背景2.變槳距系統控制原理3.基于模型的變槳距系統故障檢測4.仿真結果5.總結1.背景故障高發機械部件變槳距系統傳動系統故障檢測技術基于模型的檢測方法（Model-baseddetection）基于數據的檢測方法（輸入輸出，無建模，干擾，單一故障）2.變槳距系統控制原理工況最大風能捕獲階段起動并網階段恒功率控制階段超風速切出階段第三工況：恒功率控制階段（變槳距角控制）第二工況：最大風能捕獲階段（定槳距角控制）[1]Chih-MingHong.Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.

[2]于文杰.永磁直驅風力發電系統最大風能追蹤策略研究[D].東北電力大學,2008.3.基于模型的變槳距系統故障檢測3.1用于變槳距系統故障檢測的風機模型圖3.1風機系統模型1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].電網技術,2015,02:440-444.2）傳動系統模型（齒輪箱模型）作用：將轉矩從轉子傳送到發電機狀態空間方程：低速軸的慣性力矩傳動系統的扭轉剛度傳動系統的扭轉阻尼系數高速軸的粘性摩擦系數高速軸的慣性力矩傳動軸的扭角齒輪比傳動系統的傳動效率[1]郭雙偉.基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].華北電力大學,2016.電網技術,2015,02:440-444.2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）EnergyConversionandManagement,2013,69(12):58–67.基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].電網技術,2015,02:440-444.1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）殘差均值不為0，系統存在異常根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].東北電力大學,2008.1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：作用：將轉矩從轉子傳送到發電機電網技術,2015,02:440-444.槳距角反饋濾波時間常數[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：發電機發出的功率為：3）發電機模型4）變槳距系統模型圖3.2液壓變槳距系統結構圖變槳距系統的自然頻率變槳距系統的阻尼系數2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）殘差均值為0，系統無故障風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）華北電力大學,2016.東北電力大學,2008.[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.2）傳動系統模型（齒輪箱模型）（Model-baseddetection）華北電力大學,2016.1)變槳距執行機構故障作用：將轉矩從轉子傳送到發電機采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：基于數學模型，可以推導出系統許多不同變量之間的不變的（靜態或動態）關系，而與這些關系的任何違背都可以用作殘差。4）槳距角傳感器模型傳感器測量值槳距角反饋濾波時間常數槳距角反饋系數3.2殘差估計基于數學模型，可以推導出系統許多不同變量之間的不變的（靜態或動態）關系，而與這些關系的任何違背都可以用作殘差。殘差均值為0，系統無故障殘差均值不為0，系統存在異常對于變槳距系統常見的緩變故障，在殘差反應中不明顯，會影響我們對系統的正確判斷。所以本文采用殘差隨著時間動態變化的均值作為殘差判別函數，即用殘差范數的均值來進行故障檢測。的最大值可根據經驗得到，考慮到延遲和誤警率，可以定義閥值由經驗所得，那么故障邏輯由下式表示：正常故障圖3.3變槳距系統故障檢測原理4.仿真結果圖4.1實際風速曲線圖4.2槳距角殘差1)變槳距執行機構故障2)槳距角傳感器故障緩變故障（加性故障）突發故障（輸出卡死）5.總結本文提出了基于風電機組物理特性的數學模型的方法。通過對變槳距系統及槳距角傳感器的故障進行分析，找出特征參數，以此建立了模型。繼而引入可反映系統實際運行情況和模型估計情況之間偏差的判別函數，從而得到了能準確反應變槳距系統運行狀況的殘差范數的均值曲線。從仿真實驗結果可以得出結論如下：1）基于模型的故障檢測方法提取的故障特征明顯，對故障的定位準確，給現場監控和檢修帶來極大方便。2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。為實現設備的狀態檢修提供保障，對系統的經濟可靠運行意義重大。參考文獻[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].電網技術,2015,02:440-444.[2]郭雙偉.基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].華北電力大學,2016.[3]HongCM,ChenCH,TuCS.Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors[J].EnergyConversionandManagement,2013,69(12):58–67.[4]于文杰.永磁直驅風力發電系統最大風能追蹤策略研究[D].東北電力大學,2008.謝謝~1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].電網技術,2015,02:440-444.采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：發電機發出的功率為：3）發電機模型東北電力大學,2008.東北電力大學,2008.電網技術,2015,02:440-444.基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].2）傳動系統模型（齒輪箱模型）Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.（Model-baseddetection）EnergyConversionandManagement,2013,69(12):58–67.1)變槳距執行機構故障華北電力大學,2016.Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.作用：將轉矩從轉子傳送到發電機基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].電網技術,2015,02:440-444.華北電力大學,2016.1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.作用：將轉矩從轉子傳送到發電機根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：繼而引入可反映系統實際運行情況和模型估計情況之間偏差的判別函數，從而得到了能準確反應變槳距系統運行狀況的殘差范數的均值曲線。殘差均值不為0，系統存在異常基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].基于數據的檢測方法（輸入輸出，無建模，干擾，單一故障）第三工況：恒功率控制階段2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。由經驗所得，那么故障邏輯由下式表示：東北電力大學,2008.1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）作用：將轉矩從轉子傳送到發電機根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：2）傳動系統模型（齒輪箱模型）采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：作用：將轉矩從轉子傳送到發電機華北電力大學,2016.采用1階傳遞函數的簡化模型，時域表達式為：第三工況：恒功率控制階段基于數據的檢測方法（輸入輸出，無建模，干擾，單一故障）1)變槳距執行機構故障Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.電網技術,2015,02:440-444.殘差均值不為0，系統存在異常電網技術,2015,02:440-444.Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors[J].殘差均值為0，系統無故障傳動系統的扭轉阻尼系數槳距角反饋濾波時間常數電網技術,2015,02:440-444.殘差均值不為0，系統存在異常根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：電網技術,2015,02:440-444.2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。華北電力大學,2016.電網技術,2015,02:440-444.電網技術,2015,02:440-444.為實現設備的狀態檢修提供保障，對系統的經濟可靠運行意義重大。風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）電網技術,2015,02:440-444.3變槳距系統故障檢測原理電網技術,2015,02:440-444.東北電力大學,2008.2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。電網技術,2015,02:440-444.電網技術,2015,02:440-444.基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].2）傳動系統模型（齒輪箱模型）1用于變槳距系統故障檢測的風機模型EnergyConversionandManagement,2013,69(12):58–67.1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）電網技術,2015,02:440-444.2)槳距角傳感器故障電網技術,2015,02:440-444.3變槳距系統故障檢測原理2）傳動系統模型（齒輪箱模型）東北電力大學,2008.由經驗所得，那么故障邏輯由下式表示：電網技術,2015,02:440-444.基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）電網技術,2015,02:440-444.風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）基于結構分析方法的風電機組的故障檢測研究[D].從仿真實驗結果可以得出結論如下：Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.第三工況：恒功率控制階段東北電力大學,2008.[1]趙洪山,連莎莎,邵玲.2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。為實現設備的狀態檢修提供保障，對系統的經濟可靠運行意義重大。風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）基于模型的風電機組變槳距系統故障檢測[J].電網技術,2015,02:440-444.由經驗所得，那么故障邏輯由下式表示：2)槳距角傳感器故障電網技術,2015,02:440-444.為實現設備的狀態檢修提供保障，對系統的經濟可靠運行意義重大。1)變槳距執行機構故障1）葉片模型（以風速和變槳模型作為輸入）東北電力大學,2008.作用：將轉矩從轉子傳送到發電機2）傳動系統模型（齒輪箱模型）Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.為實現設備的狀態檢修提供保障，對系統的經濟可靠運行意義重大。風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）東北電力大學,2008.槳距角反饋濾波時間常數2)槳距角傳感器故障2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors[J].風力機所受的整體機械轉矩：（三個葉片）第三工況：恒功率控制階段3變槳距系統故障檢測原理2）采用殘差范數的均值作為故障判別函數，不僅能快速準確檢測突發故障，而且實現了對潛在緩變故障的檢測。電網技術,2015,02:440-444.根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：2）傳動系統模型（齒輪箱模型）Maximumpowerpointtracking-basedcontrolalgorithmforPMSGwindgenerationsystemwithoutmechanicalsensors.東北電力大學,2008.電網技術,2015,02:440-444.根據空氣動力學特性，建立每個葉片所受到的轉矩模型：