考虑疲劳载荷分布的海上风电机组出力优化控制

针对海上风电场疲劳载荷分布不均衡、各机组维护频次不同步而导致运维成本高的问题,提出了一种考虑疲劳载荷分布的海上风电机组出力优化控制策略。基于风机最小推力系数控制策略有效降低风电场的尾流效应,以疲劳载荷分布均衡为目标优化各机组的疲劳载荷,使各机组维护频次同步,进而降低运维成本。仿真结果表明:与风机最大功率点跟踪控制策略相比,所提策略在实现风电场疲劳载荷均衡分布的同时,使得风电场年发电量提高4.20%。

基于拟序阻抗的海上双馈电机定子绕组匝间短路早期故障辨识

海上风电机组运行环境恶劣,早期故障信号微弱可能导致故障迅速恶化、引起修护困难,该文提出以拟序阻抗为故障特征量的海上双馈电机定子绕组匝间短路早期故障的辨识方法。首先构建精确、通用的双馈电机(doubly-fed induction generator,DFIG)定子绕组匝间短路故障模型,推导演绎故障状态下各序分量的表达式;然后计及工程上各种非理想运行工况的影响,得到由于故障引起的拟序阻抗表达式。仿真和实验分析结果表明,拟序阻抗对双馈电机定子绕组匝间短路的早期故障辨识具有高灵敏性与高可靠性,为海上双馈电机故障的精确辨识提供技术支撑。

永磁同步电机及其驱动系统故障处理与容错机制研究综述

将以安全、可靠、耐久为导向的永磁同步电机(PMSM)电驱动系统的容错运行研究分为4个层次:容错能力的评估指标和方法;故障辨识与预警;容错系统的软件技术,通过容错控制深入挖掘现有系统的容错潜力;容错系统的硬件技术,重构PMSM电驱动系统的硬件结构以实现容错。从以上4个方面对PMSM及其驱动系统容错运行研究中的热点问题进行探讨,并指出目前面临的主要挑战及今后的发展方向,为构建高耐久的PMSM电驱动系统提供有益参考。

海上风电机组故障容错运行研究现状分析

海上风电场可及性差,运行条件恶劣。风电机组故障率高,故障修复时间长且维护困难,一旦故障停运,经济损失巨大。统计并对比分析海上风电机组和陆上风电机组的历史运行数据,归纳海上风电机组关键部件的故障特点,分析风力发电机组常见的电气类故障及其对系统的影响。分别从软件容错、硬件容错两个方面总结现有海上风电机组容错运行的研究现状,归纳目前海上风电机组的容错方案,分析现有容错方案的应用可行性。进一步指出现阶段海上风电机组故障容错存在的主要问题,并对将来的研究热点进行了展望。

双馈风力发电机定子绕组匝间短路诊断与实验研究

当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park’矢量轨迹随着故障变化明显。对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park’矢量轨迹,通过对Park’矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝间短路的严重程度。

基于派克矢量轨迹椭圆度的海上双馈电机定子绕组匝间短路早期故障辨识

随着我国海上风电产业逐渐向深远海发展,迫切需要精确的早期故障辨识技术,以防止故障恶化造成的巨大经济损失。针对派克矢量故障辨识方法用在双馈并网系统时易受定子电压不平衡和负载变化的影响的不足,提出新的故障特征量——派克矢量轨迹椭圆度F_s。分析F_s和定子负序电流间的关系,运用非线性最小二乘法估计定子电压不平衡、负载变化和定子负序电流间的函数关系,以滤除定子电压不平衡和负载变化对F_s的影响。实验结果表明,该方法能够实现早期故障的精确辨识,对定子电压不平衡和负载变化具有鲁棒性。

海上双馈风电机组开路故障容错重构技术

为了降低海上风电场的度电成本,避免可及性差导致的维护困难,提出一种海上双馈风电机组开路故障的容错方法。首先,根据开路故障的位置特点给出不同的硬件重构方案。然后,针对转子侧变流器单相开路故障,优化故障后的三相四开关变频器调制信号,同时加入直流电压偏差,补偿故障引起的直流电容电压波动。仿真与实验结果表明,发生单相开路故障后,通过软、硬件容错技术可实现无冗余配置下的非备份式容错运行,提高机组的可用率。

海上风电场环形结构集电系统可用率等值计算方法

为了在规划阶段做好海上风电场集电系统的可靠性评估,避免可及性差导致的维护困难,提出将概率性方法与确定性方法结合的可用率等值计算方法。首先根据大规模海上集电系统的特点将其划分为变电站层、风机层、电缆层,通过故障树算法对环形集电系统的可用率进行分层描述;然后根据环形结构可能出现的运行状态,分别计算单串环网的可用率;最后以某规划中的海上风电场为例对其集电系统的可靠性与经济性这对矛盾指标进行对比分析,实现集电系统不同拓扑方案的优劣比较,为海上风电场集电系统的拓扑规划提供量化的参考指标。

基于改进Lissaman模型风电场内增设小风机的可行性分析

提出在已建成的风电场中,通过科学合理地优化布置增设小风机,使风电场的整体发电效益最大。在风电场现有风机已并网运行的基础上,分析在场内间隔中增设小风机的技术可行性。研究复杂地形下风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响,建立计及遮挡尾流效应的改进Lissaman模型,构建风速与不同塔筒高度的风机出力之间的关系。该模型具有通用性,可给出任意风电场内增设小风机的优化方案。算例仿真分析结果表明,通过合理规划布置场内小风机,能够有效增加风电场的整体发电效益。

电缆线路改造引起的护层感应电压变化及其补偿

电力电缆线路改造时交叉互联后容易造成换位的三段电缆不等长,从而引起护层感应电压不平衡。本文通过对电缆护层感应电压的理论分析,提出了在末端电缆护层上连接电感元件进行电压补偿的方法,可有效地减小由于护层感应电压不平衡所造成的影响。

基于多回路理论的同步电机定子绕组内部故障仿真的谐波分析

同步电机定子绕组发生内部电气故障时,气隙磁场中存在很强的空间谐波分量。采用多回路理论进行仿真分析,充分考虑了谐波分量的影响。准确的电感参数计算是多回路分析的基础,采用磁路的气隙磁导分析法计算电机故障后各电感参数,分析了谐波的计入次数对电感参数计算的影响,进一步分析了谐波对定子绕阻内部故障仿真结果的影响,并提出了工程中合理的谐波计算次数,既能保证计算精度,又可以减少计算工作量,从而具有较快的计算速度。通过对仿真波形的分析,得出结论:在进行同步电机定子绕组内部故障的仿真计算中,必须充分计及谐波的影响。

太阳能光伏阵列集电网络规划与优化研究

将太阳能光伏阵列中的每组太阳电池、逆变器及升压变构成一个连接单元,影响太阳能光伏阵列集电网络成本的因素包括:连接单元的数量、位置及电压等级、电气设备负载、拓扑接线形式、电缆截面、长度以及电缆沟的布置等。这些变量相互关联又相互制约,使得集电网络优化模型具有多离散变量和强非线性的特点。通过建立光伏阵列集电网络的成本模型,对其拓扑连线进行分层优化,采用聚类算法分区、扇面分割算法分串,采用Prime算法以及多旅行商问题求解不同拓扑的最优结构,最终得到光伏阵列中各离散点的最优路由方案,为光伏阵列集电网络的拓扑优化提供有益参考。

同步电机定子绕组内部故障瞬态分析

同步电机发生绕组故障后,电机的很多参量均要发生变化,参照同步电机自同期并列方式,采用多回路理论从同步发电机刚开始起动进行研究。在多回路模型中,均充分考虑了谐波的影响,并将转子的运动方程引入到模型中。根据多回路的仿真结果,研究了发电机在不同短路匝比、不同故障位置下各电流分量的变化规律,可以解决电机故障诊断中故障样本较难获取的瓶颈问题,为电机的故障诊断打下基础。

大型海上风电场中压集电系统拓扑结构的优化方法

构建了反映海上风电场电气系统成本构成多样、约束条件复杂的优化模型.针对环形结构的中压集电系统优化问题,提出了单亲遗传算法的优化设计方法,并通过实例验证了该优化方法的可行性.

海上风电机组的在线监测与故障预警

从海上风电机组的故障诊断与状态监测技术出发,对故障进行了统计,给出了状态监测的主要参数,从中选取温度参数作为分析对象.通过温度时序图分析,分为正常运行、故障形成、即将发生故障3种状态进行监测,采用神经网络与遗传算法相结合的方法进行了故障诊断.结果表明,通过温度变化可以预知风电机组即将发生故障,便于及时预警并采取预防措施.

可模拟绕组内部故障的双馈风力发电半实物实时仿真平台

双馈风力发电机(DFIG)系统控制复杂,离线仿真与传统全实物的故障试验存在一定局限性。在控制功能强大的MATLAB/Simulink环境下构建基于d SPACE1007系统的双馈风力发电系统半实物实时仿真平台,解决可模拟绕组内部故障的实物电机、d SPACE与Simulink软件三方联调时的数据接口与控制问题。试验结果表明,该平台在DFIG定、转子匝间短路故障工况下,通过Control Desk界面可灵活改变控制参数及算法,实现电机绕组内部故障状态下的容错运行,为DFIG故障检测和容错控制研究提供硬件平台。

大型海上风电场集电系统拓扑结构优化与规划

集电网络是海上风电场电气系统的重要组成部分,其拓扑结构的设计选取与海底电缆的路径和截面密切相关。针对集电网络常见的放射形、环形2种结构,以电缆成本最优为目标,建立经济性优化模型,采用单亲遗传算法(single parent genetic algorithm,SPGA)对模型进行求解,以实际案例对2类结构的经济性进行优化,从中选取2种最优结构作可靠性评估,结合经济性及可靠性的定量分析数据,给出了每种方案的各自适用范围,为大型海上风电场集电网络规划提供了有效的优化方法。

大型海上风电场集电系统网络拓扑优化设计

大型海上风电场集电系统由于需要采用大量的海底电缆及其他海上设备,其成本在海上风电场投资中占据较大比例。本文在构建大型海上风电场集电系统经济性模型的基础上,为了解决影响各因素之间相互联系又相互制约的关系,采用由上而下的方法将经济性优化问题分解为海上变电站优化与风机连接优化两个相对独立的部分。此外,为了实现算法的工程实用性,本文也充分考虑了海底电缆的非交叉性要求以及特殊海底条件造成的规避区情况。图论方法被用于该优化问题,算例结果显示该方法是合理有效的。

基于有线和无线设计的大型风电场通信系统

从运行的安全性和可靠性角度考虑,要求大型风电场具有完善的监控系统。在分析了现有风电场监控系统的有线和无线传输方式的优劣性基础上,针对有线介质不可预知的破坏可能和海上风电运行维护不便等问题,提出了一种以太网和地面无线测控网相结合的大型风电场监控通信系统。该系统满足大型风电场传递大量数据的要求,并能解决就地监控与中央监控之间的通信备份;同时还可实现远程监控、中央监控和就地监控之间实时、可靠和安全的通信。

海上风电场变压器防腐研究

介绍了海上风电场变压器的腐蚀机理和危害,对变压器的耐腐蚀性能进行了研究。