CN102520369A - 风机变桨蓄电池在线监控系统 - Google Patents

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CN102520369A CN2011104562080A CN201110456208A CN102520369A CN 102520369 A CN102520369 A CN 102520369A CN 2011104562080 A CN2011104562080 A CN 2011104562080A CN 201110456208 A CN201110456208 A CN 201110456208A CN 102520369 A CN102520369 A CN 102520369A
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王德贵
王庆峰
李飞
苏彬
王兵
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DEC Dongfang Turbine Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种风机变桨蓄电池在线监控系统，包括：瞬态放电电路；电压测量装置；电流测量装置；温度测量装置；控制器，该控制器包括数据采集模块、瞬态放电电路自动投切控制模块、蓄电池分组循环检测控制模块、蓄电池故障编码模块、欠压欠容停机设定值修正模块、信号处理模块；存储器；停机执行器。本发明对蓄电池整个工作过程进行在线检测，获得实时数据，能够更加真实、准确的判断蓄电池的电量是否充足，检测结果可靠有效，检测成本低。

Description

风机变桨蓄电池在线监控系统
技术领域
本发明涉及蓄电池检测，具体是一种风机变桨蓄电池的在线监控系统。
背景技术
风力发电机组的变桨蓄电池作为紧急顺桨的冗余电源，在风力发电机组的变桨系统中起着至关重要的作用。然而，由于蓄电池本身的稳定性较差，在长期服役的过程中极易出现老化等现象，致使蓄电池的充电能力下降，相应的充电时间延长，放电能力不足，给风力发电机组的安全运行造成严重威胁。目前，对风力发电机组的蓄电池均没有进行在线监控，不能实时了解蓄电池的电量是否充足。
为了确保蓄电池能够正常、稳定的作业，需要对蓄电池定期进行检测，在发现蓄电池故障时予以及时维护。传统的蓄电池检测方法是，将变桨柜中的所有蓄电池作为一个整体进行核对性放电，并对单体蓄电池进行电压巡检，以此实现蓄电池的性能评估。该方法的检测结果虽然可靠有效，但其不能实现在线检测，获得实时数据，存在及时性差、工人劳动强度大、作业效率低、维护成本高等缺陷。随着我国风电事业的迅猛发展，传统蓄电池的检测方法已不适用，现急需研发一种及时、高效的蓄电池在线检测技术。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种风电变桨蓄电池在线监控系统，该系统对蓄电池整个工作过程进行在线检测，获得实时数据，能够真实、准确的判断蓄电池的电量是否充足。
本发明的目的通过下述技术方案实现，一种风机变桨蓄电池在线监控系统，包括：
-瞬态放电电路，用于检测蓄电池的内阻；
-电压测量装置，用于测量蓄电池及瞬态放电电路的电压；
-电流测量装置，用于测量蓄电池的充放电电流及瞬态放电电路的电流；
-温度测量装置，用于测量蓄电池环境温度；
-控制器，该控制器包括：
数据采集模块，用于采集上述测量装置检测到的信号数据；
瞬态放电电路自动投切控制模块，用于控制瞬态放电电路投入或切除；
蓄电池分组循环检测控制模块，用于控制蓄电池分组及循环检测顺序；
蓄电池故障编码模块，用于将蓄电池的故障编成数码；
欠压、欠容停机设定值修正模块；
信号处理模块，用于处理信号数据，输出控制信号，包括：
处理瞬态放电电路的电流、电压信号，运用蓄电池内阻计算模型计算出蓄电池的内阻，结合当前温度、电压、内阻估算出蓄电池电量值，将该电量值与欠容停机设定值进行比较，输出蓄电池欠容停机控制信号；
将蓄电池电压值与欠压停机设定值进行比较，输出欠压停机控制信号；
将蓄电池充电电流值与充电欠流停机设定值进行比较，输出充电欠流停机控制信号；
将检测到的温度值与欠压、欠容停机设定值所对应的基准温度值进行比较，输出欠压、欠容停机设定值修正信号，再由欠压、欠容停机设定值修正模块修正欠压、欠容停机设定值；
由故障编码模块将上述各种停机控制信号编出数码；
-存储器，用于存储控制参数的设定值和计算模型；存有蓄电池内阻计算模型，蓄电池充放电标准曲线，欠容停机设定值，欠压停机设定值，充电欠流停机设定值；停机故障码；
-停机执行器，用于接收停机控制信号，控制风机收桨停机。
所述在线监控系统包括显示器，用于显示数据采集模块采集到的信号数据，设定值的设定数据和修正数据，以及信号处理器输出的停机故障编码。
所述在线监控系统包括键盘，用于各参数设定值的录入操作。
所述瞬态放电电路由电流测量装置、电压测量装置、放电电阻和时间继电器组成，由时间继电器控制放电电阻的放电时间。
本发明的有益效果是：上述监控系统对蓄电池整个工作过程进行在线检测，获得实时数据，从而能够更加真实、准确的判断蓄电池的电量是否充足，具有检测结果可靠有效、检测成本低、智能化程度高、工人劳动强度轻、高效快捷、方便实用等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种结构框图。
图2是蓄电池分组检测接线图。
图3是本发明的瞬态放电电路图。
具体实施方式
参见图3，本发明给蓄电池设置了一个瞬态放电电路7，该瞬态放电电路7由电流测量装置4、电压测量装置3、放电电阻21和时间继电器SJ组成，由时间继电器SJ控制放电电阻21的放电时间。通过测量该电路的放电电压和放电电流，求出蓄电池的内阻，进而来判断蓄电池的电量是否充足，蓄电池内阻的计算公式是：
R =△V/I
式中，R为蓄电池内阻；△V为电压稳定后瞬间断电压差；I为放电电流。
参见图1，本风电变桨蓄电池在线监控系统包括：
-瞬态放电电路7，用于检测蓄电池1的内阻。
-电压测量装置3，用于测量蓄电池1及瞬态放电电路7的电压。
-电流测量装置4，用于测量蓄电池1的充放电电流及瞬态放电电路7的电流。
-温度测量装置2，用于测量蓄电池1的环境温度。
-控制器16，该控制器16包括：
数据采集模块8，用于采集电压测量装置3、电流测量装置4和温度测量装置2检测到的信号数据；
瞬态放电电路自动投切控制模块13，用于控制瞬态放电电路7的投入或切除；在风机处于收桨状态时，瞬态放电电路7不投入，在风机正常工作时，瞬态放电电路7投入，检测蓄电池1的内阻，如果顺桨电机5通过蓄电池1上电收桨，瞬态放电电路7即刻自动切除；由电流测量装置4来测量蓄电池1供给顺桨电机5的电流，瞬态放电电路自动投切控制模块13以此判断风机是否收桨，从而控制瞬态放电电路7投、切，由投切继电器6作为执行元件；
蓄电池分组循环检测控制模块14，用于控制蓄电池1的分组及循环检测顺序；
蓄电池故障编码模块12，用于将蓄电池1的故障编成数码；
欠压、欠容停机设定值修正模块11；
信号处理模块15，用于处理信号数据，输出控制信号，包括：处理瞬态放电电路7的电流、电压信号，运用蓄电池内阻计算模型计算出蓄电池的内阻，结合当前温度、电压、内阻估算出蓄电池电量值，将该电量值与欠容停机设定值进行比较，输出蓄电池欠容停机控制信号；将蓄电池电压值与欠压停机设定值进行比较，输出欠压停机控制信号；将蓄电池充电电流值与充电欠流停机设定值进行比较，输出充电欠流停机控制信号；将检测到的温度值与欠压、欠容停机设定值所对应的基准温度值进行比较，输出欠压、欠容停机设定值修正信号，再由欠压、欠容停机设定值修正模块修正欠压、欠容停机设定值；由故障编码模块12将上述各种停机控制信号编出数码。
-存储器10，用于存储控制参数的设定值和计算模型；存有蓄电池内阻计算模型，蓄电池充放电标准曲线，欠容停机设定值，欠压停机设定值，充电欠流停机设定值；停机故障码。
-停机执行器18，用于接收停机控制信号，控制风机收桨停机。
-显示器9，用于显示数据采集模块8采集到的信号数据，设定值的设定数据和修正数据，以及信号处理器15输出的停机故障编码；故障编码便于维修人员明确故障原因，及时处理。
-键盘17，用于各参数设定值的录入操作。
本系统还包括有现场通讯总线19接口，用于与中央管理计算机20通讯。
本系统的工作过程是：由于风机变桨柜中的蓄电池有十八节，这十八节蓄电池的正极和负极依次串联，为了实时检测变桨柜中蓄电池的运行参数，及时、方便剔除故障源，本发明将变桨柜中的十八节蓄电池以平均分配的方式划分为三组，以每六节蓄电池为一组，由监控系统对其进行分组循环检测，分组及循环的过程由监控系统的蓄电池分组循环检测控制模块控制。参见图2，蓄电池通过四只继电器J1、J2、J3、J4分成三组，其中继电器J1、J2为一组，继电器J2、J3为一组，继电器J3、J4为一组，由蓄电池分组循环检测控制模块控制每一组继电器的接通和关断来实现对该组蓄电池的检测，并控制各组继电器的工作顺序，来实现三组蓄电池循环检测。

Claims (4)

1. 一种风机变桨蓄电池在线监控系统，包括：
-瞬态放电电路，用于检测蓄电池的内阻；
-电压测量装置，用于测量蓄电池及瞬态放电电路的电压；
-电流测量装置，用于测量蓄电池的充放电电流及瞬态放电电路的电流；
-温度测量装置，用于测量蓄电池环境温度；
-控制器，该控制器包括：
数据采集模块，用于采集上述测量装置检测到的信号数据；
瞬态放电电路自动投切控制模块，用于控制瞬态放电电路投入或切除；
蓄电池分组循环检测控制模块，用于控制蓄电池分组及循环检测顺序；
蓄电池故障编码模块，用于将蓄电池的故障编成数码；
欠压、欠容停机设定值修正模块；
信号处理模块，用于处理信号数据，输出控制信号，包括：
处理瞬态放电电路的电流、电压信号，运用蓄电池内阻计算模型计算出蓄电池的内阻，结合当前温度、电压、内阻估算出蓄电池电量值，将该电量值与欠容停机设定值进行比较，输出蓄电池欠容停机控制信号；
将蓄电池电压值与欠压停机设定值进行比较，输出欠压停机控制信号；
将蓄电池充电电流值与充电欠流停机设定值进行比较，输出充电欠流停机控制信号；
将检测到的温度值与欠压、欠容停机设定值所对应的基准温度值进行比较，输出欠压、欠容停机设定值修正信号，再由欠压、欠容停机设定值修正模块修正欠压、欠容停机设定值；
由故障编码模块将上述各种停机控制信号编出数码；
-存储器，用于存储控制参数的设定值和计算模型；存有蓄电池内阻计算模型，蓄电池充放电标准曲线，欠容停机设定值，欠压停机设定值，充电欠流停机设定值；停机故障码；
-停机执行器，用于接收停机控制信号，控制风机收桨停机。
2.根据权利要求1所述风机变桨蓄电池在线监控系统，其特征在于，所述在线监控系统包括显示器，用于显示数据采集模块采集到的信号数据，设定值的设定数据和修正数据，以及信号处理器输出的停机故障编码。
3.根据权利要求1所述风机变桨蓄电池在线监控系统，其特征在于，所述在线监控系统包括键盘，用于各参数设定值的录入操作。
4.根据权利要求1所述风机变桨蓄电池在线监控系统，其特征在于，所述瞬态放电电路由电流测量装置、电压测量装置、放电电阻和时间继电器组成，由时间继电器控制放电电阻的放电时间。
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