專(zhuān)利名稱(chēng)：一種風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家加大對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的投入，風(fēng)能在不久的將來(lái)會(huì)成為重要的原始能源之一，因此對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身能夠在受到外界干擾或自身故障時(shí)能夠及早采取補(bǔ)救措施以達(dá)到不間斷運(yùn)行的能力要求也在增加，能夠自動(dòng)維護(hù)和甚至修復(fù)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)未來(lái)風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控和管理有積極作用。新疆是多風(fēng)的地區(qū)，風(fēng)次數(shù)多，持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，每年風(fēng)能理論蘊(yùn)藏量約為3萬(wàn)億千萬(wàn)小時(shí)。新疆九大風(fēng)能區(qū)的總面積可達(dá)15萬(wàn)平方公里，風(fēng)能資源約占全國(guó)總量的37%，可裝機(jī)容量在8000萬(wàn)千瓦以上，本研究立足新疆風(fēng)電場(chǎng)，研究對(duì)象是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要是對(duì)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器運(yùn)行中的故障進(jìn)行診斷、評(píng)估與分類(lèi)，找出故障的類(lèi)型和位置，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中能夠彌補(bǔ)一些由于故障對(duì)其性能造成的影響，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)、監(jiān)控及管理做好前期準(zhǔn)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)有很多種，而并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有雙饋式和直驅(qū)式以及鼠籠式。其中，除鼠籠式以外，其余兩種都需要通過(guò)變頻器接入電網(wǎng)，所不同的是直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)是定子側(cè)通過(guò)變頻器接入電網(wǎng)的，雙饋式是轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變頻器接入電網(wǎng)的。交-直-交變頻器主要是由電力電子整流電路，逆變電路和斬波電路這些通用的電力電子電路組成。國(guó)內(nèi)學(xué)者在變頻器故障方面也得出了很多研究成果。變頻器所處現(xiàn)場(chǎng)往往環(huán)境惡劣，高溫發(fā)熱，油水臟污，灰塵，以及交變的電磁干擾等都無(wú)法估計(jì)，既影響變頻器性能也極易導(dǎo)致變頻器故障，如文獻(xiàn)(孫豐濤，張承慧，崔那信，杜春水.變頻器故障診斷技術(shù)研究與分析[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)2005，9 (3) :272-279.)就對(duì)變頻器受到環(huán)境溫度、載波頻率、 泵升電壓、電源電壓的影響作了研究。此外，由于目前變速恒頻式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)在應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障能力方而存在較大缺陷。電網(wǎng)發(fā)生故障容易導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓跌落，造成發(fā)電機(jī)定子電流增加。由于轉(zhuǎn)子與定子之間的強(qiáng)耦合，快速增加的定子電流會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流急劇上升。此外，由于風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)速度較慢，故障前期風(fēng)機(jī)吸收的風(fēng)能不會(huì)明顯減少，而發(fā)電機(jī)由于機(jī)端電壓降低，不能正常向電網(wǎng)輸送電能，即有一部分能量無(wú)法輸入電網(wǎng)，這些能量由系統(tǒng)內(nèi)部消化，將導(dǎo)致直流側(cè)電容充電、直流電壓快速升高、 電機(jī)轉(zhuǎn)子加速、電磁轉(zhuǎn)矩突變等一系列問(wèn)題。上述問(wèn)題容易導(dǎo)致系統(tǒng)元器件的損壞。目前國(guó)內(nèi)外單對(duì)通用電力電子電路的智能診斷方法已有很多研究，使用的方法也多種多樣，如文獻(xiàn)(鄭連清，鄒濤，婁洪立.電力電子主電路故障診斷方法研究[J].高電壓技術(shù)，2006， 32(3) :84-98.)從介紹故障診斷的定義開(kāi)始，介紹了變頻器的故障分類(lèi)及國(guó)內(nèi)外變頻器故障研究的現(xiàn)狀，從理論上介紹了幾種常見(jiàn)的變頻器故障診斷方法，特別是基于信號(hào)處理技術(shù)、故障樹(shù)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)技術(shù)的變頻器故障診斷方法，并預(yù)測(cè)了其它有可行性的新的變頻器故障診斷方法。至于單個(gè)的整流電路的故障診斷，國(guó)內(nèi)外已有相當(dāng)數(shù)量的研究，如文獻(xiàn) (肖嵐，李睿.逆變器并聯(lián)系統(tǒng)功率管開(kāi)路故障診斷研究.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)VoU6 No. 4 Feb. 2006)提出了該文通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)，對(duì)無(wú)輸出隔離變壓器的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)功率管開(kāi)路故障診斷進(jìn)行了研究。以半橋逆變器為例，分析了逆變器并聯(lián)系統(tǒng)在功率管開(kāi)路故障下的等效電路和故障表現(xiàn)形式，提出了幾種故障識(shí)別方案。通過(guò)檢測(cè)并聯(lián)系統(tǒng)各模塊電感電流，在兩臺(tái)并聯(lián)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上實(shí)現(xiàn)了故障識(shí)別和故障模塊的在線切除，驗(yàn)證了方案的可行性。 關(guān)于這方面甚至已經(jīng)有人大膽將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和小波分析技術(shù)用于整流電路研究，并取得了一定進(jìn)展，如文獻(xiàn)(張曉波，王占霞，張新燕，王維慶.基于PSIM和Matlab的變頻器故障仿真分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010,34(3) :79-84.)對(duì)電力電子整流電路進(jìn)行了分類(lèi)。引入了多尺度分析的小波變換，通過(guò)檢測(cè)模的極大值來(lái)檢測(cè)信號(hào)突變，并考慮控制角，形成故障的定位特征向量。并以該特征向量對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)最終的故障診斷網(wǎng)絡(luò)。但關(guān)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)專(zhuān)用變頻器的故障診斷研究(包括直驅(qū)和雙饋機(jī)型所用的變頻器)，以及結(jié)合新疆本地特殊的地理氣候環(huán)境如干燥、風(fēng)沙、晝夜溫差大、極端氣溫等條件下的變頻器故障診斷的研究還鮮有報(bào)導(dǎo)。由于火力發(fā)電成本(煤的價(jià)格)的上漲及環(huán)保要求的提高(一臺(tái)脫硫裝置的價(jià)格相當(dāng)于一臺(tái)鍋爐的價(jià)格)，風(fēng)能發(fā)電將有較大的發(fā)展，電站的規(guī)模也將不斷大型化。隨著我國(guó)的大型風(fēng)力機(jī)制造技術(shù)及風(fēng)力機(jī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)能力進(jìn)步很快。其中電力電子裝置的運(yùn)用也相當(dāng)多，如直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)中可以用到的全功率因數(shù)變流裝置和雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)中用到的變頻器。隨著生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平提高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)都采用遠(yuǎn)程遙測(cè)集中控制。大量現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的電壓和電流等數(shù)據(jù)可供分析判斷風(fēng)機(jī)電力電子裝置運(yùn)行狀態(tài)是否正常，這些數(shù)據(jù)全靠人工識(shí)別效率相當(dāng)?shù)拖?，而且由于開(kāi)關(guān)管故障機(jī)理的復(fù)雜性，光憑某一時(shí)刻的電壓或者電流值無(wú)法準(zhǔn)確判斷此時(shí)開(kāi)關(guān)管是否有故障不準(zhǔn)確。而且現(xiàn)有技術(shù)直接用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器不能反映其真實(shí)情況，造成誤判；主要是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)條件、工況和參數(shù)范圍與風(fēng)電機(jī)組中的變頻器不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法?！N風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法，包括以下步驟A1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器模型建立，進(jìn)行變頻器各種故障仿真，得到故障仿真結(jié)果；A2、建立基于SOM神經(jīng)網(wǎng)的風(fēng)機(jī)變頻器故障智能診斷模型，采用步驟(1)的故障仿真結(jié)果訓(xùn)練所述智能診斷模型；A3、采集實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器故障運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸入到該故障診斷模型中，得出故障診斷結(jié)論，告知最為可能的故障類(lèi)型和部位。所述的智能故障診斷方法，所述故障仿真結(jié)果為變頻器對(duì)應(yīng)故障的電壓波形曲線。所述的智能故障診斷方法，所述步驟Al中還包括將所述故障仿真結(jié)果進(jìn)行預(yù)處理步驟和歸一化步驟。利用該智能診斷方法，能夠從風(fēng)機(jī)變頻器畸變的輸出波形中自動(dòng)診斷出其發(fā)生的故障類(lèi)型和故障位置。


圖1為PSIM下的主電路模型；
圖2為Matlab下的電路模型；圖3為SP麗控制電路；圖4為含高次諧波的輸出線電壓；圖5為加電感濾波后的輸出線電壓；圖6為無(wú)電感及濾波器時(shí)的輸出線電壓；圖7為僅用強(qiáng)電感濾波時(shí)的輸出線電壓；圖8為有濾波器和弱電感時(shí)的輸出線電壓；圖9為有濾波器及強(qiáng)電感時(shí)的輸出線電壓；圖10為整流側(cè)單管短路時(shí)的輸出電壓；圖11為同一管開(kāi)路時(shí)的輸出電壓；圖12為整流側(cè)另一單管短路及開(kāi)路時(shí)的輸出電壓；圖13為同一橋臂兩管短路及開(kāi)路時(shí)的輸出電壓；圖14為不同橋臂兩管短路及開(kāi)路時(shí)的輸出電壓；圖15為正常情況下的輸出電壓FFT分析；圖16為單管短路下的輸出電壓FFT分析；圖17為同一管開(kāi)路下的輸出電壓FFT分析；圖18為另一橋臂單管短路下的輸出電壓FFT分析；圖19為故障組合時(shí)的輸出電壓FFT分析；圖20為單管短路輸出電壓；圖21為單管開(kāi)路輸出電壓；圖22為混合短路輸出電壓；圖23為預(yù)處理采樣程序流程圖；圖M為BP網(wǎng)訓(xùn)練流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法包括以下步驟1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器模型建立，進(jìn)行變頻器各種故障仿真，得到故障仿真結(jié)果；2、建立基于SOM神經(jīng)網(wǎng)的風(fēng)機(jī)變頻器故障智能診斷模型，采用步驟(1)的故障仿真結(jié)果訓(xùn)練該診斷模型；3、采集實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器故障運(yùn)行數(shù)據(jù)(例如電壓、電流)，輸入到該故障診斷模型中，得出故障診斷結(jié)論，告知最為可能的故障類(lèi)型和部位。SOM網(wǎng)比起B(yǎng)P網(wǎng)診斷有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)靈活性強(qiáng)，無(wú)需制定目標(biāo)向量，隨時(shí)可以添加數(shù)據(jù)；訓(xùn)練速度快，計(jì)算精度高，只要訓(xùn)練正確就沒(méi)有誤差。本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法能夠得出具體的故障類(lèi)型種類(lèi)，以及發(fā)電機(jī)變頻器故障發(fā)生的較為準(zhǔn)確的部位；節(jié)約維護(hù)成本，同時(shí)為風(fēng)電機(jī)組前期設(shè)計(jì)提供參考，可以有效提高經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例2變頻器故障仿真用神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行故障診斷的前提是獲得故障數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行訓(xùn)練。因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)通常很難獲得所有風(fēng)機(jī)變頻器的故障數(shù)據(jù)，又不可能對(duì)風(fēng)機(jī)變頻器實(shí)施人為破壞來(lái)獲得故障數(shù)據(jù)，故需要采用仿真的方法來(lái)獲得風(fēng)機(jī)變頻器的故障信息，本實(shí)施例將在PSIM和MATLAB 等仿真平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)機(jī)變頻器故障仿真。1. 1仿真結(jié)構(gòu)1. 1. 1 一次側(cè)仿真結(jié)構(gòu)典型的交-直-交變頻器一次側(cè)電路實(shí)際上是由一個(gè)三相橋式AC/DC整流器和一個(gè)三相橋式DC/AC逆變器組成的，通過(guò)改變整流側(cè)和逆變側(cè)的控制波形來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入波形頻率和電壓的變換。本實(shí)施例中一次側(cè)電路由2組6管的H橋整流逆變器組合而成。圖1是在PSIM下搭建的變頻器一次側(cè)模型，其中ia、ib、ic分別對(duì)應(yīng)A、B、C相的上橋臂驅(qū)動(dòng)電流入口，ia2、it32、ic2分別對(duì)應(yīng)A、B、C相的下橋臂驅(qū)動(dòng)電流入口。VP4、VP5、 VP6測(cè)量的分別是AB、BC、AC間的線電壓，VlO測(cè)量的是A相對(duì)地電壓。圖2是在Matlab中搭建的類(lèi)似結(jié)構(gòu)的變頻器模型。1.1. 2控制波形的產(chǎn)生本實(shí)施例中變頻器開(kāi)關(guān)管的控制波形采用的是正弦脈寬調(diào)制(sinusoidal pulse width modulation, SPWM)控制波形。具體產(chǎn)生方式是將3個(gè)電壓幅值、頻率相同，相位各自相差120°的正弦工頻信號(hào)與一個(gè)5kHz的三角波載波信號(hào)進(jìn)行比較，然后經(jīng)過(guò)處理形成開(kāi)關(guān)管所用的PWM波信號(hào)。圖3給出了在PSIM軟件下產(chǎn)生SPWM控制波形的電路圖。其中ia、ib、ic以及 ia2、ib2、ic2分別對(duì)應(yīng)圖1-1中的橋臂驅(qū)動(dòng)輸出電流；Ul、U2、U3分別為三相50Hz交流輸入中的A、B、C相發(fā)生源；UC為5kHz三角波發(fā)生源；VI、VII、V9、V13分別為對(duì)應(yīng)連接點(diǎn)的電壓測(cè)量模塊。Matlab下有專(zhuān)門(mén)的PWM波形產(chǎn)生模塊，不用另外搭建，Matlab中PWM控制波形的產(chǎn)生見(jiàn)圖2。1. 1. 3濾除高次諧波方法研究?jī)H使用PWM波形控制H橋式變頻器是無(wú)法直接輸出三相正弦波形的，由于PWM產(chǎn)生于高頻載波與工頻信號(hào)的疊加，其輸出波形中也必然包含高次諧波。因此，在變頻器的末端到輸出端之前必須加入濾波器環(huán)節(jié)。在PSIM軟件下直接用三相電感濾波就能得到比較理想的三相正弦輸出波形，見(jiàn)圖4 圖5 ；但在Matlab軟件下，由于采用算法的不同，必須加入一個(gè)專(zhuān)門(mén)的對(duì)地濾波器模塊，再通過(guò)電感濾波，才能得到接近滿意的輸出波形，見(jiàn)圖6 圖9。1. 2故障產(chǎn)生方法及其仿真在軟件中，故障模塊無(wú)法直接產(chǎn)生故障。在實(shí)際故障中，單只IGBT的對(duì)外故障總體來(lái)說(shuō)只有開(kāi)關(guān)管擊穿和開(kāi)關(guān)管斷路2種。開(kāi)關(guān)管擊穿表現(xiàn)為不受控短路現(xiàn)象，而開(kāi)關(guān)管斷路一般是由開(kāi)關(guān)管發(fā)熱過(guò)大導(dǎo)致的，其余介于這2種極端故障之間的對(duì)外表現(xiàn)現(xiàn)象與此類(lèi)似。因此，對(duì)于單只開(kāi)關(guān)管的2種故障，本實(shí)施例直接以在模型中接導(dǎo)線旁路開(kāi)關(guān)管和將開(kāi)關(guān)管直接切除來(lái)仿真其短路故障和開(kāi)路故障。1. 3仿真結(jié)果1. 3. IPSIM環(huán)境下的故障波形仿真本實(shí)施例變頻器模型中共有12只IGBT，每只都對(duì)應(yīng)有短路及斷路2種故障現(xiàn)象，
6組合起來(lái)故障種類(lèi)很多。圖10 圖14是用PSIM仿真的部分故障波形。圖10與圖11是整流側(cè)同一開(kāi)關(guān)管上分別發(fā)生短路及開(kāi)路故障時(shí)的仿真波形，可以看出，在同一位置發(fā)生短路及開(kāi)路故障時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出電壓波形是不同的。圖12中2組波形分別是整流側(cè)另一只開(kāi)關(guān)管上發(fā)生短路及開(kāi)路故障時(shí)的輸出電壓。對(duì)比圖10、圖11可以看出，在變頻器中不同位置發(fā)生同一故障時(shí)，輸出電壓波形是不同的，由此可通過(guò)記錄輸出波形來(lái)定位故障發(fā)生位置。圖13中的2組波形分別代表了同一橋臂的兩IGBT發(fā)生短路及開(kāi)路故障時(shí)的波形。圖14中的2組波形分別代表了不同橋臂的兩IGBT發(fā)生短路及開(kāi)路故障時(shí)的波形。對(duì)比圖13可以看出，在同時(shí)發(fā)生2個(gè)及以上單IGBT故障時(shí)，不同的故障位置組合對(duì)應(yīng)的輸出波形也是不同的，由此認(rèn)為通過(guò)分析輸出波形不但可以分類(lèi)組合故障類(lèi)型，還可以分類(lèi)組合故障位置。1. 3. 2FFT 分析結(jié)果圖15-圖19是在PSIM下對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行快速傅里葉變換(fast Fourier transform, FFT)得到的圖形。由正常運(yùn)行狀態(tài)下的變頻器FFT圖(圖15)可以看出，三相波形都比較均衡，且高次諧波很少，絕大部分能量都分布在工頻50Hz處，變頻效果比較理想。當(dāng)變頻器發(fā)生單管短路時(shí)(圖16)，三相波形分布不再均衡，在工頻分量的整數(shù)倍處如100、150、200Hz處明顯出現(xiàn)了高次諧波，特別是在工頻分量的1倍頻(IOOHz)處，BC 線電壓的分量VP5明顯大于其他兩相分支，而基波分量也出現(xiàn)了明顯的衰減，從150降到了 82左右，呈現(xiàn)出故障態(tài)。圖17是同一管開(kāi)路的FFT圖，從中不難發(fā)現(xiàn)三相波形也是明顯不平衡，但基波分量的衰減卻沒(méi)有短路時(shí)嚴(yán)重，大部分仍能達(dá)到120左右，而且IOOHz和150Hz處的分量也明顯與短路時(shí)不同。圖18、圖19分別是不同單管發(fā)生短路時(shí)的電壓FFT和發(fā)生不同橋臂短路組合時(shí)的電壓FFT，對(duì)比圖16可以看出，在不同故障以及同一故障的不同位置，對(duì)應(yīng)FFT波形的形狀、分布和大小都是不同的。由此可知，根據(jù)輸出電壓的FFT變換波形也可以判斷變頻器故障的類(lèi)型和發(fā)生位置。1. 3. 3Matlab 仿真結(jié)果用Matlab也可以進(jìn)行故障波形的生成和判斷分析。圖9給出了正常狀態(tài)時(shí)的輸出電壓波形。圖20 圖22分別是在Matlab軟件下實(shí)現(xiàn)的單管短路、單管開(kāi)路、混合橋臂短路故障的輸出電壓波形。實(shí)施例3數(shù)據(jù)預(yù)處理方法上述實(shí)施例得出風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變頻器對(duì)應(yīng)故障的電壓波形曲線，該波形曲線實(shí)際上是由大量二維數(shù)據(jù)組成的點(diǎn)連成的，理論上可以直接搭建適當(dāng)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后將這些點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)訓(xùn)練便可進(jìn)行故障智能診斷。然而，實(shí)際得到的每幅故障曲線圖是由10000個(gè)時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的30000個(gè)電壓數(shù)據(jù)組成的，僅此一張圖就有40000 個(gè)數(shù)據(jù)，僅以按整流側(cè)劃分的正常、整流單管短路、整流單管斷路、整流交叉短路、整流交叉
7斷路、整流同臂短路、整流同側(cè)全短路、整流同側(cè)全斷路這八種典型曲線，就有320000個(gè)數(shù)據(jù)之多。要用如此龐大的數(shù)據(jù)量訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行故障分類(lèi)，以目前常用的臺(tái)式電腦，計(jì)算量太過(guò)龐大，所耗費(fèi)的時(shí)間也無(wú)法承受。解決計(jì)算量的一個(gè)辦法是采用巨型計(jì)算機(jī)或采用云計(jì)算技術(shù)等提供龐大的計(jì)算能力，加快運(yùn)算速度。這個(gè)方法很精確，但不經(jīng)濟(jì)，缺乏實(shí)用價(jià)值，可能在未來(lái)隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)飛速發(fā)展以及制造成本降低后得到應(yīng)用。另一個(gè)解決計(jì)算量的辦法就是在故障曲線診斷精度的允許范圍內(nèi)，通過(guò)采用過(guò)濾方法，適當(dāng)減少采樣點(diǎn)數(shù)，加快神經(jīng)網(wǎng)訓(xùn)練步驟。這就需要在用采樣數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)訓(xùn)練前先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。2. 1用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障波形圖象分類(lèi)前的數(shù)據(jù)預(yù)處理由前面分析可知，數(shù)據(jù)預(yù)處理的目標(biāo)是不喪失曲線特征的前提下盡可能減少采樣點(diǎn)數(shù)。先打開(kāi)數(shù)據(jù)處理前的文件，然后手動(dòng)輸入指定的列數(shù)(m)和每多少數(shù)據(jù)(t)保留一個(gè)數(shù)據(jù)，程序?qū)υ瓟?shù)據(jù)文件的第m列數(shù)據(jù)開(kāi)始，每t行保留下一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)文件中， 這樣目標(biāo)文件中最后留下的就是均勻篩選后留下的有效數(shù)據(jù)。圖23為預(yù)處理采樣程序流程圖。2. 2用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障波形圖象分類(lèi)前的數(shù)據(jù)歸一化各種故障波形點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，得到了數(shù)量相對(duì)減少但仍包含故障特征信息的一組點(diǎn)數(shù)據(jù)，由于這些數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍較大，實(shí)際使用中需要對(duì)其先進(jìn)行歸一化將其取值范圍限制在[-1，1]之間以便于神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)算。下面以20個(gè)采樣點(diǎn)的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)為例說(shuō)明數(shù)據(jù)歸一化的過(guò)程。從上一節(jié)分析中，得到20個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)分別對(duì)應(yīng)此時(shí)電壓VP4、VP5、VP6的3組列向量aal, aa2禾口 aa3，如表5-1所列表5-1預(yù)處理后20個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)正常狀態(tài)數(shù)據(jù)的3組列向量
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟:A1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器模型建立，進(jìn)行變頻器各種故障仿真，得到故障仿真結(jié)果；A2、建立基于SOM神經(jīng)網(wǎng)的風(fēng)機(jī)變頻器故障智能診斷模型，采用步驟(1)的故障仿真結(jié)果訓(xùn)練所述智能診斷模型；A3、采集實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器故障運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸入到該故障診斷模型中，得出故障診斷結(jié)論，告知最為可能的故障類(lèi)型和部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能故障診斷方法，其特征在于，所述故障仿真結(jié)果為變頻器對(duì)應(yīng)故障的電壓波形曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能故障診斷方法，其特征在于，所述步驟Al中還包括將所述故障仿真結(jié)果進(jìn)行預(yù)處理步驟和歸一化步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法，包括以下步驟A1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器模型建立，進(jìn)行變頻器各種故障仿真，得到故障仿真結(jié)果；A2、建立基于SOM神經(jīng)網(wǎng)的風(fēng)機(jī)變頻器故障智能診斷模型，采用步驟(1)的故障仿真結(jié)果訓(xùn)練所述智能診斷模型；A3、采集實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)變頻器故障運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸入到該故障診斷模型中，得出故障診斷結(jié)論，告知最為可能的故障類(lèi)型和部位。本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組變頻器智能故障診斷方法能夠得出具體的故障類(lèi)型種類(lèi)，以及發(fā)電機(jī)變頻器故障發(fā)生的較為準(zhǔn)確的部位；節(jié)約維護(hù)成本，同時(shí)為風(fēng)電機(jī)組前期設(shè)計(jì)提供參考，可以有效提高經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102253338SQ20111014181
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者張新燕, 張曉波, 王維慶 申請(qǐng)人:新疆大學(xué)