高順

摘要：風(fēng)能是一種可再生的清潔能源，其開(kāi)發(fā)利用不僅可以緩解我國(guó)能源短缺的問(wèn)題，還可以改變傳統(tǒng)的發(fā)電方式。這是我國(guó)發(fā)展模式向更加科學(xué)、更加環(huán)保的方向發(fā)展的必然趨勢(shì)。從近年來(lái)風(fēng)電的應(yīng)用來(lái)看，風(fēng)電不僅緩解了我國(guó)電力供應(yīng)緊張的局面，而且具有良好的環(huán)境效益。此外，我國(guó)風(fēng)能儲(chǔ)量豐富，風(fēng)力發(fā)電未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊。在風(fēng)電系統(tǒng)中，變頻器廣泛用于輔助電源的轉(zhuǎn)換和傳輸，其作用不容小覷。因此，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，需要重視逆變器的故障診斷，改進(jìn)診斷技術(shù)和工藝，最大限度地發(fā)揮逆變器的功能。本文為了提高逆變器故障診斷的實(shí)際效果，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的故障診斷進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng);變頻器;故障診斷

一、導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變頻器發(fā)生故障的主要因素

結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)通用直流變頻器過(guò)熱放電的原因分析及熱處理方法，從實(shí)際工作情況出發(fā)，可能導(dǎo)致變頻過(guò)熱放電變頻器長(zhǎng)期發(fā)生變頻過(guò)熱放電故障的主要影響因素有三個(gè)：① 在實(shí)際運(yùn)行中可能導(dǎo)致變頻器過(guò)熱預(yù)測(cè)信號(hào)誤差（直流變頻信號(hào)故障）;② 實(shí)際運(yùn)行預(yù)測(cè)中的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)誤差與未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際運(yùn)行誤差之間可能存在大量數(shù)值計(jì)算偏差;③ 由于電網(wǎng)的高溫波動(dòng)，長(zhǎng)期超熱過(guò)電壓和過(guò)熱的電源電流會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)過(guò)熱。其中，變頻器長(zhǎng)期發(fā)生過(guò)熱過(guò)電壓的主要因素包括許多可能的情況，如變頻電網(wǎng)的主電源電壓波動(dòng)、電壓過(guò)高或過(guò)熱引起的電流欠壓、電壓過(guò)高或過(guò)熱等，電網(wǎng)電流引起的電壓波動(dòng)，以及低壓引起的電網(wǎng)交叉。主要含義是一般指中間直流勵(lì)磁控制電路轉(zhuǎn)子母線并列波動(dòng)引起的過(guò)熱過(guò)電壓，導(dǎo)致變頻過(guò)熱事故和變頻器長(zhǎng)期過(guò)熱過(guò)電壓的主要影響因素一般存在以下兩點(diǎn)：① 交流變頻電網(wǎng)電源驅(qū)動(dòng)側(cè)轉(zhuǎn)子電流波動(dòng)沖擊變頻電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)電壓，導(dǎo)致變頻電網(wǎng)電流電壓波動(dòng)，或電流沖擊電網(wǎng)低壓使電網(wǎng)通過(guò);② 直流變頻電源編碼器勵(lì)磁電路的干擾導(dǎo)致直流變頻電源轉(zhuǎn)子電流驅(qū)動(dòng)側(cè)勵(lì)磁控制電路電壓調(diào)節(jié)紊亂。例如，雷擊事件引起的直流過(guò)電壓和變頻電容器直流負(fù)載的逐漸減小，將導(dǎo)致直流負(fù)載速度逐漸增加。在直流負(fù)載側(cè)，變頻電容器中部的直流電源電路沒(méi)有直流傳輸容量，因此在短期使用時(shí)不能實(shí)現(xiàn)直流能量的同時(shí)傳輸。其容量高于中間直流電源電路傳輸鏈路中所用載波的傳輸容量，可能導(dǎo)致各種過(guò)電壓電路故障。變頻電容器的中間直流電源電路的穩(wěn)壓電容器的容量可能會(huì)逐漸減小，中間直流發(fā)電電路的容量可能會(huì)減小，從而導(dǎo)致直流電路的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的容量逐漸減小，逆變器供電側(cè)逆變器并網(wǎng)電路同時(shí)采用雙饋直流發(fā)電電路設(shè)施，表明該電路剩余直流電能應(yīng)同時(shí)傳輸并應(yīng)用于逆變器電網(wǎng)，但各種過(guò)電壓故障仍可能同時(shí)發(fā)生。

二、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變頻器故障診斷優(yōu)化措施

2.1神經(jīng)網(wǎng)診斷技術(shù)

所謂的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也稱為腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其主要含義是泛指由大量神經(jīng)處理單元信息組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。只要它只科學(xué)地模擬了大量人類正常的大腦結(jié)構(gòu)，后期的數(shù)學(xué)模型就可以很容易準(zhǔn)確地反映出大量的人腦神經(jīng)特征信息。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)探索主要從研究各種人腦神經(jīng)生理網(wǎng)絡(luò)的框架結(jié)構(gòu)入手，系統(tǒng)探索各種人的能力和行為規(guī)律，模擬基于人腦的大數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)的形式。其技術(shù)是在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的科學(xué)技術(shù)。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)本身最大的優(yōu)點(diǎn)是可以利用各種信息對(duì)象的顯層和其他隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)性能訓(xùn)練，并在沒(méi)有傳統(tǒng)數(shù)學(xué)分析模型的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘階段診斷的對(duì)象信息進(jìn)行實(shí)時(shí)性能評(píng)估。然而，由于人工網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元素的使用逐漸擴(kuò)大或增加，網(wǎng)絡(luò)信息處理的技術(shù)框架相對(duì)繁瑣。最后，通過(guò)技術(shù)培訓(xùn)，相關(guān)數(shù)據(jù)和最終診斷結(jié)果的真實(shí)性越來(lái)越高。該變頻人腦交互功能的主要研究目的是在不直接干預(yù)系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)變頻數(shù)據(jù)處理信息的自動(dòng)實(shí)時(shí)處理和分發(fā)，以及實(shí)時(shí)變頻故障診斷在整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)變頻器系統(tǒng)中構(gòu)建各種數(shù)學(xué)信號(hào)原型處理模式。在變頻器使用全過(guò)程系統(tǒng)故障信息分析與診斷的科學(xué)探索中，可以看出系統(tǒng)可以通過(guò)隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)分析模型直接分析數(shù)據(jù)中包含的故障信息，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，明確故障診斷點(diǎn)的類型。

2.2小波分析技術(shù)

雖然高頻小波分析技術(shù)使其作為窗口的大小相對(duì)固定，但它可以同時(shí)快速變換自身的頻率形狀信號(hào)。時(shí)間窗和它自己的頻率窗都可以使用發(fā)生這種變換的數(shù)學(xué)時(shí)頻分析場(chǎng)來(lái)簡(jiǎn)化小波分析的技術(shù)模式，因?yàn)樵诘皖l分析的條件下，它自己的頻率窗分辨率相對(duì)較高，但由于時(shí)間窗分析的頻率相對(duì)較小，對(duì)高頻信號(hào)處理具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此當(dāng)時(shí)也被廣泛稱為小波數(shù)學(xué)時(shí)頻顯微鏡。在進(jìn)行各種信號(hào)的時(shí)域處理和分析時(shí)，通常采用傅里葉變換。盡管傅里葉變換可以將整個(gè)信號(hào)源的時(shí)域觀測(cè)特性和頻域觀測(cè)特性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，但它也可以從整個(gè)信號(hào)頻域和信號(hào)時(shí)域特性的角度準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)時(shí)域觀測(cè)。另外，對(duì)于傅里葉譜，信號(hào)時(shí)域具有多種統(tǒng)計(jì)化學(xué)特征，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)信號(hào)時(shí)域特征類別中所有信號(hào)源的累加，不具備信號(hào)局部化學(xué)和同時(shí)分析整個(gè)信號(hào)源的能力。對(duì)于小波變換而言，其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于可以直接實(shí)現(xiàn)在多個(gè)頻率分辨率下對(duì)具有不同特征的各種頻率的實(shí)時(shí)識(shí)別。它的功能類似于電子顯微鏡。它實(shí)現(xiàn)了焦距的實(shí)時(shí)調(diào)整，對(duì)所有特定對(duì)象的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并可直接采用實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換到頻率窗口的顯示方式，直接實(shí)現(xiàn)對(duì)特定頻率條件下采集到的每個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析和識(shí)別。引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，可以直接獲取當(dāng)前對(duì)應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)，并對(duì)小窗口與當(dāng)前相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)。這樣，我們就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前采集的信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分類、分析和探索，將來(lái)可以利用數(shù)據(jù)處理結(jié)果的顯示方式實(shí)現(xiàn)小波變換器的故障診斷。

結(jié)語(yǔ)：

目前，風(fēng)力發(fā)電已逐漸在我國(guó)整個(gè)電力行業(yè)的生產(chǎn)中占據(jù)重要的經(jīng)濟(jì)主體地位。未來(lái)，這一主體地位在中國(guó)現(xiàn)代新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的重要性將在一定程度上得到充分發(fā)揮。所以為了讓風(fēng)電變得更好，讓風(fēng)電系統(tǒng)具有循環(huán)性和安全性，我們需要積極利用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)逆變器故障進(jìn)行診斷，防患于未然，使風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率將更加高效。

參考文獻(xiàn)

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