2024中国可再生能源大会：风电机组风轮不平衡影响分析及识别方法研究

报告人：邢作霞陈明阳罗世茂辽宁省一流大学重点建设高校概况•验室”、“先进能源装备及应用协同创新中心”、“辽宁省清洁能源供热工程技术研究中心”建设。主要研究方向：风电机组整机设计与机组运行状态评估、故障诊断，教学实验平台与虚拟仿真实验开发，固体电蓄热储能综合系统开发、电力现货交易市场机制优化。 01研究背景及意义02风轮不平衡影响分析03风轮不平衡的识别04总结与展望01选题背景及研究意义1.GrhA,HpA,CedsA,etal.DetectionofmassimbalanceintherotorofwindturbinesusingSupportVectorMachine[J].RenewableEnergy,2021.doi:10.1016/j.renene.2021.01.0802.JuniorFM,MouraED,RochaPC,etal.Unbalanceevaluationofascaledwindturbineunderdifferentrotationalregimesviadetrendedfluctuationanalysisofvibrationsignalscombinedwithpatternrecognitiontechniques[J].Energy,2019,171:556-565.FFFFFFFF,F,FFGYFFFFFFFF,F,FFGY02风轮不平衡影响分析F(x)m3l3FF(t)m2l2F,FCGFFGGYFF(x)m3l3FF(t)m2l2F,FCGFFGGYFFm1lm1l1FFFFm3-m3m!MXTYTMXTYTFaammgFZTMYTZTFYTFXTXT速作用。!320030002800260024002200200018001600正常工况1%质量不平衡2%质量不平衡3%质量不平衡4%质量不平衡5%质量不平衡0153045607590105120135150机组运行时间（t）FFFFZMMFYFYF正常工况1°气动不平衡2°气动不平衡3°气动不平衡4°气动不平衡5°气动不平衡FFFFZMMFYFYF正常工况1°气动不平衡2°气动不平衡3°气动不平衡4°气动不平衡5°气动不平衡ΔFFΔFFFMZ X3200300028002600240022002000180016000153045607590105120135150机组运行时间（t）机舱侧向加速度(m/s)机舱前后加速度(m/s)机舱前后加速度(m/s)机舱侧向加速度(m/s)机舱前后加速度(m/s)机舱前后加速度(m/s)0.0机舱侧向加速度(m/s)26002550250024502400235023002250220021500102030405060708090100110120B1:0kg,B1:0°B1:0kg,B1:3°B1:0kg,B1:5°B1:90kg,B1:0° B1:180kg,B1:0°B1:90kg,B1:3°B1:180kg,B1:3°B1:90kg,B1:5°B1:180kg,B1:5°采样时间[s] FYFYMFMFXMF03风轮不平衡的识别!!机舱加速度包络谱（m/s）机舱加速度包络谱（m/s）lulsi-)机舱加速度包络谱（m/s!!机舱加速度包络谱（m/s）机舱加速度包络谱（m/s）lulsi-)机舱加速度包络谱（m/s 变换后的频域信号原始时域信号将原始的时域信号分解为n个不同频率的三角函数，然后用对应频率坐标将它们表示出来，就得到了完整的频域信号。小波分解的实质是将原始信号函数分解为一系列不同尺度层面下的小波函数的叠加。本文利用小波分解，n变换后的频域信号原始时域信号将原始的时域信号分解为n个不同频率的三角函数，然后用对应频率坐标将它们表示出来，就得到了完整的频域信号。小波分解的实质是将原始信号函数分解为一系列不同尺度层面下的小波函数的叠加。本文利用小波分解，nn将风电机组频域信号层层分解为高频、低频不同尺度的细节信原始信号近似信号细节信号振幅（m）0.80.80.80.70.60.50.40.30.20.80.70.60.50.40.30.20.10.00.70.60.50.40.30.20.1正常质量不平衡10%质量不平衡15%0.150.200.250.300.350.400.00.10.20.30.40.50频率（Hz）图1.傅里叶计算结果振幅（m)0.350.300.250.200.150.100.050.00 正常气动不平衡10° 正常气动不平衡10°气动不平衡15°0.350.300.250.200.150.100.050.000.150.200.250.300.350.400.45频率（Hz）图1.傅里叶计算结果 基于VMD-WTD的信号降噪方法 基于VMD-WTD的信号降噪方法 VMD!WTDVMD!WTD!! 10%质量不平衡15%质量不平衡0-0.3125HZ0.3125-0.625HZ0.625-0.9375HZ0.9375-1.25HZ0-0.3125HZ0.3125-0.625HZ0.625-0.9375HZ0.9375-1.25HZ5%质量不平衡图1.质量不平衡不同频率能量占比情况气动不平衡10e气动不平衡15e气动不平衡图2.气动不平衡不同频率能量占比情况………………45000045000044100144A-Imbal-1A-Imbal-2A-Imbal-3A-Imbal-44510004320013340041A-Imbal-1A-Imbal-2A-Imbal-3A-Imbal-4样本长度………………45000045000044100144A-Imbal-1A-Imbal-2A-Imbal-3A-Imbal-44510004320013340041A-Imbal-1A-Imbal-2A-Imbal-3A-Imbal-4重叠区偏移量45000045400040200143A-Imbal45000045400040200143A-Imbal-1A-Imbal-2A-Imbal-3A-Imbal-444001341000436001393800074510002810044A-Imbal3800074510002810044A-Imbal-1A-Imbal-2A-Imbal-3A-Imbal-43870073230062970038……45100044130044500037440001450000441001441°Imbal3°Imbal5°Imbal7°Imbal1°Imbal3°Imbal5°Imbal7°Imbal1°Imbal3°Imbal5°Imbal7°Imbal无噪声SNR=35SNR=1044000145100044000045Input:B={x1...m};Y,βoutput:{yi=BNY,β(xi)}yi←Yxi+β0.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6-0.800.080.060.040.020.00-0.02-0.04-0.06-0.080-0.2-0.4-0.6-0.80-0.3-0.6-0.9-1.20102030405060708090100102030405060708090100110120▲▲..........................................归化的信号..........................................归化的信号输入信号▲▲▲▲........................步骤2-1∂LS/∂θS域鉴别器D2fs1fskLfs2特征提LDLL步骤1∂L/∂θ步骤2-2LT/∂θTfT1∂fT2fTkLC