CN103076570B - 一种风电机组变桨后备电源自动测试方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组变桨后备电源自动测试方法和装置，包括：测试请求模块：将系统时间与各机组数据进行比对，如需测试，则发送某号机组需要测试的请求；安全判断模块：根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断其是否处于安全状态，是则发出自动测试指令，否则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期重复发送测试请求，重复上述安全判断过程；自动测试模块：收到自动测试指令之后进行自动测试；测试结果分析模块：将自动测试得到的数据与正常值进行对比，判断变桨后备电源是否正常。通过上述方法和装置，实现了风电场全部风电机组变桨后备电源的自动测试，提高了变桨后备电源测试的效率和可靠性，降低了机组运行的隐患。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组的安全控制领域，具体地，涉及一种风电机组变桨后备电源自动测试方法和装置。
背景技术
近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源。随着风电机组装机容量的不断提高，行业对风电机组的性能要求也越来越高。风电机组的变桨系统是机组的核心子系统之一。变桨系统除了完成在正常运行时改变桨叶角度以调整捕获风能效率的作用之外，还在机组停机时通过收桨之后产生的巨大气动转矩对机组进行气动刹车。换言之，如果变桨系统的收桨动作不能正常完成时，机组便不能实现气动刹车，此时叶轮持续捕获风能，将极易造成机组的飞车，从而导致更加严重的安全事故。
在风电机组的安全控制策略中，当机组需要紧急停机时，变桨系统切断400V主电电源（因为紧急停机故障可能是由于主电源故障造成的），并切换至后备电源供电（比如电池或超级电容）进行收桨动作，以确保机组的安全。因此，变桨后备电源的可靠性对于风电机组安全是至关重要的，应该定期的对其进行检测和测试。
现在运行的众多风电场中，有的缺乏变桨后备电源的测试流程和方法，有的将这一过程放在半年维护中进行，这样长时间未进行测试，显然增加了机组运行的风险。而进行变桨后备电源测试的风电场，有的是人为的一台一台进行测试，或者定期的通过人为干涉的方法进行逐台排查，这样耗费人力，工作效率低，且往往达不到预期的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电机组变桨后备电源自动测试方法和装置，使其能对多个风电机组变桨后备电源进行自动测试，提高变桨后备电源测试的效率和可靠性，降低风电机组紧急停机时飞车的风险，提高风电机组运行的安全性，从而克服现有技术存在的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风电机组变桨后备电源自动测试方法，用于对风电场内各风电机组的变桨后备电源进行自动测试，包括以下步骤：
（1）将系统时间与各机组数据进行比对，其中，各机组数据为各机组需要进行变桨后备电源测试的时间节点，经过比对，如果某号机组需要进行变桨后备电源测试，则发送某号机组需要进行测试的请求。
（2）根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断现在该机组是否处于安全状态，机组处于安全状态则发出自动测试指令，同时将测试请求清零；如果该机组未处于安全状态，则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期重复发送测试请求，重复上述安全判断过程，直至测试请求被清零。
（3）被测的某号机组收到自动测试指令之后，调用测试程序进行自动测试。
（4）将自动测试得到的数据与正常值进行对比，如果误差在允许的范围内，则变桨后备电源正常；若误差在允许范围之外，则变桨后备电源不正常，需要更换。
进一步地，在所述步骤（2）中，所述机组运行安全相关数据包括：机组运行模式、机组总故障状态、机组安全链状态、10分钟平均风速、变桨3个桨叶角度；所述机组处于安全状态是指需满足以下全部条件：机组运行模式为待机，机组总故障状态为FASE，机组安全链状态为TURE，10分钟平均风速小于6m/s，变桨3个桨叶的桨距角均为安全停机角度。
进一步地，所述步骤（3）中自动测试依次完成如下动作：机组由待机模式进入维护模式；变桨后备电源自动测试标志位置位；高速轴刹车动作；变桨系统3个桨叶由手动模式开桨到0度；安全链状态置FASE；变桨系统自动切换至后备电源供电，并收桨到安全停机角度位置；所述步骤（4）中，如变桨后备电源正常，则清零变桨后备电源自动测试标志位，复位安全链状态为TURE。
进一步地，所述步骤（4）中的自动测试得到的数据包括：3个桨叶的变桨速度和桨距角、变桨后备电源的电压和电流；如变桨后备电源正常，则绘制测试报告；如变桨后备电源不正常，则绘制测试报告，给出后备电源更换警告。
进一步地，所述步骤（1）中的时间节点，是根据风电场各机组变桨后备电源的型号、性能参数及使用维护手册进行设定的。
一种风电机组变桨后备电源自动测试装置，用于对风电场内各风电机组的变桨后备电源进行自动测试，包括：
测试请求模块：将系统时间与各机组数据进行比对，其中，各机组数据为各机组需要进行变桨后备电源测试的时间节点，经过比对，如果某号机组需要进行变桨后备电源测试，则发送某号机组需要进行测试的请求。
安全判断模块：根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断现在该机组是否处于安全状态，机组处于安全状态则发出自动测试指令，同时将测试请求清零；如果该机组未处于安全状态，则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期重复发送测试请求，重复上述安全判断过程，直至测试请求被清零。
自动测试模块：被测的某号机组收到自动测试指令之后，调用测试程序进行自动测试。
测试结果分析模块：将自动测试得到的数据与正常值进行对比，如果误差在允许的范围内，则变桨后备电源正常；若误差在允许范围之外，则变桨后备电源不正常，需要更换。
进一步地，在所述安全判断模块中，所述机组运行安全相关数据包括：机组运行模式、机组总故障状态、机组安全链状态、10分钟平均风速、变桨3个桨叶角度；所述机组处于安全状态是指需满足以下全部条件：机组运行模式为待机，机组总故障状态为FASE，机组安全链状态为TURE，10分钟平均风速小于6m/s，变桨3个桨叶的桨距角均为安全停机角度。
进一步地，所述自动测试模块中，自动测试依次完成如下动作：机组由待机模式进入维护模式；变桨后备电源自动测试标志位置位；高速轴刹车动作；变桨系统3个桨叶由手动模式开桨到0度；安全链状态置FASE；变桨系统自动切换至后备电源供电，并收桨到安全停机角度位置；所述测试结果分析模块中，如变桨后备电源正常，则清零变桨后备电源自动测试标志位，复位安全链状态为TURE。
进一步地，所述测试结果分析模块中，自动测试得到的数据包括：3个桨叶的变桨速度和桨距角、变桨后备电源的电压和电流；如变桨后备电源正常，则绘制测试报告；如变桨后备电源不正常，则绘制测试报告，给出后备电源更换警告。
进一步地，所述测试请求模块中，时间节点是根据风电场各机组变桨后备电源的型号、性能参数及使用维护手册进行设定的。
由于采用以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的方法和装置，可实现风电场全部风电机组变桨后备电源进行自动测试，避免了一台一台进行测试或者定期人为逐台排查的缺陷，节省了人力物力，提高了变桨后备电源测试的效率和可靠性，提高了风电场运行维护的效率，降低了风电机组紧急停机时飞车的风险，提高了风电机组运行的安全性。
（2）该测试方法和装置，仅采用一个测试PLC通过网络方式连接风场内各机组，再将各机组主控PLC中增加独立的自动测试程序即可，对现有的机组运行不会带来负面影响或安全隐患，且无需对现有设备进行硬件改造，成本较低，易于实现和推广。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的一种风电机组变桨后备电源自动测试方法，用于对风电场内各风电机组的变桨后备电源进行自动测试，包括以下步骤：
（1）将系统时间与各机组数据进行比对，其中，各机组数据为各机组需要进行变桨后备电源测试的时间节点（周期），以变桨后备电源是电池为例，随着电池使用时间的增加，测试的时间节点应该相应的缩短，经过比对，如果某号机组需要进行变桨后备电源测试，则发送某号机组需要进行测试的请求。
上述时间节点，可根据风电场各机组变桨后备电源的型号、性能参数及使用维护手册进行设定。
（2）根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断现在该机组是否处于安全状态，机组处于安全状态则发出自动测试指令，同时将测试请求清零；如果该机组未处于安全状态，则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期（比如1个小时）重复发送测试请求，重复上述安全判断过程，直至测试请求被清零。
上述机组运行安全相关数据可包括：机组运行模式、机组总故障状态、机组安全链状态、10分钟平均风速、变桨3个桨叶角度；机组处于安全状态是指需满足以下全部条件：机组运行模式为待机，机组总故障状态为FASE，机组安全链状态为TURE，10分钟平均风速小于6m/s，变桨3个桨叶的桨距角均为安全停机角度。
（3）被测的某号机组收到自动测试指令之后，调用测试程序进行自动测试。
其中，自动测试可依次完成如下动作：机组由待机模式进入维护模式；变桨后备电源自动测试标志位置位；高速轴刹车动作；变桨系统3个桨叶由手动模式开桨到0度；断开系统安全链（安全链状态置FASE）；变桨系统自动切换至后备电源供电，并收桨到安全停机角度位置。
（4）将自动测试得到的数据与正常值进行对比，如果误差在允许的范围内，则变桨后备电源正常，可绘制测试报告，清零变桨后备电源自动测试标志位，复位安全链状态为TURE；若误差在允许范围之外，则变桨后备电源不正常，可绘制测试报告，给出后备电源更换警告。
重复上述步骤（1）-（4），即可实现整个风电场全部风电机组变桨后备电源的自动测试。
实施例2
一种风电机组变桨后备电源自动测试装置，用于对风电场内各风电机组的变桨后备电源进行自动测试，按功能模块构架的形式，其包括：
测试请求模块：将系统时间与各机组数据进行比对，其中，各机组数据为各机组需要进行变桨后备电源测试的时间节点（周期），经过比对，如果某号机组需要进行变桨后备电源测试，则发送某号机组需要进行测试的请求。上述时间节点，可根据风电场各机组变桨后备电源的型号、性能参数及使用维护手册进行设定。
安全判断模块：根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断现在该机组是否处于安全状态，机组处于安全状态则发出自动测试指令，同时将测试请求清零；如果该机组未处于安全状态，则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期（比如1个小时）重复发送测试请求，重复上述安全判断过程，直至测试请求被清零。上述机组运行安全相关数据可包括：机组运行模式、机组总故障状态、机组安全链状态、10分钟平均风速、变桨3个桨叶角度；机组处于安全状态是指需满足以下全部条件：机组运行模式为待机，机组总故障状态为FASE，机组安全链状态为TURE，10分钟平均风速小于6m/s，变桨3个桨叶的桨距角均为安全停机角度。
自动测试模块：被测的某号机组收到自动测试指令之后，调用测试程序进行自动测试。其中，自动测试可依次完成如下动作：机组由待机模式进入维护模式；变桨后备电源自动测试标志位置位；高速轴刹车动作；变桨系统3个桨叶由手动模式开桨到0度；断开系统安全链（安全链状态置FASE）；变桨系统自动切换至后备电源供电，并收桨到安全停机角度位置。
测试结果分析模块：将自动测试得到的数据与正常值进行对比，如果误差在允许的范围内，则变桨后备电源正常，可绘制测试报告，清零变桨后备电源自动测试标志位，复位安全链状态为TURE；若误差在允许范围之外，则变桨后备电源不正常，可绘制测试报告，给出后备电源更换警告。
结合实体形式，本发明的风电机组变桨后备电源自动测试装置，可由测试PLC通过网络通讯（如光纤以太网）与风电场内各风电机组的主控PLC连接。其中，测试PLC中含有上述的测试请求模块、安全判断模块、测试结果分析模块，主控PLC中含有上述的自动测试模块。
测试请求模块可通过网络通讯向主控PLC发送数据采集需求，采集机组运行安全相关数据，再发送给安全判断模块。安全判断模块可通过网络通讯向主控PLC发送自动测试指令。当收到自动测试指令，主控PLC根据自动测试模块的程序设定，控制机组完成相应的动作。在自动测试过程中得到的数据再通过网络通讯传给测试结果分析模块。
可对机组运行安全相关数据（测试前用于测试安全判断的机组运行数据）和在自动测试过程中得到的数据（测试后的测试数据）进行数据运算处理，转换成以便程序处理的格式，再发送给相应的模块。
测试结果分析模块得出的被测机组的测试结果，可存入设定的文件中，以备随时查询。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种风电机组变桨后备电源自动测试方法，其特征在于，用于对风电场内各风电机组的变桨后备电源进行自动测试，仅采用一个测试PLC通过网络方式连接风场内各机组，再将各机组主控PLC中增加独立的自动测试程序，包括以下步骤：
(1)将系统时间与各机组数据进行比对，其中，各机组数据为各机组需要进行变桨后备电源测试的时间节点，所述时间节点是根据风电场各机组变桨后备电源的型号、性能参数、使用维护手册以及使用寿命进行设定的，经过比对，如果某号机组需要进行变桨后备电源测试，则发送某号机组需要进行测试的请求；
(2)根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断现在该机组是否处于安全状态，机组处于安全状态则发出自动测试指令，同时将测试请求清零；如果该机组未处于安全状态，则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期重复发送测试请求，重复上述安全判断过程，直至测试请求被清零；
(3)被测的某号机组收到自动测试指令之后，调用测试程序进行自动测试；
(4)将自动测试得到的数据与正常值进行对比，如果误差在允许的范围内，则变桨后备电源正常；若误差在允许范围之外，则变桨后备电源不正常，需要更换。
2.根据权利要求1所述的风电机组变桨后备电源自动测试方法，其特征在于：
在所述步骤(2)中，所述机组运行安全相关数据包括：机组运行模式、机组总故障状态、机组安全链状态、10分钟平均风速、变桨3个桨叶角度；所述机组处于安全状态是指需满足以下全部条件：机组运行模式为待机，机组总故障状态为FASE，机组安全链状态为TURE，10分钟平均风速小于6m/s，变桨3个桨叶的桨距角均为安全停机角度。
3.根据权利要求1所述的风电机组变桨后备电源自动测试方法，其特征在于：
所述步骤(3)中自动测试依次完成如下动作：机组由待机模式进入维护模式；变桨后备电源自动测试标志位置位；高速轴刹车动作；变桨系统3个桨叶由手动模式开桨到0度；安全链状态置FASE；变桨系统自动切换至后备电源供电，并收桨到安全停机角度位置；
所述步骤(4)中，如变桨后备电源正常，则清零变桨后备电源自动测试标志位，复位安全链状态为TURE。
4.根据权利要求1所述的风电机组变桨后备电源自动测试方法，其特征在于，所述步骤(4)中的自动测试得到的数据包括：3个桨叶的变桨速度和桨距角、变桨后备电源的电压和电流；如变桨后备电源正常，则绘制测试报告；如变桨后备电源不正常，则绘制测试报告，给出后备电源更换警告。
5.一种风电机组变桨后备电源自动测试装置，其特征在于，用于对风电场内各风电机组的变桨后备电源进行自动测试，仅采用一个测试PLC通过网络方式连接风场内各机组，再将各机组主控PLC中增加独立的自动测试程序，包括：
测试请求模块：将系统时间与各机组数据进行比对，其中，各机组数据为各机组需要进行变桨后备电源测试的时间节点，所述时间节点是根据风电场各机组变桨后备电源的型号、性能参数、使用维护手册以及使用寿命进行设定的，经过比对，如果某号机组需要进行变桨后备电源测试，则发送某号机组需要进行测试的请求；
安全判断模块：根据测试请求获得某号机组运行安全相关数据，判断现在该机组是否处于安全状态，机组处于安全状态则发出自动测试指令，同时将测试请求清零；如果该机组未处于安全状态，则不发出自动测试指令，而是间隔一定周期重复发送测试请求，重复上述安全判断过程，直至测试请求被清零；
自动测试模块：被测的某号机组收到自动测试指令之后，调用测试程序进行自动测试；
测试结果分析模块：将自动测试得到的数据与正常值进行对比，如果误差在允许的范围内，则变桨后备电源正常；若误差在允许范围之外，则变桨后备电源不正常，需要更换。
6.根据权利要求5所述的风电机组变桨后备电源自动测试装置，其特征在于：
在所述安全判断模块中，所述机组运行安全相关数据包括：机组运行模式、机组总故障状态、机组安全链状态、10分钟平均风速、变桨3个桨叶角度；所述机组处于安全状态是指需满足以下全部条件：机组运行模式为待机，机组总故障状态为FASE，机组安全链状态为TURE，10分钟平均风速小于6m/s，变桨3个桨叶的桨距角均为安全停机角度。
7.根据权利要求5所述的风电机组变桨后备电源自动测试装置，其特征在于：
所述自动测试模块中，自动测试依次完成如下动作：机组由待机模式进入维护模式；变桨后备电源自动测试标志位置位；高速轴刹车动作；变桨系统3个桨叶由手动模式开桨到0度；安全链状态置FASE；变桨系统自动切换至后备电源供电，并收桨到安全停机角度位置；
所述测试结果分析模块中，如变桨后备电源正常，则清零变桨后备电源自动测试标志位，复位安全链状态为TURE。
8.根据权利要求5所述的风电机组变桨后备电源自动测试装置，其特征在于，所述测试结果分析模块中，自动测试得到的数据包括：3个桨叶的变桨速度和桨距角、变桨后备电源的电压和电流；如变桨后备电源正常，则绘制测试报告；如变桨后备电源不正常，则绘制测试报告，给出后备电源更换警告。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |