双馈风力发电机转子绕组的故障诊断研究吋维俊，马宏忠，陈继宁，陈涛涛(河海大学能源与电气学院)摘要：双馈风力发电机转子绕组的状态监测与故障诊断技术能够及时发现并诊断转子绕组早期故障，有效地降低风电场的运行和维护费用。通过仿真分析发现了转子电流的故障特征频率，并建立了实验平台通过分析实验数据验证其止确性。首先，利用PSCAD软件建立双馈风力发电机转子绕组故障模型，通过仿真分析，找出转子电流的故障特征频率；然后在动模实验室建立转子绕组故障诊断实验平台，考虑了发电机变速及交变载荷的实际工况。最后，通过分析实验数据验证了转子绕组早期故障时存在的转子电流故障特征频率。关键词：双馈风力发电机；转子绕组早期故障；故障特征频率；实验平台中图分类号：TM307Studyonrotorfaultdiagnosisofdouble・fedinductiongeneratorSHIWeijun,MAHongzhong,CHENlining,CHENTaotao(CollegeofEnergyandElectricalEngineering,HohaiUniversity)Abstract:Conditionmonitoringandfaultdiagnosisofrotorwindingsofdoublefedinductiongenerator(DFIG)candetecttheincipientfaulttimelyandreducewindfarm'soperationandmaintenancecosteffectively.Fromthesimulationtherotorcurrentfaultcharacteristicfrequencewasfound,andthetestrigwasestablishedtoanalysisthelabdatatovalidateitscorrectness・First,doublefedinductiongeneratorrotorfaultmodelwasestablishedbyusingPSCADsoftware・Thenfromthesimulationanlaysis,thefaultcharacteristicfrequenceofrotorcurrentwasfound・Inaddition,theexperimentalplatformofrotorfaultdiagnosiswasbuiltinlaboratoryconsideringthechangeofgenerarorfsspeedandload・Finally,byanalysingthelabdatatovalidatethefaultcharacteristicfrequenceofrotorcurrentwhenappearingincipientfaultofrotor.Keywords:doublefedinductiongenerator;incipientrotorfault;faultcharacteristicfrequence;experimentalplatform0引言风能作为一种清洁的可再牛能源，越来越受到世界各地重视。风力发电机组通常工作于恶劣的气候条件以及全天候运行的交变载荷工况下，发牛故障的概率较大。对其状态监测町以掌握运行过程中风力发电机组部件的状态信息，及时发现早期故障，采取有效措施避免重大事故的发牛，这样把定期维护和事后维护改为状态维护，可以有效降低运行维护成本，提高风电的经济效益⑴。双馈风电机组是冃前风力发电中应用的一种主流机型，它的典型故障部件包括定子绕组、转子绕组、变流器、发电机轴承以及控制系统的关键传感器12］等。其中双馈发电机组10%的故障是由转子绕组引起的⑶，当它发生早期的不平衡故障时会引起发电机转速、定子电压、有功功率等产生振荡。因此，研究双馈界步发电机转子绕纽•的早期故障对提高风电机组的可靠性和降低风电场运行和维护费用具有重要的意义。基金项H:国家自然科学慕金(51177039)；高等学校博士学科点专项科研基金(20090094110011)作者简介：时维俊(1988-),男，硕士研究生，电气设备状态监测与故障诊断通信联系人:马宏忠(1962-),男,教授，电气设备状态监测与故障诊I0T.E-mail:hhumhz@163.com木文依据双馈风力发电机的数学模型和模拟转子绕组故障的方法，在PSCAD的仿真环境中建立了转子绕组的故障模型，通过仿真分析找出转子电流的故障特征频率；然后在动模实验室搭建双馈风力发电机转子绕组故障实验平台，其中综合考虑了实际工况运行时风速以及负载的变化，来验证转子早期故障时转子电流中存在的故障特征频率。最后讨论了三相不对称负载对转子绕组故障的影响。1双馈风力发电机转子绕组故障模型的建立LIDFIG的数学模型假设发电机为三相対称的理想电机，按照电动机正方向的规定，不计零轴分量，在dq朋标下，建立双馈异步发电机的数学模型为井电压方程:吊▲Usd—P丿sd+Rtsdj"|JsqAVllsq—p丿s衣AL+[Jsd呆▲Hrd—P丿rd+Rrlrdl丿rqA■丽P丿弋具Ir/+"U$d磁链方程:(1)(2)(3)sd—Lsslsd+<?•/LtL电磁转矩方程：3Te=HpLm{isdIrqlaqlrd)(5)转子运动方程：孕=丁(血Te)dtJ(6)式中，w,ij分别为电压、电流、磁链；如为...