CN102536646A - 风力发电机组及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制系统，用于风力发电机组，包括主控柜(1)，还包括外连接装置(2)，所述外连接装置(2)包括相互配合的内插接件(21)和外插接件(22)，所述外插接件(22)的第一端与所述主控柜(1)外的外电缆连接，所述内插接件(21)的第一端与所述主控柜(1)内的内电缆连接，二者的第二端相互插接，所述内电缆和所述外电缆相对应。本发明所公开的控制系统能够降低接线的出错率、提高接线的速度和接线的可靠性。本发明还公开了一种包括上述控制系统的风力发电机组。

Description

风力发电机组及其控制系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的控制系统。本发明还涉及一种包括上述控制系统的风力发电机组。

背景技术

随着社会能源问题、气候问题和环境问题的日益突出，可再生能源的开发利用在人类社会的发展中扮演越来越重要的角色。风力发电由于具有可再生、资源丰富、环保、产业化水平高、总成本相对较低等优势，越来越受到人们的重视。

风力发电是指利用风力发电机组吸收风的动能，并把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能的一种发电方式。为了在保证风力发电机组安全可靠运行的前提下，将风能最大程度地转换为电能，风力发电机组中设置有完善的控制系统，主要包括风机主控制系统、变桨控制系统和变流控制系统，其中风机主控制系统用于与电源连通，为风力发电机组中的外围设备供电，并采集风机的运行参数和环境参数，监控各部件和设备的正常运行，协同变桨控制系统和变流控制系统调节转速、功率和载荷，与远程监控中心进行通讯，实现风力发电机组的自动运行控制，可见，风机主控制系统在风机的运行过程中担负着供电和监控各设备运行状态的重要任务。

主控制系统主要包括机舱柜和塔底柜，风力发电机组的各外围设备以及塔底柜都需要通过连接电缆与机舱柜建立连接，其中，机舱内的多数外围设备(包括发电机、齿轮箱、液压站、润滑系统以及滑环等设备)的连接电缆(主要包括电源电缆和信号电缆)与机舱柜的连接是在车间内组装完成的，另外部分外围设备(比如风速风向仪)的连接电缆以及塔底柜的连接电缆与机舱柜的连接是在现场完成的。

现有技术中，主控制系统的机舱柜主要是通过安装于其底部上的端子排接线结构(一种用于等电位设备连接的中转装置)与外围设备和塔底柜的连接电缆连接的，但是，由于外围设备很多，在接线时，需要将很多条线按照安装工艺要求一一插装于安装于机舱柜底部的端子排接线结构的插口，接线的质量受工作人员水平的影响很大，而且整机组装后机舱内工作空间狭小，很有可能出现误接或者虚接的情况，而且一旦出现失误，检查过程也非常的复杂；此外，对于在现场接线的部分，受空间和光线的限制更严重，因此接线的质量更低，而且会耗费大量的时间；再者，由于风力发电机组长期处于振动环境中，而接线的牢固性是工作人员自我判断的，没有额外的结构进行限制，因此很有可能出现由于长期振动而造成接线松动的情况。

因此，如何降低接线的出错率、提高接线的速度和接线的可靠性，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制系统，该控制系统能够降低接线的出错率、提高接线的速度和接线的可靠性。本发明的另一目的是提供一种包括上述控制系统的风力发电机组。

为解决上述技术问题，本发明提供一种控制系统，用于风力发电机组，包括主控柜，还包括外连接装置，所述外连接装置包括相互配合的内插接件和外插接件，所述外插接件的第一端与所述主控柜外的外电缆连接，所述内插接件的第一端与所述主控系统柜内的内电缆连接，所述内插接件和所述外插接件的第二端相互插接，所述内电缆和所述外电缆相对应。

优选地，所述外连接装置包括重载接头、外重载连接器。

优选地，所述重载接头包括电源重载接头和信号重载接头；所述电源重载接头的外插接件的第一端与所述主控柜外的外电源电缆连接，其内插接件的第一端与所述主控柜内的内电源电缆连接；所述信号重载接头的外插接件的第一端与所述主控柜外的外信号电缆连接，其内插接件的第一端与所述主控柜内的内信号电缆连接。

优选地，所述外重载连接器包括变桨连接器和风速风向仪连接器；所述变桨连接器的外插接件的第一端与所述风力发电机组的变桨控制系统的连接电缆连接，其内插接件的第一端与所述主控柜内的内电缆连接，所述风速风向仪连接器的外插接件的第一端与所述风力发电机组的风速风向仪的连接电缆连接，其内插接件的第一端与所述主控柜内的内电缆连接。

优选地，还包括内连接装置，所述内连接装置包括相互配合的内插接模块和外插接模块，所述内插接模块的第一端与所述主控柜的机舱柜或者塔底柜的内电源线连接，所述外插接模块的第一端与连接所述机舱柜和所述塔底柜的电源线连接，二者的第二端相互插接。

优选地，所述内连接装置为内重载连接器。

优选地，所述内重载连接器包括主电源线连接器，以及机舱和塔底电源线连接器。

优选地，还包括重载针，所述重载针连接于所述风力发电机组的现场接线的两端，并与所述外插接件的接口相配合。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种风力发电机组，包括叶片和控制系统，所述控制系统为上述任一项所述的控制系统。

本发明所提供的用于风力发电机组的控制系统，包括主控柜，还包括外连接装置，外连接装置包括相互配合的内插接件和外插接件，外插接件的第一端与主控柜外的外电缆连接，内插接件的第一端与主控柜内的内电缆连接，二者的第二端相互插接，内电缆和外电缆相对应。这样，在进行风力发电机组主控柜的组装时，就可以首先将内电缆和外电缆分块，将相互对应的内电缆和外电缆分别与同一外连接装置的内、外插接件的对应插口连接(具体为将位于主控柜内的内电缆与外连接装置的内插接件连接，并将与上述内电缆相对应的连接外围设备的外电缆与上述外连接装置的外插接件连接)，在内电缆和外电缆均连接完成以后，再将同一外连接装置的内插接件和外插接件插接就可以完成外围设备与主控柜的组装。这样，在连接过程中，就避免了在较小的空间内连接多条外电缆，只需要将连接在同一个外插接件的多条外电缆一下连接至内插接件即可，从而大大降低了工作的复杂度，提高了接线的方便性，降低了接线的故障率，也缩短了所需要的时间，提高了接线的可靠性。

在一种优选实施方式中，本发明所提供的控制系统还包括内连接装置，内连接装置包括相互配合的内插接模块和外插接模块，内插接模块的第一端与主控柜的机舱柜或者塔底柜的内电源线连接，外插接模块的第一端与连接机舱柜和塔底柜的电源线连接，二者的第二端相互插接。由于风力发电机组的塔筒的高度很高，而主控柜的机舱柜安装于机舱内，塔底柜安装于塔筒的底部，这就造成了塔底柜和机舱柜之间的连接电缆非常长，如果在车间内完成塔底柜与机舱柜的连接电缆的连接，则运输过程中将会非常麻烦，因此，通常二者之间的电缆都是在现场完成连接的，内连接装置的设置，保证了可以预先在车间内完成内插接模块与机舱柜或者塔底柜的内电源线的连接，以及外插接模块与连接机舱柜和塔底柜的电源线连接，然后分体运输到安装现场后，将内插接模块和外插接模块插接，就可以实现机舱柜和塔底柜的电源线的连接，从而降低了现场安装的故障率，保证了可靠性，缩短了现场安装所需的时间，减少了人力，降低了安装成本。

本发明所提供的风力发电机组的有益效果与控制系统的有益效果类似，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明一种具体实施方式所提供的控制系统的结构示意图；

图2为本发明第二种具体实施方式所提供控制系统的结构示意图；

图3为本发明第三种具体实施方式所提供控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种控制系统，该控制系统能够降低接线的出错率、提高接线的速度和接线的可靠性。本发明的另一核心是提供一种包括上述控制系统的风力发电机组。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的控制系统的结构示意图。

如图中所示，本发明所提供的用于风力发电机组的控制系统，包括主控柜1，还包括外连接装置2，外连接装置2包括相互配合的内插接件21和外插接件22，其中，外插接件22的第一端与主控柜1外的外电缆连接，内插接件21的第一端与主控柜1内的内电缆连接，内插接件21的第二端和外插接件22的第二端相互插接，并且与内插接件21插接的内电缆和与外插接件22插接的外电缆相对应。

由于每个外连接装置上都连接多条外电缆和内电缆，因此，与内插接件21插接的内电缆和与外插接件22插接的外电缆相对应是指，将内插接件21和外插接件22插接在一起后，对应于同一位置的插孔中的内电缆和外电缆连通，实现电量的传递或者信号的传递功能；外电缆主要包括发电机、齿轮箱、液压站、变桨系统、润滑系统及滑环等设备的供电及信号电缆。

这样，在进行风力发电机组的组装时，就可以首先将内电缆和外电缆分块，将相互对应的内电缆和外电缆分别与同一外连接装置的内、外插接件的对应插口连接(具体为将位于主控柜1内的内电缆与外连接装置2的内插接件21连接，并将与上述内电缆相对应的连接外围设备3的外电缆与上述外插接件22连接)，在内电缆和外电缆均连接完成以后，再将同一外连接装置2的内插接件21和外插接件22插接就可以完成外围设备3与主控柜1的组装，从而，无需将外围设备3的电源电缆和信号电缆一一与主控柜1的连接装置连接，减小了误差率，同时，还可以在较大的空间内完成外围设备3的外电缆与外连接装置2的外插接件22的连接，能够提供较好地光照，降低了对接线人员技术的依赖，提高接线速度。

这样，在连接过程中，就可以避免在较小的空间内连接多条外电缆，而只需要将连接在同一个外插接件22的多条外电缆一下连接至与其对应的内插接件21即可，从而大大降低了工作的复杂度，提高了接线的方便性，降低了接线的故障率，也缩短了所需要的时间，工作人员可以很方便地检查接线状况，提高了接线的可靠性；另外，由于外插接件22与内插接件21的配合性更高，而且还可以在二者完成插接以后，再通过螺栓等装置紧固，进一步提高连接的可靠性，提高其抗振性能。

请参考图2，图2为本发明第二种具体实施方式所提供控制系统的结构示意图。

具体地，上述外连接装置2可以包括重载接头2′和外重载连接器2″。其中重载接头2′的连接接头较多，能够满足较多外围设备3的连接要求，相对成本较低，因此，主要用于与风力发电机组机舱内的各外围设备3的电源电缆和信号电缆的连通，其接线过程主要是在车间内完成；外重载连接器2″具有较高的环境适应能力，防水防振性能高，因此主要用于主控柜1与位于机舱外的外围设备3的连接，接线过程主要在现场完成。

进一步地，重载接头2′可以包括电源重载接头和信号重载接头；电源重载接头的外插接件22的第一端与主控柜1外的外电源电缆连接，其内插接件21的第一端与主控柜1内的内电源电缆连接；信号重载接头的外插接件22的第一端与主控柜1外的外信号电缆连接，其内插接件21的第一端与主控柜1内的内信号电缆连接。

由于电源电缆较粗，信号电缆较细，因此预先可以将电缆线分类，并采用不同的重载接头2′，将电源电缆排布在电源重载接头上，将信号电缆排布在信号重载接头上，从而可以排除电源电缆与信号电缆之间的干扰，使外围设备的进线更加规范，主控柜内的布局更合理。

类似地，外重载连接器2″可以包括变桨连接器和风速风向仪连接器；变桨连接器的外插接件22的第一端与风力发电机组的变桨控制系统的连接电缆连接，其内插接件21的第一端与主控柜内的内电缆连接，风速风向仪连接器的外插接件22的第一端与风力发电机组的风速风向仪的连接电缆连接，其内插接件21的第一端与主控柜内的内电缆连接。

其中，内插接件21与主控柜1内的内电缆的连接可以在车间内完成，同时将外电缆的连接头制成能够直接与外插接件22连接的标准件，待将各装置运输至现场，并安装完成以后，直接将外电缆与外插接件22插接即可。

请参考图3，图3为本发明第三种具体实施方式所提供控制系统的结构示意图。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的控制系统还可以包括内连接装置4，内连接装置4包括相互配合的内插接模块41和外插接模块42，内插接模块41的第一端与主控柜1的机舱柜11或者塔底柜12的内电源线连接，外插接模块42的第一端与连接机舱柜11和塔底柜12的电源线连接，二者的第二端相互插接。

由于风力发电机组的塔筒的高度很高，而主控柜1的机舱柜11安装于机舱内，塔底柜12安装于塔筒的底部，这就造成了塔底柜12和机舱柜11之间的连接电缆非常长，如果在车间内完成塔底柜12与机舱柜11的连接电缆的连接，则运输过程中将会非常麻烦，因此，通常二者之间的电缆都是在现场完成连接的，内连接装置4的设置，保证了可以预先在车间内完成内插接模块41与机舱柜11或者塔底柜12的内电源线的连接，以及外插接模块42与连接机舱柜11和塔底柜12的电源线连接，然后分体运输到安装现场后，将内插接模块41和外插接模块42插接，就可以实现机舱柜11和塔底柜12的连接，从而降低了现场安装的故障率，保证了可靠性，缩短了现场安装所需的时间，减少了人力，降低了安装成本。

具体地，内连接装置4可以为内重载连接器。内重载连接器4具有较高的环境适应能力，防水防振性能高，因此可以用于距离较远的主控柜1的机舱柜11和塔底柜12的连接。

内重载连接器主要满足电能的传递，主要包括主电源线连接器，以及机舱和塔底电源线连接器，机舱和塔底电源线连接器具体还包括机舱到塔底的400V电源线连接器和塔底至机舱230V-UPS电源线连接器。

另一方面，由于机舱和塔底有部分外电缆的位置很分散，无法将上述外电缆集中在一起制作成标准件，可以根据实际测量，将各个外围设备3的连接电缆预留好长度，在车间内将连接电缆的两端用重载针做成接线头，重载针连接于风力发电机组的现场接线的两端，并与外插接件22的接口相配合。

此外，本发明还提供了风力发电机组，包括叶片和控制系统，控制系统为上述的控制系统，该风力发电机组的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的风力发电机组及其控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种控制系统，用于风力发电机组，包括主控柜(1)，其特征在于，还包括外连接装置(2)，所述外连接装置(2)包括相互配合的内插接件(21)和外插接件(22)，所述外插接件(22)的第一端与所述主控柜(1)外的外电缆连接，所述内插接件(21)的第一端与所述主控柜(1)内的内电缆连接，二者的第二端相互插接，所述内电缆和所述外电缆相对应。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述外连接装置(2)包括重载接头(2′)、外重载连接器(2″)。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述重载接头包括电源重载接头和信号重载接头；所述电源重载接头的外插接件(22)的第一端与所述主控柜(1)外的外电源电缆连接，其内插接件(21)的第一端与所述主控柜(1)内的内电源电缆连接；所述信号重载接头的外插接件(22)的第一端与所述主控柜(1)外的外信号电缆连接，其内插接件(21)的第一端与所述主控柜(1)内的内信号电缆连接。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述外重载连接器包括变桨连接器和风速风向仪连接器；所述变桨连接器的外插接件(22)的第一端与所述风力发电机组的变桨控制系统的连接电缆连接，其内插接件(21)的第一端与所述主控柜(1)内的内电缆连接，所述风速风向仪连接器的外插接件(22)的第一端与所述风力发电机组的风速风向仪的连接电缆连接，其内插接件(21)的第一端与所述主控柜(1)内的内电缆连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括内连接装置(4)，所述内连接装置(4)包括相互配合的内插接模块(41)和外插接模块(42)，所述内插接模块(41)的第一端与所述主控柜(1)的机舱柜(11)或者塔底柜(12)的内电源线连接，所述外插接模块(42)的第一端与连接所述机舱柜(11)和所述塔底柜(12)的电源线连接，所述内插接模块(41)和所述外插接模块(42)的第二端相互插接。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述内连接装置(4)为内重载连接器。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述内重载连接器包括主电源线连接器，以及机舱和塔底电源线连接器。

8.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，还包括重载针，所述重载针连接于所述风力发电机组的现场接线的两端，并与所述外插接件(22)的接口相配合。

9.一种风力发电机组，包括叶片和控制系统，其特征在于，所述控制系统为权利要求1至8任一项所述的控制系统。

Images