況進(jìn)行電流平均值測(cè)算。由于電流信號(hào)處于同步速時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一定的對(duì)稱性，一般來(lái)說(shuō)是沿縱軸對(duì)稱，特別是當(dāng)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期處于同步速運(yùn)行時(shí)，就應(yīng)啟用電流平均值診斷系統(tǒng)來(lái)避免原有的基于波形故障診斷分析可能存在的誤判。而當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏離同步速時(shí)，就可以應(yīng)用基于波形的神經(jīng)系統(tǒng)故障診斷方法。兩種診斷方法的實(shí)際使用中，考慮到風(fēng)速本身是一種變化中的隨機(jī)量，只要功率開(kāi)關(guān)處于開(kāi)路時(shí)，就會(huì)讓電機(jī)處于偏離同步速的狀態(tài)，那么應(yīng)用中這兩種方法就有效地解決了可能存在的漏診斷情況。仿真實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)電流器不同的工作狀態(tài)，切換兩種診斷方法進(jìn)行全面的變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流器故障診斷，其互補(bǔ)性在應(yīng)用中得到了證明。

結(jié)語(yǔ)

縱觀全文，筆者通過(guò)對(duì)基于波形分析的神經(jīng)系統(tǒng)故障分析方法與基于電流信號(hào)平均值的開(kāi)路故障診斷方法進(jìn)行原理說(shuō)明。當(dāng)基于波形分析神經(jīng)系統(tǒng)故障分析法易產(chǎn)生誤報(bào)時(shí)，可以進(jìn)行開(kāi)路故障診斷方法的應(yīng)用，并闡述了兩者間的互補(bǔ)原理。通過(guò)這兩種方法間的互相補(bǔ)償作用與相互間的誤報(bào)抑制作用，為保障變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器的穩(wěn)定運(yùn)行與故障排查與解決提供了重要的應(yīng)用工具，也為風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電提供了技術(shù)支持。

[1]張鶴.甘肅躋身于風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)主流群體[N].西部時(shí)報(bào)，2009.

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