风电机组发电机定子温度建模及其在状态监测中的应用

• 作 者: 杨明岱
• 出 处: 湖南科技大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 风电机组 永磁同步式发电机 发电机定子温度 状态监测 温度模型 温度标准值

我国风电的低风速市场持续稳定增长已成为发展大趋势。需要对该背景下逐渐大规模应用的大型永磁同步式风电机组运行环境特点、状态参数特点进行进一步分析,完善相应的状态监测与评估技术,以便于有计划性的维修和零部件更换从而降低成本。对山地风电场的环境特点、风电机组的运行特点、状态参数相关性、定子温度变化趋势进行了分析。山地风电场风资源匮乏,风速偏低,风速波动的随机性较大,不同风机位的风向、风速和温度也有明显差异。风电机组的运行状态也呈现出环境风速的特点,风电机组的运行状态变化频繁,运行时间主要集中在非额定工作段。以定子温度这一状态参数的变化为表征参数,可以看出复杂的运行环境和多变的运行状态导致风电机组有着不同的磨损情况和老化趋势。但风电机组各部件在正常工作的过程中是联系紧密的,同一部件各状态参数以及不同零部件间状态参数值间普遍存在较大相关性。因此,本文认为对山地风电场风电机组状态监测应当采取一机一策,即不同的风电机组需要建立不同的监测标准,动态的以风电机组一个运行工作段为基本监测单位的状态监测方式。状态监测标准以风电机组运行磨合一段时间后的各部件可靠性、抗疲劳特性都较好的情况下的风电机组运行状态数据为标准。基于上述分析的状态监测方式,对风电机组发电机的定子温度这一监测指标涉及到的物理意义、传热过程、模型构建等主要问题进行了研究。从发电机物理运行机理的角度,使用传热学相关公式基于运行状态参数的电机温度计算模型法建立了风电机组发电机定子温度计算模型。选择了某台风电机组全年的运行数据对所建立模型的拟合效果进行了验证,并与其他定子温度模型的拟合效果进行了对比。选择风电机组较好状态下的运行数据,对定子温度计算模型的模型系数进行了辨识,确定了定子温度标准值计算模型。最后,使用风电机组停机前后的运行数据作为算例,对定子温度标准值计算模型在状态监测中的应用进行了验证。本文对在山地风电场运行下的永磁同步风电机组的运行环境、运行状态以及状态监测开展研究工作,对提高风力发电的可靠性与经济性有一定意义。本文研究内容涉及相关领域的关键技术,研究成果具有一定工程意义和理论价值。