一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統及方法技術方案

一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于它包括風電機組、測試儀和帶混沌預測程序的上位機；其工作方法包括信號采集、濾波、校準、參數計算處理、混沌預測、風機狀態預測；其優越性在于：①硬件裝置簡單、實用；②掉電后數據自動保護，混沌實時檢測不間斷，可靠性高；③高測量精度；④系統的實時性可靠性高，能滿足風電機組狀態監測、過渡過程研究、故障診斷及預測等方面的要求,?具有較高的實用價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于風電系統預測
，特別是一種基于相空間重構的DFIG (英文全拼——雙饋感應發電機)運行狀態混沌預測系統及方法。(ニ)
技術介紹
隨著接入電網的風カ發電機組(主要是雙饋感應發電機組)容量的不斷増加，由于風電機組的運行條件惡劣，如外界溫差變化大，風速變化隨機等。這些不確定的外界因素導致風電機組的故障率高，使風電場后期運行維護成本居高不下，且風カ發電本身所特有的間歇性和隨機性大幅度地増加了與其互聯電網的不穩定性。作為ー個復雜的耦合非線性系統，雙饋感應發電機組的安全可靠運行直接影響與其互聯電網的穩定負荷合理分配及電網供電質量。因此，提高雙饋感應發電機組的運行可靠性，對保障電網的安全優質運行和提高系統經濟性具有重大作用。為實現雙饋感應發電機組的安全穩定運行及時判斷機組部件的 性能狀況和發展趨勢提高其運行效率，本專利技術采用多種方法和手段對機組的重要部件(齒輪箱、發電機等)進行在線監測和分析，在分析雙饋感應發電機組運行狀態具有混沌屬性的基礎上，利用相空間重構方法建立了機組運行狀態的加權ー階局域預測模型，對其運行狀態進行預測，以便提前發現故障征兆，避免和減輕嚴重的設備損壞，確定合理的維護時間和方案，從而達到大幅降低維護成本的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統及方法，它可以克服現有技術的不足，是ー種可以恢復混沌吸引子的結構簡單、可對系統運行趨勢進行預測的系統及方法。本專利技術的技術方案一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于它包括風電機組、測試儀和帶混沌預測程序的上位機；其中，所述測試儀采集風電機組的信號，與帶混沌預測程序的上位機呈雙向連接。所述測試儀是由信號采集與調理電路單元、A/D轉換電路單元、單片機、USB接ロ電路單元、數據存儲電路單元和定時電路單元構成；其中，所述信號采集與調理電路單元單元采集風電機組的信號，其輸出端連接A/D轉換電路單元的輸入端；所述單片機與A/D轉換電路単元、USB接ロ電路單元、數據存儲電路單元和定是電路單元分別呈雙向連接；所述USB接ロ電路單元與帶混沌預測程序的上位機呈雙向連接。所述采集風電機組的信號是采集風カ發電機組齒輪箱驅動側軸承溫度信號、風カ發電機繞組最大溫度信號、風カ發電機轉子平均轉速信號和風カ發電機有功功率參數信號。所述信號采集與調理電路單元由傳感器、數據采集卡、電阻Rs、濾波電路、電壓跟隨器、調理電路和穩壓管構成；其連接為常規連接；其中所述傳感器采用隔離模板，將輸入信號全部轉換為5V的標準電壓信號；所述數據采集卡為研華公司的PCI-1711 12位多功能數據采集卡，具有16路單端模擬量輸入，8個數據信號通道，帶有ー個自動通道/增益掃描電路，采樣時自動控制多路選通開關，其連接為常規連接。所述A/D轉換電路單元由轉換芯片和外圍電路構成；其中所述轉換芯片是采用CMOSエ藝、是片內有三態數據輸出鎖存器，輸入方式為單通道，轉換時間為100 μ S，電源電壓為+5V的逐次逼近型8位轉換芯片ADC0804 ;所述轉換芯片ADC0804包含管腳DB0、管腳DB I、管腳DB2、管腳DB3、管腳DB4、管腳DB5、管腳DB6、管腳DB7、管腳/WR、管腳/RD、管腳/CS、管腳VIN(+)、管腳VIN(-)、管腳C LK-IN、管腳CLK-R和管腳Vref/2，且依管腳DB0、管腳DBl、管腳DB2、管腳DB3、管腳DB4、管腳DB5、管腳DB6、管腳DB7、管腳/WR、管腳/RD、管腳/CS與單片機芯片呈等待延時方式連接；所述外圍電路是由電容C28、電阻R32、兩個電阻R33、電容C29、電源VCC組成；所述管腳VIN (+)經電容C28和一個電阻R33接收信號調理電路處理后的信號，電容C28和該電阻R33連接點與管腳VIN(-)連接共同接地，采取差動電壓模擬輸入方式；所述管腳CLK-R經另ー電阻R33和電容C29接地，管腳CLK-IN連接該電阻R33和電容C29的連接點；所述管腳Vref/2經電阻R32接電源VCC。所述單片機采用飛思卡爾的單片機MC9S12DP256。所述數據存儲電路單元采用Dallas公司的DS1225芯片。所述USB接ロ電路單元采用南京沁恒電子的CH372芯片。所述定時電路單元采用帶有看門狗的PIC16F716器件。ー種用于風電系統的混沌預測系統的工作方法，其特征在于它包括以下步驟⑴由定時電路單元設置采集間隔定時時間，由信號采集與調理電路單元來實時采集風電機組齒輪箱驅動側軸承溫度、發電機繞組最大溫度，轉子平均轉速和發電機有功功率信號；⑵步驟⑴中采集的信號經過信號采集與調理電路單元和A/D轉換電路單元進行濾波、自校準處理，并通過單片機將機組齒輪箱驅動側軸承溫度、發電機繞組最大溫度，轉子平均轉速和發電機有功功率參數輸入到數據存儲電路單元中；⑶通過USB接ロ電路將步驟⑵處理后的風電機組齒輪箱驅動側軸承溫度、發電機繞組最大溫度，轉子平均轉速和發電機有功功率數據傳輸到裝有實現混沌預測程序的上位機中；⑷應用上位機中的混沌預測方法進行參數計算和處理。所述步驟⑷中的混沌預測方法是采用基于相空間重構的方法檢測混沌，由以下步驟構成①用C-C法確定嵌入維數與時間延遲風電機組運行時，對于某一狀態參數時間序列X= {xj, i=l, 2，···，N,若嵌入維數為m,時間延遲為τ，則重構相空間為X=^iKXi為m維相空間中的相點Xi=Iixi, χ +τ，…，Xhdi-D τ]Τ, i=l, 2，...，M(I)則嵌入時間序列的關聯積分為權利要求1.一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于它包括風電機組、測試儀和帶混沌預測程序的上位機；其中，所述測試儀采集風電機組的信號，與帶混沌預測程序的上位機呈雙向連接。2.根據權利要求I所述一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于所述測試儀是由信號采集與調理電路單元、A/D轉換電路單元、單片機、USB接口電路單元、數據存儲電路單元和定時電路單元構成；其中，所述信號采集與調理單元采集風電機組的信號，其輸出端連接A/D轉換電路單元的輸入端；所述單片機與A/D轉換電路單元、USB接口電路單元、數據存儲電路單元和定是電路單元分別呈雙向連接；所述USB接口電路單元與帶混沌預測程序的上位機呈雙向連接。3.根據權利要求I所述一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于所述采集風電機組的信號是采集風力發電機組齒輪箱驅動側軸承溫度信號、風力發電機繞組最大溫度信號、風力發電機轉子平均轉速信號和風力發電機有功功率參數信號。4.根據權利要求2所述一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于所述A/D轉換電路單元由轉換芯片和外圍電路構成；其中所述轉換芯片是采用CMOS工藝、是片內有三態數據輸出鎖存器，輸入方式為單通道，轉換時間為IOOy S，電源電壓為+5V的逐次逼近型8位轉換芯片ADC0804 ;所述轉換芯片ADC0804包含管腳DB0、管腳DBl、管腳DB2、管腳DB3、管腳DB4、管腳DB5、管腳DB6、管腳DB7、管腳/WR、管腳/RD、管腳/CS、管腳VIN (+)、管腳VIN (-)、管腳C LK-IN、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于相空間重構的DFIG運行狀態混沌預測系統，其特征在于它包括風電機組、測試儀和帶混沌預測程序的上位機；其中，所述測試儀采集風電機組的信號，與帶混沌預測程序的上位機呈雙向連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周雪松，李蘇揚，馬幼捷，
申請(專利權)人：天津理工大學，
類型：發明
國別省市：