并网风力发电机组的运行状态评估

摘要

当今我国的风电装机容量迅猛增长，单机容量为兆瓦级大型风力发电机组以及上百兆瓦风电场正得到迅速发展；大容量风力发电场的建设正由陆地向近海发展，甚至向深海区域发展的趋势。相比陆地风力发电机组，海上风力发电机组将面临更恶劣的运行环境条件和更高的运行维护成本。因此，及时全面准确的监测和评估并网风电机组的运行状态，有效避免故障及连锁故障的发生，对于优化风电场的维修策略和实现大规模风力发电安全高效的并网具有重要的现实意义。本文在掌握了并网风力发电机组工作原理和控制原理的基础上，开展了以下研究工作：
　　①在对并网风电机组的工作原理、基本构成深入了解的基础上，重点掌握风电机组控制系统及其所监测特征参量的运行特点，并对常见故障模式、故障机理、停机损失和故障统计数据等进行分析。
　　②模糊综合评判方法因不需要过多依赖试验数据，本文尝试利用机组的在线监测信息，研究风电机组运行状态评估模型。首先构建了风电机组运行状态评估指标体系，并引入劣化度概念通过设定限值对各评估指标进行量化；其次，基于传统的变权方法，对采用层次分析法确定的评估指标常权权重进行变权处理；再次，应用模糊综合评判方法，建立了风电机组运行状态评估模型。最后，通过实际监测数据对所建立的评估模型进行计算分析。
　　③考虑到风电机组的变速恒频运行特性，本文在上述基于模糊综合评判的风电机组运行状态评估模型基础上，对评估指标进一步分类量化，并采用Bin方法对部分评估指标求得其相应拟合函数及动态限值；另外，对传统的变权方法进行改进，结合可拓集合中的关联函数，建立了风电机组运行状态的物元评估模型，并对评估方法和模型进行比较分析。
　　④以本文所构建的两种评估方法为基础，基于LabVIEW平台开发了风电机组运行状态评估软件，并以实际运行数据通过仿真验证其有效性。
　　以上研究成果可应用于风电机组控制系统和风电场SCADA系统中，为确保并网风力发电机组的高可靠性和高可利用率，降低运行维护成本，对实现并网风力发电机组的状态检修具有重要的实用价值。

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 风电机组运行状态评估的国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

2 风电机组在线监测信息及其故障模式统计分析

2.1 引言

2.2 风电机组简介

2.3 风电机组控制系统及其在线监测信息

2.4 风电机组主要部件的故障机理分析

2.5 风电机组典型故障信息统计

2.6 小结

3 基于模糊综合评判的风电机组运行状态评估模型

3.1 引言

3.2 模糊综合评判理论

3.3 风电机组运行状态评估指标体系及其量化方法

3.4 基于模糊综合评判的风电机组运行状态评估模型

3.5 案例分析

3.6 小结

4 风电机组运行状态的物元评估模型

4.1 引言

4.2 评估指标的量化方法

4.3 物元分析理论

4.4 风电机组运行状态的物元评估模型

4.5 实例分析

4.6 风电机组运行状态评估方法的比较

4.7 小结

5 基于LabVIEW的风电机组运行状态评估软件开发

5.1 引言

5.2 虚拟仪器简介

5.3 风电机组运行状态评估软件实现

5.4 小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附 录

A. 评估用的850kW风力发电机组技术参数

B. 作者在攻读学位期间发表的论文

C. 作者在攻读学位期间所申请发明专利

D. 作者在攻读学位期间所参与的项目