风能作为一种可再生的清洁能源,国内外都在重点开发。发电机是风力发电机组的核心,其安全可靠运行将直接关系到整个机组的稳定和电能的质量。风力发电机长期处在极端温度、风沙、盐蚀等恶劣气候环境下,并承受了巨大的机械应力,极易发生各类机械、电气故障。因此,研究和开发风力发电机的监测和故障诊断系统有着十分重要的意义。监测与故障诊断是通过及时检测风力发电机的故障特征信号,利用有效可靠的故障诊断方法,分析判断故障发生的类型、位置,并提供维护信息,提高风力发电机的运行可靠性和延长使用寿命。本文首先介绍了发电机轴电压的监测方法,通过分析轴电压的峰峰值及其频谱特征,判断轴电压是否正常。随后介绍采用基于有源电阻电桥进行转子接地短路故障监测与采用微分探测法进行转子匝间短路故障信号。通过对取自某风场1 MW风力发电机转子匝间短路信号的现场数据进行处理分析,采用MATLAB软件中的小波变换并完成了故障诊断的仿真实验。接下来提出采用脉冲电流法完成定子放电故障信号的采集,应用基于最小距离法对定子局部放电样本进行故障识别。通过仿真实验,表明该方法具有较高的准确率。最后采用P-Q运行极限图的数字化处理技术进行实时监测发电机运行状况,监测参数包括发电机的有功功率、无功功率、功率因数、定子绕组温度等。本文在对兆瓦级双馈异步发电机的运行特点和风电场实际状况研究的基础上,通过对风力发电机的温度、电压、电流等参数进行在线的监测,尝试设计一套结合了信号采集、在线监测、信号分析及故障诊断于一体的风力发电机监测和故障诊断系统。该系统由下位机和上位机二部分组成,下位机部分由FPGA、电气参数检测电路、温度检测电路、信号处理与A/D转换电路和通讯模块等组成,完成对发电机各类故障信号的检测,在文中给出了相关的硬件电路图。分析了上位机系统功能,完成系统需求分析和总体设计。选取Visual C++ 2003为软件开发环境,完成了VC++与MATLAB的混合编程、通讯模块编程、数据库的建立、四类故障诊断模块的设计。