CN102830365B - 兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法及系统，该方法包括：风力发电机组在启动模式下80°到50°的开桨期间进行电池测试；风力发电机组在并网模式下的电池供电期间，由主控系统控制变桨系统从0°顺桨到5°，再从5°开桨到0°；如电池出现故障，则使用主电进行顺桨。该系统包括：控制主电给伺服驱动器供电的接触器1K1；控制电池供电的接触器1K2；以及控制接触器1K1、1K2的供电切换位PSSB，接触器1K1和1K2的常闭触点分别串联到对方的控制回路中，形成互锁。本发明在风力发电机组并网运行过程中，利用叶片带载电池放电的方式，定期自动对变桨系统电池进行测试，避免出现疏忽导致的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法及系统。
背景技术
兆瓦级风力发电机组变桨系统一般配有三个电池柜，每个柜子内包含三组电池，每组电池六节，为阀控式铅蓄电池。单节电池额定电压12V，每组额定电压72V，柜内三组电池通过短接端子连接，每个柜子额定电压为216V。变桨系统电池是风电机组非常重要的组成，它是整个系统的后备电源，在风电机组安全链断开或者电网断电的情况下，使用电池实现紧急顺桨功能，电池驱动变桨电机，将桨叶收回到安全位置，保证了整个系统的安全性和可靠性。
铅蓄电池性能除了受本身特性的影响外，还会受诸如使用的环境温度等各种因素的影响，上述原因可能导致铅蓄电池的性能下降，甚至失效，从而对整个机组的安全性和可靠性产生严重的影响。
由于铅蓄电池本身的特性，通过测试铅蓄电池的电压的方式无法完全反映电池的实际状况，而现有的变桨系统均是采用此方式来监控电池容量，本身存在不足。测试铅蓄电池内阻的方式比较准确，但需要使用专门的内阻测试仪，定期对单节电池逐个进行测试，耗时费力，也无法实时监控电池的状态。
上述的对电池电容测量的方法，显然存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种准确、方便、定期测量电池容量的测试方法，实属当前重要研发课题之一。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法及系统，当安全链断开或者机组断电需要使用电池顺桨时，可避免出现因电池无足够容量导致机组出现飞车的情况，从而克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法，包括启动模式下的电池测试以及并网模式下的电池测试，其中：风力发电机组在启动模式下主要采用主电开桨，并在80°到50°的开桨期间进行电池测试，电池测试期间变桨系统采用电池供电；风力发电机组在并网模式下主要采用主电供电，并网模式下的电池测试是在电池供电期间，由主控系统控制变桨系统从0°顺桨到5°，再从5°开桨到0°；在所述电池测试期间，如电池出现故障，则使用主电进行顺桨。
作为本发明的进一步改进，在所述的风力发电机组在并网模式下，24小时内至少进行一次电池测试。
在所述的风力发电机组在并网模式下，每隔6小时进行以下步骤：将变桨系统从主电切换到电池供电，并判断当前桨叶角度是否保持在0°；如果当前桨叶角度未保持在0°，变桨系统从电池切换到主电供电，计数器重新计数；如果当前桨叶角度保持在0°，则计数器加1，并判断计数器的计数是否达到4次，如果计数器计数未达4次，变桨系统从电池切换到主电供电，如果计数器计数达到4次，进行所述并网模式下的电池测试，之后变桨系统从电池切换到主电供电，计数器重新计数。
所述计数器计数未达4次时，变桨系统10秒后从电池切换到主电供电。
所述的并网模式下的电池测试中，变桨系统从0°到5°的顺桨过程，以及从5°到0°的开桨过程，各用时5秒。
此外，本发明还提供了一种应用上述方法的兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试系统，包括：控制主电给伺服驱动器供电的接触器1K1；控制电池给伺服驱动器供电的接触器1K2；以及设置在主控与变桨系统之间，控制接触器1K1、1K2的供电切换位PSSB，其中，接触器1K1和1K2的常闭触点分别串联到对方的控制回路中，形成互锁。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术比较具有以下优点：
1、风力发电机组在启动过程中，利用电池进行开桨操作，保证了电池具有足够的容量，确保电池的容量能够满足机组进行紧急顺桨的操作，避免出现使用主电启动，当安全链断开或者机组断电需要使用电池顺桨，而此时电池无足够容量导致机组出现飞车的情况。
2、风力发电机组在并网运行过程中定期自动对变桨系统电池进行测试，避免出现机组在并网运行过程中出现变桨电池容量不足的情况。
3、本发明的变桨系统电池测试均是机组自动完成，避免出现由于人为疏忽导致的安全隐患。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法的流程图。
图2是本发明兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试系统的电路组成示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法，包括启动模式下的电池测试以及并网模式下的电池测试。
其中，当机组在启动模式过程中，主控发给变桨系统的位置指令值为80°时，主控同时发给变桨系统3个轴供电切换指令，变桨系统供电从主电切换到电池开桨。
在主控发给变桨系统的位置指令值为50°时，主控同时发给变桨系统3个轴供电切换复位指令，变桨系统供电从电池切换到主电。
当机组由启动模式转为并网模式，在机组每次进入到并网模式后，每隔6小时，主控系统同时发给变桨系统3个轴供电系统切换指令，控制3个轴从主电切换到电池，主控判断3个轴当前桨叶角度是否保持在0°，如果桨叶角度未保持在0°，10S后主控系统同时发给变桨系统3个轴供电系统切换复位指令，控制3个轴从电池切换到主电，计数器重新计数。如果桨叶角度是保持在0°，则计数器加1，之后，判断计数器计数是否累计到达4次，如果计数器计数未累计到达4次，10S后主控系统同时发给变桨系统3个轴供电系统切换复位指令，控制3个轴从电池切换到主电，如果计数器计数累计到达4次，主控程序在该次电池供电期间，控制变桨系统3个轴桨叶5S内从0°顺桨到5°，5S内再从5°开桨到0°。随后主控系统同时发给变桨系统3个轴供电系统切换复位指令，控制3个轴从电池切换到主电，计数器重新计数。
如果在电池测试期间，报电池类相关故障，计数器重新计数，为保证机组安全，机组优先使用主电进行顺桨。但该电池类故障在远程无法复位，需对电池进行检查后，按机舱柜上的复位按钮才可以复位。
请参阅图2所示，本发明兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试系统，是在主控与变桨系统的Profibus通讯协议中增加一位供电切换位PSSB（powersupply switch bit），需要变桨系统使用主电时，主控系统将该位置0，需要变桨系统使用电池供电时，主控系统将该位置1。
对应的变桨系统内部有两个接触器，一个是控制主电给伺服驱动器供电的1K1，一个是控制电池给伺服驱动器供电的1K2。两个接触器的常闭触点分别串联到对方的控制回路中，形成互锁。
变桨系统在得到供电切换位PSSB状态后，据此来控制两个接触器的动作。供电切换位PSSB为0，变桨PLC控制主电给伺服驱动器供电的接触器1K1吸合，控制电池给伺服驱动器供电的接触器1K2断开。主电通过1K1的主触点给变桨伺服驱动供电，变桨伺服驱动器经过整流后，供给变桨直流伺服电机进行变桨操作。供电切换位PSSB为1，变桨PLC控制电池给伺服驱动器供电的接触器1K2吸合，控制主电给伺服驱动器供电的接触器1K1断开。电池通过1K2的主触点给变桨伺服驱动供电，变桨伺服驱动器将直流电供给变桨直流伺服电机进行变桨操作。
风力发电机组在启动模式下，主控系统发给3个轴桨叶位置给定值为80°时，主控系统将每轴对应的RS触发器的输入信号置1，RS触发器的输出信号为1并赋值给每轴对应的供电切换位PSSB，变桨系统供电从主电切换到电池；主控系统发给3个轴桨叶位置给定值为50°时，主控系统将每轴对应的RS触发器的输入信号置0，同时触发一个复位信号，RS触发器的输出信号为0并赋值给每轴的供电切换位PSSB，变桨系统供电从电池切换到主电。这样在变桨系统从80°向50°开桨的过程中，使用的供电电源是电池；如果电池的容量不足，则机组无法启动，保证了风力发电机组的安全性。
风力发电机组在并网模式下，切换时间控制模块开始工作，该模块每隔6个小时，将变桨系统3个轴的RS触发器输入信号置为1，该RS触发器的输出信号为1，并赋值给3个轴分别对应的供电切换位PSSB，变桨系统3个轴由主电切换为电池；主控系统判断此时的变桨位置给定值是否为0°，如果不是0°，说明此时正在使用电池进行变桨操作。10S后将变桨系统3个轴的RS触发器输入信号置为0，同时给出复位信号，该RS触发器的输出信号为0，并赋值给3个轴分别对应的供电切换位PSSB，变桨系统3个轴由电池切换为主电。因为此时已经使用了电池进行了变桨操作，计数器重新计数。如果主控系统判断此时的变桨位置给定值为0°，则计数器加1。判断此时计数器计数是否累计到4次，如果没有到4次，10S后将变桨系统3个轴的RS触发器输入信号置为0，同时给出复位信号，该RS触发器的输出信号为0，并赋值给3个轴分别对应的供电切换位PSSB，变桨系统3个轴由电池切换为主电。如果计数器计数累计到达4次，说明连续3次电池测试期间，变桨系统桨叶角度值保持在0°。为了在此次电池测试期间能够测试到电池的状态，主控系统给变桨系统发送位置指令，在5S内，变桨系统从0°顺桨到5°，再在5S内，变桨系统从5°开桨到0°，此后将变桨系统3个轴的RS触发器输入信号置为0，同时给出复位信号，该RS触发器的输出信号为0，并赋值给3个轴分别对应的供电切换位PSSB，变桨系统3个轴由电池切换为主电。因为此时也已经使用了电池进行了变桨操作，计数器重新计数。
风力发电机组出现故障，机组就会停机，再次启动时，也会对电池进行测试，所以机组出现故障，计数器重新计数。风力发电机组出现安全链故障，变桨系统仍然使用电池进行顺桨。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法，其特征在于包括启动模式下的电池测试以及并网模式下的电池测试，其中：
风力发电机组在启动模式下主要采用主电开桨，
并在80°到50°的开桨期间进行电池测试，电池测试期间变桨系统采用电池供电；
风力发电机组在并网模式下主要采用主电供电，
并网模式下的电池测试是在电池供电期间，由主控系统控制变桨系统从0°顺桨到5°，再从5°开桨到0°，所述的风力发电机组在并网模式下，每隔6小时进行以下步骤，
将变桨系统从主电切换到电池供电，并判断当前桨叶角度是否保持在0°，
如果当前桨叶角度未保持在0°，变桨系统从电池切换到主电供电，计数器重新计数，
如果当前桨叶角度保持在0°，则计数器加1，并判断计数器的计数是否达到4次，
如果计数器计数未达4次，变桨系统从电池切换到主电供电，
如果计数器计数达到4次，进行所述并网模式下的电池测试，之后变桨系统从电池切换到主电供电，计数器重新计数；
在所述电池测试期间，如电池出现故障，则使用主电进行顺桨。
2.根据权利要求1所述的兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法，其特征在于：在所述的风力发电机组在并网模式下，24小时内至少进行一次电池测试。
3.根据权利要求2所述的兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法，其特征在于所述计数器计数未达4次时，变桨系统10秒后从电池切换到主电供电。
4.根据权利要求1所述的兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试方法，其特征在于所述的并网模式下的电池测试中，变桨系统从0°到5°的顺桨过程，以及从5°到0°的开桨过程，各用时5秒。
5.一种应用权利要求1-4中任一项所述方法的兆瓦级风力发电机组变桨系统电池自动测试系统，其特征在于包括：
控制主电给伺服驱动器供电的接触器1K1；
控制电池给伺服驱动器供电的接触器1K2；以及
设置在主控与变桨系统之间，控制接触器1K1、1K2的供电切换位PSSB，其中，
接触器1K1和1K2的常闭触点分别串联到对方的控制回路中，形成互锁。
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