风力发电系统故障诊断方法综述

１　引　言

风电能源是世界上发展较快的可再生能源，已经成为解决世界能源问题不可或缺的重要力量［１］。在我国，风力发电在电力系统中的比重在不断增大，将在２０２０年实现１５％的份额，成为继火电、水电后的第三大能源［２］。然而随着风力发电机组容量的不断增长，系统结构日益复杂，不同部件之间耦合更加紧密，一个微小的故障可能传播成灾难性的大故障，引起风电机组停机，甚至直接导致风电机组损坏，造成巨大的经济损失。有研究表明，目前风机的维护费用占总成本的２５％ ～３０％［３］。对于一个运行超过２０年的风机，其维护成本占整个风场成本的１０％ ～１５％，海上风机的维修甚至达到２０％ ～２５％［４］。

风力发电系统往往安装在偏僻的、难以接近的或者气候不适合人类长期逗留的地域，长期以来，一直采用计划维修和事后维修的方式。计划维修在运行２５００ｈ或者５０００ｈ后进行例行维护，无法全面及时地了解设备状况；事后维修则更是维修工作旷日持久，损失重大。利用有效的设备监测和故障诊断手段，能对风电机组运行中的各个参数进行连续监测，实时获取反映风电机组运行状态的各种信息，在对各种信息进行分析处理后，给出设备运行的状况报告和诊断结果，并根据诊断结果安排合适的检修计划，从而可减少约７５％的设备事故率，降低２５％ ～５０％的维修费用，获利投资比高达

１７：１，在大大提高风机的安全性的同时，有效降低风力发电的成本［５］。因此，有必要对风力发电系统的关键部位进行状态监测以及故障诊断。本文对风力发电系统的齿轮箱、发电机、电力电子装置等关键部位的故障诊断方法进行了综述，并对这方面的研究方向提出了建议。