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随着世界各国对环境保护、能源短缺以及节能问题的日益关注,风能作为一种干净的、储量极为丰富的可再生能源,日益受到各国重视。但是风力发电机大都建造在高山、海上或海边风比较大的地方,其工况非常恶劣,而且风电系统结构复杂,控制繁多,对控制水平要求也比较高,并且长期、连续地运转工作在强度不同的各种的环境条件下,因此难免会出现各种故障。目前国内状态监测故障诊断技术在石油、化工、电力(主要指火电)冶金等行业得到了广泛的应用,并取得了非常好的效果,但该技术在风力发电领域的应用还处于探索阶段。
基于以上原因,本文阐述了风力发电的优势及风力发电行业在国内外的发展现状。对风力发电存在的问题,风力发电机的运行特性,在线状态监测及故障诊断理论进行了分析。进而对风电系统的状态监测及故障诊断方法进行了研究,提出了多传感器多——处理器集合专家系统、故障树等混合方法的在线状态监测及故障诊断方法。本文对所研究的对象——V47-660/200kw风力发电机组所需监测的信号以及可能发生的故障进行了分析,对信号及故障处理的方法进行了研究。
本文对液压系统、齿轮系统、发电机、电网等的在线故障诊断方法进行了具体的研究和设计。使系统能及时,快速,可靠地发现故障及进行故障诊断,可以对故障进行预警,通知工作人员作相关故障处理。故障在前期就被发现,避免了更大事故的发生。
本文对系统还进行了容错技术的设计,分别在硬件部分和软件部分采用多种容错技术,使系统能及时判别故障类型并且能自动排除故障,使系统恢复最佳工作状态。在硬件部分采用了硬件冗余、时间冗余、软件冗余、阈值冗余等的混合冗余技术;软件部分也采用了混合冗余方法,保证了程序运行的可靠和处理数据的准确、实时。
本文所设计的在线状态监测及故障诊断方法和容错技术,增强了系统运行的可靠性,降低了维修成本,为工作人员的工作提供了方便。