CN113359030A - 基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风力发电机故障诊断技术领域，公开了一种基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，该平台用于模拟发电机的实际运行工况及发电机不同的短路故障类型，包括双馈风力发电机、拖动电机、变频器、双馈变流器、短路开关柜、短路开关控制台和漏磁通监测模块，所述的短路开关控制台分别连接短路开关柜和变频器，所述的短路开关柜连接双馈风力发电机，所述的变频器通过拖动电机连接双馈风力发电机，所述的双馈风力发电机还分别连接双馈变流器和漏磁通监测模块。本发明提供了一种适合于模拟双馈风力发电机短路故障的模拟平台，丰富了工程实际应用。
Description
技术领域
本发明属于风力发电机故障诊断技术领域，具体涉及一种基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台。
背景技术
随着风电行业的迅猛发展，双馈风力发电机因其诸多优势被广泛应用。双馈风力发电机工作环境复杂恶劣，极易出现故障，直接影响风电机组正常运行，危及并网***。根据调查数据表明，风力发电机的定、转子短路故障是造成风电机组的损坏和停运的主要原因之一，定、转子短路故障多由线圈的匝间短路引起，一旦发生短路，转子带电又会导致轴电流的产生，造成电机严重损坏，机组维护困难，维修成本较高。
目前发电机短路故障诊断应用方面多集中在电流、振动、转速的测量，应用最为广泛的是电机电流特征分析，据报道，错误的电机电流指标可能是由转子结构的磁不对称造成的，使用探测线圈法进行转子磁场检测可以观测磁对称情况，但探测线圈多安置在定子铁芯的空气隙表面，这种侵入式的监测方法对于已投运的机组安装比较困难，不便于工程实际的应用。
基于外部磁通测量的感应电动机故障监测由于其潜在的成本低廉,安装简单便捷的优点，近年来受到风电企业的广泛关注。虽然基于发电机外部漏磁监测的诊断可以提供与发电机电流特征分析相媲美的特性，但是由于微弱的外部漏磁信号在强噪声环境下，环境噪声的宽频随机的特点,将会一定程度上掩盖漏磁信号的特征频率成分,特别当环境噪声较强时,极易受到外部干扰，相对较弱的特征频率就会完全淹没在噪声当中,而且目前研究多以单个或双个漏磁传感器检测通道为主，故障检测方法的性能和可靠性受到影响，极易造成故障误报，进而限制了其实际应用，目前仍以实验研究为主，同时实验研究所采用的发电机的结构跟实际双馈发电机结构相差较大，在同一个试验平台可模拟的故障类型较少，很有必要针对基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟及诊断方法进行更深入的研究。
寻求一种简单有效，成本低廉的风力发电机诊断方法，有效提取发电机短路故障信息，成为本领域亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，用以解决现有技术中的缺少合适实验台用于风力发电机短路故障模拟及诊断的问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，该平台用于模拟双馈风力发电机的实际运行工况及双馈风力发电机不同的短路故障类型，包括双馈风力发电机、拖动电机、变频器、双馈变流器、短路开关柜、短路开关控制台和漏磁通监测模块，所述的短路开关控制台分别连接短路开关柜和变频器，所述的短路开关柜连接双馈风力发电机，所述的拖动电机通过变频器驱动双馈风力发电机，所述的双馈风力发电机还分别连接双馈变流器和漏磁通监测模块；
所述拖动电机用于驱动双馈风力发电机；所述变频器用于调节拖动电机的频率和转速；所述双馈变流器用于调节双馈风力发电机的输出功率和负载；所述的双馈风力发电机每相定子、转子绕组线圈引出多个绕组抽头，绕组抽头引线接至发电机接线盒接线端子排，绕组引线的编号、接线盒接线端子排和短路故障的类型一一对应，通过接线盒接线端子排和外部短路开关柜连接，通过绕组抽头的互相连接实现不同匝数的短路故障；所述短路开关柜用于模拟双馈风力发电机的短路故障，通过短路控制电路连接双馈风力发电机绕组抽头引线进行外部短路模拟和控制；所述短路开关控制台用于控制短路开关柜内的短路控制电路；所述漏磁通监测模块用于采集双馈风力发电机外部漏磁信号，并将外部漏磁信号进行信号分析和可视化显示；
所述短路开关柜包括短路控制电路和短路保护电阻，其中短路控制电路中串连交流接触器和断路器，交流接触器为常开状态，短路保护电阻接入短路控制电路中用于限流，保护双馈风力发电机多次重复进行短路实验。短路控制电路连接双馈风力发电机接线盒，由短路开关控制台控制交流接触器辅助触点吸合，从而引发匝间短路故障。所述的漏磁通监测模块包括磁环天线阵列、数字采集卡和便携式计算机，所述的磁环天线阵列包括多个磁环天线，磁环天线输出端接数字采集卡，所述的磁环天线设置在双馈风力发电机的轴向和径向上的不同位置处，所述数字采集卡用于采集不同位置磁环天线监测的漏磁信号，所述便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行数据分析和可视化显示。
进一步的，所述短路控制电路依次连接双馈风力发电机接线盒接线端子排、断路器、交流接触器和短路保护电阻，所述的双馈风力发电机接线盒接线端子排设置在双馈风力发电机定子绕组、转子绕组不同编号的抽头引线上；
进一步的，所述抽头引线的引出位置包括双馈风力发电机定子绕组、转子绕组的不同相的槽内、同相不同支路的相同线圈内和线圈端部。
进一步的，所述短路开关控制台采用PLC可编程控制器控制短路开关柜开关动作，控制交流接触器辅助触点得电吸合引发匝间短路故障，交流接触器辅助触点吸合1s后失电断开，双馈风力发电机恢复正常运行。
进一步的，所述的便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行信号数据分析和可视化显示包括如下步骤：
步骤1：通过数字采集卡采集双馈风力发电机不同位置磁环天线监测的漏磁通信号；
步骤2：对采集到的漏磁通信号小波降噪后进行时域分析以判断漏磁信号的波动情况，进而根据漏磁信号的波动定位信息提取处于平稳时间段内漏磁通信号数据；
步骤3：对平稳时间段内漏磁通信号进行包络分析提取包络信号，再对包络信号希尔伯特变换后进行双谱分析，获得漏磁通信号的双谱估计特征图；
步骤4：对漏磁信号的双谱估计特征图进行1.5维切片处理，得到1.5维包络谱图并进行可视化显示，进而获得漏磁信号的特征耦合频率，通过与双馈风力发电机正常运行的漏磁通信号的谱图对比分析，判断绕组短路故障是否存在。
进一步的，所述磁环天线所在平面分别与双馈风力发电机端部和径向机壳平行，所述磁环天线的个数至少为两个且分别在设置在双馈风力发电机端部和机壳径向。
进一步的，所述磁环天线在双馈风力发电机驱动端的轴向位置设置一个，非驱动端的轴向位置设置一个，在机壳径向均匀设置三个。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
(1)本发明设计并搭建了100kW双馈风力发电机绕组短路故障模拟实验平台，包括变频电动机、双馈风力发电机、双馈变流器、短路控制开关柜及短路控制台，由磁环天线阵列、数字采集卡和便携式计算机PC构成的漏磁通监测模块。与目前国内外普遍采用的小功率等级相比，所设计研制的100kW大功率双馈感应电机短路故障实验模拟平台，能更好的模拟与实际风场运行的发电机性能，通过接线盒内发电机每相绕组引出不同抽头之间的短路，模拟不同类型的定子、转子绕组短路故障，同时漏磁通监测模块通过磁环天线阵列采集发电机外部漏磁通信号，为短路故障模拟实验研究的开展提供重要工具，实验结果更贴合实际，具有更高的参考价值。
(2)本发明提供的一种基于外部漏磁检测的双馈风力发电机短路故障模拟平台，通过磁环天线漏磁通阵列对双馈感应发电机不同类型短路故障时发电机外部轴向和径向不同位置的漏磁通信号进行实验研究及分析，获得不同匝数短路时发电机外部不同位置漏磁通的变化特性，确定漏磁通阵列最佳排列方式，采用一种适用于漏磁信号分析的处理方法，通过1.5维包络谱分析能够有效地提取强噪声环境下漏磁信号故障特征，解决实际应用中双馈感应发电机外部漏磁通测量的技术问题，且易于工程实践应用。
(3)本发明的漏磁通监测模块通过磁环天线在双馈风力发电机外部构建漏磁通监测阵列，在双馈发电机轴向和径向不同位置放置磁环天线传感器，实现对发电机定、转子短路故障的故障诊断，所采用的发电机漏磁通阵列进行短路诊断的方法是非侵入性的，只需要将磁环天线阵列摆放在电机合适的位置，便于工程实际应用和实现，同时所设计的短路故障模拟平台及不同类型短路故障实现方式，能够较为真实的的模拟实际发电机短路运行情况，因此对绕组短路故障的模拟实现和故障检测方法的研究具有重要的工程价值。
附图说明
图1为双馈风力发电机短路故障实验平台示意图；
图2为定子端部引出线的位置示意图；
图3为双馈风力发电机定子、转子连接方式及短路示意图；
图4为PLC可编程控制器控制电路；
图5为磁环天线阵列测试位置示意图；
图6(a)为定子绕组8匝短路时非驱动端端部漏磁实测信号；
图6(b)为定子绕组8匝短路时驱动端端部漏磁实测信号；
图6(c)为定子绕组8匝短路时径向(测点1)漏磁实测信号；
图6(d)为定子绕组8匝短路时径向(测点2)漏磁实测信号；
图6(e)为定子绕组8匝短路时径向(测点3)漏磁实测信号；
图7为转子绕组不同匝数短路时轴向漏磁的频谱分析；
图8为转子绕组短路时非驱动端轴向漏磁的双谱分析；
图8(a)为正常运行时非驱动端轴向漏磁的双谱估计特征图；
图8(b)为转子绕组8匝短路时非驱动端轴向漏磁的双谱估计特征图；
图9(a)为正常运行时轴向漏磁的1.5维包络谱；
图9(b)为转子2匝短路时轴向漏磁的1.5维包络谱；
图9(c)为转子5匝短路时轴向漏磁的1.5维包络谱；
图9(d)为转子8匝短路时轴向漏磁的1.5维包络谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
在本实施例中公开了基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，该平台用于模拟双馈风力发电机的实际运行工况及双馈风力发电机不同的短路故障类型，包括双馈风力发电机、拖动电机、变频器、双馈变流器、短路开关柜、短路开关控制台和漏磁通监测模块，所述的短路开关控制台分别连接短路开关柜和变频器，所述的短路开关柜连接双馈风力发电机，所述的变频器通过拖动电机连接双馈风力发电机，所述的双馈风力发电机分别连接双馈变流器和漏磁通监测模块；
所述拖动电机用于驱动双馈风力发电机；所述变频器用于调节拖动电机的频率和转速；所述双馈变流器用于调节双馈风力发电机的输出功率和负载；所述的双馈风力发电机每相定子、转子绕组线圈引出多个绕组抽头，绕组抽头引线接至发电机接线盒接线端子排，绕组引线的编号、接线盒接线端子排和短路故障的类型一一对应，通过接线盒接线端子排和外部短路开关柜连接，通过绕组抽头的互相连接实现不同匝数的短路故障；所述短路开关柜用于模拟双馈风力发电机的短路故障，通过短路控制电路连接双馈风力发电机绕组抽头引线进行外部短路模拟和控制；所述短路开关控制台用于控制短路开关柜内的短路控制电路；所述漏磁通监测模块用于采集双馈风力发电机外部漏磁信号，并将外部漏磁信号进行信号分析和可视化显示；
所述短路开关柜包括短路控制电路和短路保护电阻，其中短路控制电路中串连交流接触器和断路器，交流接触器为常开状态，短路保护电阻接入短路控制电路中用于限流，保护风力发电机多次重复进行短路实验。短路控制电路连接双馈风力发电机接线盒，由短路开关控制台控制交流接触器辅助触点吸合，从而引发匝间短路故障。所述的漏磁通监测模块包括磁环天线阵列、数字采集卡和便携式计算机，所述的磁环天线阵列包括多个磁环天线，磁环天线输出端接数字采集卡，所述的磁环天线设置在双馈风力发电机的轴向和径向上的不同位置处，所述数字采集卡用于采集不同位置磁环天线监测的漏磁信号，所述便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行数据分析和可视化显示。
具体的，所述短路控制电路依次连接双馈风力发电机接线盒接线端子排、断路器、交流接触器和短路保护电阻，所述的双馈风力发电机接线盒接线端子排设置在发电机定子绕组、转子绕组不同编号的抽头引线上；所述短路故障包括定子、转子匝间短路故障、相间短路故障、层间短路故障和对地短路故障。
具体的，所述抽头引线的引出位置包括双馈风力发电机定子绕组、转子绕组的不同相的槽内、同相不同支路的相同线圈内和线圈端部。在双馈风力发电机故障抽头引出位置的设计阶段，就充分考虑：从不同相的槽内引抽头、从同相不同支路的相同线圈引出多个抽头模拟不同匝数匝间短路、从线圈端部引抽头模拟端部匝间短路，与槽内匝间短路作对比。
具体的，为模拟双馈风力发电机各短路故障，在双馈风力发电机绕组下线时从中引出导线，具体做法为：首先在预定位置局部破坏掉正常线圈的绝缘层，然后焊接引线，最后将焊接点用绝缘纸包好，将焊接引线接入电机顶部的接线盒。在发电机加工过程中，抽头的引出线需经过特殊处理，焊接点用绝缘纸包好，并加大引出点位置的绝缘强度。对浸渍后的绕组进行烘干成型，实现线圈绕组的匝间绝缘。发电机绕组中的抽头引出后集中固定在接线盒中，并做好短路标识。
具体的，所述短路开关控制台采用PLC可编程控制器控制短路开关柜开关动作，实现短路故障发生，为了保证发电机持续的工作，短路时间限制为1s，1s后短路控制电路自动断开。
具体的，所述磁环天线所在平面分别与双馈风力发电机端部和径向机壳平行，所述磁环天线的格式至少为两个且分别在设置在双馈风力发电机端部和机壳径向。磁环天线分别与发电机端部以及径向机壳平行，保持距离为70mm，应尽量保证磁环天线放置在发电机气隙孔、缝处的平行面。根据磁环天线的使用数量，合理安排磁环的放置位置。磁环天线的放置个数至少2个，其中一个位于发电机非驱动端的轴向位置，端部中心轴位置最佳，也可考虑放置在端部边缘机槽薄壁缝隙处；径向位置可根据需要放置不同数目的磁环天线，可考虑1～4个，均匀放置在发电机径向位置。
具体的，所述双馈风力发电机每相绕组引出抽头，抽头引出端配备在绕组接线盒内，通过接线盒与短路控制电路连接。
具体的，如图1所示为双馈风力发电机短路故障实验平台示意图。所述的变频器调节拖动电机的频率和转速，拖动电机同轴拖动双馈风力发电机，模拟双馈风力发电机随风速变动时转子转速的变化，使双馈风力发电机运行在不同转速；双馈变流器调节双馈风力发电机的输出功率和负载，实现双馈风力发电机并网运行。双馈风力发电机内绕组引出抽头通过接线盒外接短路控制电路，可以模拟定子、转子匝间短路、相间短路、层间短路、对地短路等不同类型不同程度的短路情况。如图2所示，以定子短路引线进行举例说明，1#～8#抽头是从A相槽内绕组中引出，实现定子A相2～8匝匝间短路；13#～16#抽头是从A相绕组端部引出，实现定子A相5、10、15、20和25匝匝间短路，通过接线盒引线端子的标识，可以方便地选择不同类型的短路故障。如表3所示：
表3双馈发电机短路绕组抽头引线位置及不同故障类型对应关系表
具体的，如图3所示为双馈风力发电机定子、转子连接方式及短路示意图。所述短路开关柜将双馈风力发电机接线盒引线通过断路器QF、交流接触器KM、短路保护电阻构成的短路控制电路引出短路回路，一个短路回路需要1个断路器QF，1个交流接触器KM，一个串联短路保护电阻R。开关柜控制台采用PLC可编程控制器，如图4所示为PLC可编程控制器控制电路，实现对交流接触器KM的控制，使交流接触器辅助触点得电，交流接触器闭合，1s后辅助触点失电，交流接触器自动断开，可编程控制器能有效控制短路开关的闭合时间，从而在短时间内切除故障，保护电机在正常状况运行。短路开关柜内配置了不同功率不同阻值的短路保护电阻R，短路电阻大小的选取与故障类型相关，较为严重的故障应选取更大的阻值，接入短路回路限制短路电流；多次重复短路实验，串联短路保护电阻也能够起到保护作用；当短路回路电流过大时，断路器QF自动断开以保护双馈风力发电机。
具体的，所述漏磁通监测模块通过布置在双馈风力发电机轴向和径向不同位置的磁环天线阵列采集双馈风力发电机外部漏磁信号，磁环天线输出端接数字采集卡，通过上位机与计算机C#虚拟仪器互联，C#虚拟仪器进行信号的处理和分析，并进行可视化显示。
优选的，所述磁环天线在发电机非驱动端的轴向位置设置一个，驱动端的轴向位置设置一个，在机壳径向均匀设置三个。如图5所示为磁环天线阵列测试位置示意图。磁环天线对发电机外部漏磁通信号进行监测，进行测试时保持磁环天线所在平面与发电机的端部和径向机壳平行放置，保持距离为70mm，应尽量保证磁环天线放置在发电机气隙孔、缝处的平行面。环形天线的底座用非金属材料制成，且向前伸出70mm，可方便用于确定与发电机测试面70mm的距离。
具体的，漏磁通监测模块的硬件主要获取漏磁数据，通过高压探头捕捉短路开关动作时刻获得漏磁信号采集的触发信号，通过C#虚拟仪器可以设置预触发、触发模式、采样频率等，数据获取之后采用信号处理方法对数据进行分析处理，通常采用时域、频域信号处理方法，同时数据采集卡可以同时采集不同位置的漏磁信号，如图6(a)、图6(b)、图6(c)、图6(d)和图6(e)所示为转速1800r/min，负载50kW，定子8匝短路时，不同测试位置磁环天线实测信号，图7为绕组发生2、5、8短路时轴向漏磁信号的频谱图，可以看出发生短路时外部漏磁波形和频谱变化情况。虽然从时域波形图、频域频谱图可以明显看出发电机绕组短路时特征变化，但是由于发电机运行强噪声环境下，漏磁检测信号非线性、非高斯性特征突出，环境噪声的宽频随机的特点,一定程度上掩盖了漏磁信号的特征频率成分，相对较弱的特征频率就会完全淹没在噪声当中，实际中双馈风力发电机运行环境恶劣，若要采用这些常规的信号分析方法进行短路故障诊断，需要专业知识来解释这些频谱图或时频图，依赖于经验的专业能力进行人工筛选特征信息进行判断。
具体的，所述漏磁通监测模块还包括数字采集卡和便携式计算机PC，所述数字采集卡用于采集不同磁环天线的外部漏磁信号，所述便携式计算机PC通过C#虚拟仪器对采集到的外部漏磁信号进行进行信号分析和可视化显示。
具体的，考虑到强噪声环境漏磁检测的有效性，采用了一种适用于漏磁信号分析的处理方法，对采集的漏磁信号进行双谱分析，通过1.5维包络谱能够有效地提取强噪声环境下漏磁信号故障特征，所述的便携式计算机PC通过C#虚拟仪器用于对采集到的外部漏磁信号进行进行信号分析和可视化显示，包括如下步骤：
首先需要设置拖动电机转速，启动变频器，拖动电机驱动发电机运行到指定转速，控制双馈变流器进行双馈风力发电机并网运行，调节负载功率，稳定运行后，按下短路控制台短路开关，短路开关闭合，同时触发漏磁监测模块采集漏磁信号；
步骤1：通过数字采集卡采集风力发电机不同位置磁环天线监测的外部漏磁通信号；
步骤2：对采集到的漏磁通信号小波降噪后进行时域分析以判断漏磁信号的波动情况，进而根据漏磁信号的波动定位信息提取处于平稳时间段内漏磁通信号数据；
步骤3：对平稳时间段内漏磁通信号进行包络分析提取包络信号，再对包络信号希尔伯特变换后进行双谱分析，获得漏磁通信号的双谱估计特征图；
步骤4：对漏磁信号的双谱估计特征图进行1.5维切片处理，得到1.5维包络谱图并进行可视化显示，进而获得漏磁信号的特征耦合频率，通过与风力发电机正常运行的漏磁通信号的谱图对比分析，判断绕组短路故障是否存在。
实施例1
本实施例公开了一种100kW双馈风力发电机定子、转子绕组短路故障模拟实验平台，包括100kW三相绕线转子双馈感应发电机、变频电动机、双馈变流器、短路开关柜及控制台、和外部漏磁通监测模块。
由于目前国内外相关研究所采用的电机功率都偏小，与实际风机相差甚远，本实验***采用了选用YSF315S-4M型双馈发电机，其额定功率100kW，主要技术参数如表1所示。
表1实验平台用双馈发电机主要技术参数
为了满足双馈发电机的功率需求，变频电动机选用YCP315M-4，主要技术参数如表2所示。
表2实验平台用变频电动机主要技术参数
为了采集发电机在正常和不同类型短路故障情况下的漏磁通信号，短路开关控制台工控机型号选用IPC-610MB CPU，PLC可编程控制器的CPU模块控制电路选用S7-200 CPU226。磁环天线采用HTANT8001R环形天线，符合国军标GJB152A-97所规定的RE101测试项要求，其频带范围为30Hz-100kHz，内部线圈匝数为36匝，线圈直径为13.3cm，在0℃～﹢50℃性能稳定可靠。数字采集卡采用简仪科技DDA-9540，可以实现8通道数同步采样，分辨率24位，采样率500Hz～102.4kHZ，信号输入范围±10V。高压探头采用泰克P6015A，变换比例1000:1。
对双馈风力发电机漏磁信号进行采样，采样率102400Hz，采样点数204800，通过C#虚拟仪器设置预采样点数40960，触发阈值0.25V，短路开关控制台控制短路时间持续1s。以转速1800r/min，负载50kW并网工况下，定子、转子8匝短路时端部漏磁信号分析为例说明，对转子不同匝数短路时非驱动端端部漏磁信号进行双谱分析，如图8(a)和图8(b)所示为转子绕组短路时端部漏磁信号的双谱分析，其中包括发电机正常运行时、8匝绕组短路运行时漏磁信号的双谱估计特征图，从图中可以看出双谱估计特征图谱线非零，说明发电机漏磁信号是非高斯、非线性的，不同运行状态下谱线存在明显差别，峰值主要集中在耦合区域，根据频率的集中和分散情况，能够有效区分双馈电机的正常运行和故障状态。如图9(a)、图9(b)、图9(c)和图9(d)所示为不同匝数短路时非驱动端端部漏磁信号1.5维包络谱，其中包括发电机正常运行时、2、5、8匝绕组短路运行时漏磁信号的1.5维包络谱图，可以看出高频噪声和高斯噪声被抑制，外部漏磁信号的低阶的能谱特征分量更加突出，随着短路故障程度的增加，1倍频、3倍频以及分数次的1/2倍、1/3倍频显著增大，谱图中同时包含了参与耦合以及耦合产生的特征成分，幅值也出现明显的增加，表明漏磁信号中产生不同频率成分间的非线性相互作用，存在2次相位耦合现象。实验分析表明，发电机外部漏磁通量是一个对噪声敏感的量，所采用的方法能够有效地提取短路故障漏磁信号故障特征频率之间的非线性相互作用对它们各自的影响，尤其是当漏磁信号微弱时，使相应的故障信息更容易识别，同时主要在低频范围内进行漏磁检测分析更具有意义，有利于工程实际应用。
Claims (6)
1.基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，该平台用于模拟双馈风力发电机的实际运行工况及双馈风力发电机不同的短路故障类型，包括双馈风力发电机、拖动电机、变频器、双馈变流器、短路开关柜、短路开关控制台和漏磁通监测模块，所述的短路开关控制台分别连接短路开关柜和变频器，所述的短路开关柜连接双馈风力发电机，所述的拖动电机通过变频器调节双馈风力发电机，所述的双馈风力发电机还分别连接双馈变流器和漏磁通监测模块；
所述拖动电机用于驱动双馈风力发电机；所述变频器用于调节拖动电机的频率和转速；所述双馈变流器用于调节双馈风力发电机的输出功率和负载；所述的双馈风力发电机每相定子、转子绕组线圈引出多个绕组抽头，绕组抽头引线接至双馈风力发电机接线盒接线端子排，绕组引线的编号、接线盒接线端子排和短路故障的类型一一对应，通过接线盒接线端子排和外部短路开关柜连接，通过绕组抽头的互相连接实现不同匝数的短路故障；所述短路开关柜用于模拟双馈风力发电机的短路故障，通过短路控制电路连接双馈风力发电机绕组抽头引线进行外部短路模拟和控制；所述短路开关控制台用于控制短路开关柜内的短路控制电路；所述漏磁通监测模块用于采集双馈风力发电机外部漏磁信号，并对外部漏磁信号进行信号分析和可视化显示；
所述短路开关柜包括短路控制电路和短路保护电阻，其中短路控制电路由交流接触器、断路器构成，短路控制电路串连交流接触器和断路器，交流接触器为常开状态；短路保护电阻接入短路控制电路中用于限流，保护双馈风力发电机多次重复进行短路实验；短路控制电路连接双馈风力发电机接线盒，由短路开关控制台控制交流接触器辅助触点吸合，从而引发匝间短路故障；所述的漏磁通监测模块包括磁环天线阵列、数字采集卡和便携式计算机，所述的磁环天线阵列包括多个磁环天线，磁环天线输出端接数字采集卡。所述的磁环天线设置在双馈风力发电机的轴向和径向上的不同位置处，所述数字采集卡用于采集不同位置磁环天线监测的漏磁信号，所述便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行数据分析和可视化显示。
2.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述短路控制电路依次连接双馈风力发电机接线盒接线端子排、断路器、交流接触器和短路保护电阻，所述的双馈风力发电机接线盒接线端子排设置在双馈风力发电机定子绕组、转子绕组不同编号的抽头引线上；所述抽头引线的引出位置包括双馈风力发电机定子绕组、转子绕组的不同相的槽内、同相不同支路的相同线圈内和线圈端部。
3.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述短路开关控制台采用PLC可编程控制器控制短路开关柜开关动作，控制交流接触器辅助触点得电吸合引发匝间短路故障，交流接触器辅助触点吸合1s后失电断开，双馈风力发电机恢复正常运行。
4.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述的便携式计算机通过C#虚拟仪器对采集到的漏磁信号进行信号数据分析和可视化显示包括如下步骤：
步骤1：通过数字采集卡采集双馈风力发电机不同位置磁环天线监测的漏磁通信号；
步骤2：对采集到的漏磁通信号小波降噪后进行时域分析以判断漏磁信号的波动情况，进而根据漏磁信号的波动定位信息提取处于平稳时间段内漏磁通信号数据；
步骤3：对平稳时间段内漏磁通信号进行包络分析提取包络信号，再对包络信号希尔伯特变换后进行双谱分析，获得漏磁通信号的双谱估计特征图；
步骤4：对漏磁信号的双谱估计特征图进行1.5维切片处理，得到1.5维包络谱图并进行可视化显示，进而获得漏磁信号的特征频率，通过与双馈风力发电机正常运行的漏磁通信号的谱图对比分析，判断绕组短路故障是否存在。
5.如权利要求1所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述磁环天线所在平面分别与双馈风力发电机端部和径向机壳平行，所述磁环天线的个数至少为两个且分别设置在双馈风力发电机端部轴向和机壳径向。
6.如权利要求4所述的基于外部漏磁检测的风力发电机短路故障模拟平台，其特征在于，所述磁环天线在双馈风力发电机非驱动端的轴向位置设置一个，非驱动端的轴向位置设置一个，在机壳径向均匀设置三个。
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