一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，首先依据电刷滑环系统振动法原理、振动传播途径在实验室双馈异步发电机电刷滑环表面安置振动传感器，实时感应系统运行时的振动信号；接着通过数据采集仪采集各振动传感器检测到的振动信号并传送至上位机；最后上位机对振动信号进行存储和计算处理，利用振动信号中937.5Hz‑1562.5Hz信号进行故障的判断和定位。本发明专利技术故障诊断方法准确有效，诊断精确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法
本专利技术涉及一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，属于驱动电机状态检测与故障诊断

技术介绍
电刷滑环系统是大型双馈异步风力发电机重要的动静转换设备，对发电机的稳定运行起着至关重要的作用。然而,因滑环装置局部过热故障所导致的发电机运行不稳定现象屡有发生，造成巨大的经济损失。所以，对电机滑环装置的局部过热诊断方法研究刻不容缓。实际工作中引起滑环局部过热故障的原因主要如下：由于双馈异步风力发电机滑环表面均匀分布着许多电刷，电刷滑环间接触电阻的变化将引起电刷电流的不平衡分布，从而导致电刷发热异常，引起过热；电刷滑环系统故障运行时，滑环表面的摩擦因数变化很大，摩擦产生的热量也会因此而大幅度增加；当发生冷却风道堵塞、集电环表面通风沟及通风孔堵塞时，会导致集电环表面温度过高，电刷磨损加剧，碳粉不断积累，阻碍集电环表面的热量散发而发生滑环表面局部过热故障。对此，有学者利用计算机技术研究电刷的瞬时温度，计及电刷摩擦系数、接触压降、尺寸、接触压力、电流密度等因素，推导出计算电刷的温升公式。有学者将热电偶嵌入到距接触面0.15-0.25mm深度处的电刷内，来测量其温度。此外，非接触式红外测温技术被广泛地应用到发电机电刷和滑环温度监测中。有学者采用红外测温探头非接触测量滑环表面温度，通过通信总线实时传输温度数据，并设置过热报警功能。考虑以上种种温度分析方法精度均不高，目前还不能稳定、实时、精确地对电刷滑环系统全局温度场进行反映。基于此，本专利技术涉及的一种基于振动的双馈异步发电机滑环装置局部过热故障的诊断方法，诊断精确度高，可操作性强。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供了一种诊断结果非常接近真实值，诊断结果有效，诊断精确度高，可操作性强的一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，包括以下步骤：一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，包括以下步骤：步骤1：搭建双馈异步发电机局部过热故障诊断系统，所述系统包括：转换接口用于将振动信号转换成电流信号、数据采集仪、数据分析模块、多个振动传感器和一个电流互感器；所述振动传感器设置在双馈异步发电机内部，所述电流互感器设置在双馈异步发电机的转子绕组处；步骤2：设置数据采集仪采样频率为10kHz，采样点数为4000个，设置双馈异步发电机的转子绕组负载电流为额定电流的70％～100％；步骤3：在双馈异步发电机正常工作时，连续采集多路振动传感器的振动信号和转子电流值各多组，通过数据分析模块对采集到的振动信号进行滤波降噪，继而时频变换得到多组各路振动传感器信号各频谱的分量幅值；步骤4：分别对各路振动传感器各组采样振动信号频谱在937.5Hz～1562.5Hz频段内的振动信号全部分量的幅值进行求和，再对各路振动传感器多组求和值进行平均值计算，再对平均值进行折合，得到各路振动传感器折合值，将各路振动传感器折合值分别乘以一定系数，得到双馈异步发电机内放置各路振动传感器位置的温度参考阈值T1i，i为振动传感器的数量；对多组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流参考值I；并在上位机PC的数据分析模块内存储温度参考阈值T1i和转子电流参考值I；步骤5：对一台未知故障情况的双馈异步发电机进行负载状态检测，连续采样多组某处振动传感器的振动信号和转子电流值，计算该处振动信号的937.5Hz～1562.5Hz频段内各分量幅值之和，求多组值平均后进行折合，再将折合值乘以一定系数，求得该处温度实测阈值T2i，i为振动传感器的数量；对多组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流实测值I*；将该处温度实测阈值T2i与该处温度参考阈值T1i相除，得到温度阈值比例值λi，i为振动传感器的数量，并判断该处是否发生局部过热故障。作为优选方案，所述多个振动传感器放置在滑环表面处电刷与滑环的接触位置，或者放置在电刷支撑架表面和滑环与电刷连接端口位置。作为优选方案，所述振动信号滤波降噪后的时频变换采用傅里叶变换。作为优选方案，采用下式折合振动信号在937.5Hz～1562.5Hz频段处的频谱分量幅值之和：其中，Ax是转子负载情况时，任意转子电流下振动信号937.5Hz～1562.5Hz频段处各分量幅值之和；A937.5～1562.5是Ax的折合值；K是转子电流参考值I与转子电流实测值I*的比值。作为优选方案，所述一定系数设置为2.2～3。作为优选方案，所述一定系数设置为2.6。作为优选方案，所述判断该处是否发生局部过热故障，包括如下步骤：当λi大于2时，则该处出现明显的局部过热故障；当λi介于1和2之间时，则该处出现轻微的局部过热故障；当λi小于等于1时，则该处没有发生局部过热故障。有益效果：本专利技术提供的一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，其优点如下：1、不需要分离双馈异步发电机和电刷滑环系统作分别研究，保证了电机整体结构运行的完整性，实际检测方案简易且现场布置方便可行，避免出现检测复杂的情况，提高了故障诊断的可操作性，诊断结果可靠性强。2、克服了以往的诊断方法在双馈异步发电机电刷滑环表面发生故障时受到干扰因素多、精准度不高的问题，故障的针对性较强。附图说明图1是双馈异步发电机局部过热故障诊断系统结构框图；图2是本专利技术模拟双馈异步风机电刷滑环系统振动传感器放置位置示意图；图3是1号测点位置未发生局部过热故障振动信号功率谱图；图4是1号测点位置发生局部过热故障振动信号功率谱图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，包括以下步骤：步骤1：搭建双馈异步发电机局部过热故障诊断系统，所述系统包括：转换接口用于将振动信号转换成电流信号、数据采集仪、数据分析模块、八个振动传感器和一个电流互感器；所述振动传感器设置在双馈异步发电机内部，所述电流互感器设置在双馈异步发电机的转子绕组处。步骤2：设置数据采集仪采样频率为10kHz，采样点数为4000个，设置双馈异步发电机的转子绕组负载电流为额定电流的70％～100％。步骤3：在双馈异步发电机正常工作时，连续采集八路振动传感器的振动信号和转子电流值各五组，通过数据分析模块对采集到的振动信号进行滤波降噪，继而时频变换得到五组各路振动传感器信号各频谱的分量幅值。步骤4：分别对各路振动传感器各组采样振动信号频谱在937.5Hz～1562.5Hz频段内的振动信号全部分量的幅值进行求和，再对各路振动传感器五组求和值进行平均值计算，再对平均值进行折合，得到各路振动传感器折合值，将各路振动传感器折合值分别乘以一定系数，得到双馈异步发电机内放置各路振动传感器位置的温度参考阈值T1i，i为振动传感器的数量；对五组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流参考值I；并在上位机PC的数据分析模块内存储温度参考阈值T1i和转子电流参考值I。步骤5：对一台未知故障情况的双馈异步发电机进行负载状态检测，连续采样三组某处振动传感器的振动信号和转子电流值，计算该处振动信号的937.5Hz～1562.5Hz频段内各分量幅值之和，求三组值平均后进行折合，再将折合值乘以一定系数，求得该处温度实测阈值T2i，i为振动传感器的数量；对三组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流实测值I*；将该处温度实测阈值T2i与该处温度参考阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：搭建双馈异步发电机局部过热故障诊断系统，所述系统包括：转换接口用于将振动信号转换成电流信号、数据采集仪、数据分析模块、多个振动传感器和一个电流互感器；所述振动传感器设置在双馈异步发电机内部，所述电流互感器设置在双馈异步发电机的转子绕组处；步骤2：设置数据采集仪采样频率为10kHz，采样点数为4000个，设置双馈异步发电机的转子绕组负载电流为额定电流的70％～100％；步骤3：在双馈异步发电机正常工作时，连续采集多路振动传感器的振动信号和转子电流值各多组，通过数据分析模块对采集到的振动信号进行滤波降噪，继而时频变换得到多组各路振动传感器信号各频谱的分量幅值；步骤4：分别对各路振动传感器各组采样振动信号频谱在937.5Hz～1562.5Hz频段内的振动信号全部分量的幅值进行求和，再对各路振动传感器多组求和值进行平均值计算，再对平均值进行折合，得到各路振动传感器折合值，将各路振动传感器折合值分别乘以一定系数，得到双馈异步发电机内放置各路振动传感器位置的温度参考阈值T1i，i为振动传感器的数量；对多组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流参考值I；并在上位机PC的数据分析模块内存储温度参考阈值T1i和转子电流参考值I；步骤5：对一台未知故障情况的双馈异步发电机进行负载状态检测，连续采样多组某处振动传感器的振动信号和转子电流值，计算该处振动信号的937.5Hz～1562.5Hz频段内各分量幅值之和，求多组值平均后进行折合，再将折合值乘以一定系数，求得该处温度实测阈值T2i，i为振动传感器的数量；对多组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流实测值I*；将该处温度实测阈值T2i与该处温度参考阈值T1i相除，得到温度阈值比例值λi，i为振动传感器的数量，并判断该处是否发生局部过热故障。...

【技术特征摘要】
1.一种双馈异步发电机局部过热故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：搭建双馈异步发电机局部过热故障诊断系统，所述系统包括：转换接口用于将振动信号转换成电流信号、数据采集仪、数据分析模块、多个振动传感器和一个电流互感器；所述振动传感器设置在双馈异步发电机内部，所述电流互感器设置在双馈异步发电机的转子绕组处；步骤2：设置数据采集仪采样频率为10kHz，采样点数为4000个，设置双馈异步发电机的转子绕组负载电流为额定电流的70％～100％；步骤3：在双馈异步发电机正常工作时，连续采集多路振动传感器的振动信号和转子电流值各多组，通过数据分析模块对采集到的振动信号进行滤波降噪，继而时频变换得到多组各路振动传感器信号各频谱的分量幅值；步骤4：分别对各路振动传感器各组采样振动信号频谱在937.5Hz～1562.5Hz频段内的振动信号全部分量的幅值进行求和，再对各路振动传感器多组求和值进行平均值计算，再对平均值进行折合，得到各路振动传感器折合值，将各路振动传感器折合值分别乘以一定系数，得到双馈异步发电机内放置各路振动传感器位置的温度参考阈值T1i，i为振动传感器的数量；对多组转子电流值进行平均值计算，得到转子电流参考值I；并在上位机PC的数据分析模块内存储温度参考阈值T1i和转子电流参考值I；步骤5：对一台未知故障情况的双馈异步发电机进行负载状态检测，连续采样多组某处振动传感器的振动信号和转子电流值，计算该处振动信号的937.5Hz～1562.5Hz频段内各分量幅值之和，求多组值平均后进行折合，再将折合值乘以一定系数，求得该处温度实测阈值T2i，i为振动传感器的数量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏忠，李思源，张艳，刘宝稳，徐艳，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32