CN103353561B - 一种风电机组交流回路检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风电机组交流回路检测系统及其检测方法，包括待测风电机组交流回路控制器，所述控制器的备用数字量输出端口控制连接给待测风电机组交流回路供电的接触器，所述控制器的备用数字量输入端口输入连接待测风电机组交流回路电压输出端子。利用交流回路原控制器控制继电器与接触器开断并采集信号进而判断故障，精简了系统结构，利用很少的硬件即可完成交流回路的检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电机组交流回路检测系统及其检测方法。
背景技术
风电机组控制系统是风力发电机的神经中枢。风力发电机组在运行过程中需要综合考虑机组的运行情况，使机组在最佳效率的工作状态运行。控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。然而发电机组控制系统是国内风电设备中的薄弱环节，近年来风电机组安全事故频发，其产品质量更是风电机组稳定运行的重中之重。如何在主控系统出厂调试过程中把握质量关，提高主控系统运行的安全性和可靠性是风电机组厂家的首要任务。
风电机组控制系统由CPU、功能模块、继电器、接触器、保护开关、浪涌保护器、熔断器、接线端子、导线等组成。控制系统主要由控制器输出模块来控制相应器件如接触器、继电器的开合，并由输入模块采集相应器件的状态来实现单元回路的控制以及回路故障的判断功能。风电机组控制系统主要是控制交流回路，其中单相和三相交流回路单元众多，接线端子有两百个以上。要达到检测回路相序是否正确，端子输出电压是否正常，反馈信息与实际是否一致，回路中相应接触器、继电器、控制器的I/O模块等器件是否完好的目的，现有的检测方法人员操作测量繁杂，定位问题繁琐，检测效率低，安全系数低。
中国专利号为201110405973.X的专利文献“风电机组交流回路检测器及检测方法”公开了一种包括控制器、光耦、微断、接触器组成的测试系统。该专利硬件构成复杂，包括另行设计的控制器，控制器与风电机组接线繁琐，需要较多的光耦等器件，与风电机组控制系统的接线繁琐，易引入新的故障，工作量大，生产成本高，且该专利中交流回路检测器使用230V供电，易损坏系统器件，并且在定位故障后，人员操作存在不安全因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电机组交流回路检测方法，用以解决已有风电机组交流回路测试方法的硬件构成复杂、接线复杂且易引入人为错误的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种风电机组交流回路检测系统，包括待测风电机组交流回路控制器，所述控制器的备用数字量输出端口控制连接给待测风电机组交流回路供电的接触器，所述控制器的备用数字量输入端口输入连接待测风电机组交流回路电压输出端子。
一种风电机组交流回路检测方法，包括如下步骤：
（1）下载测试程序至待测风电机组交流回路的控制器；
（2）将所述控制器的备用数字量输出端口连接给待测风电机组交流回路供电的接触器，将所述控制器的备用数字量输入端口连接待测风电机组交流回路电压输出端子；
（3）所述控制器发送命令控制断开、闭合相应继电器与接触器来改变待测风电机组交流回路各项相电压的有无，采集信号来判断保护开关、接触器、继电器、熔断器是否正常，变位情况是否正确、顺序是否正确，若有故障则判断出具体哪个保护开关、接触器、继电器、熔断器故障；
（4）所述控制器通过所述数字量输出端口发送命令依次控制断开、闭合待测风电机组交流回路的接触器，通过所述数字量输入端口采集待测交流回路有无电压，判断相序是否正确。
所述控制器采用24V直流电源独立供电。
所述交流回路采用24V直流电源供电。
所述控制器的备用数字量输入端口通过针式工装连接待测风电机组交流回路电压输出端子。
本发明的有益效果是：通过风电机组的待测交流回路的原有控制器替代交流回路检测系统的控制器，向风电机组交流回路控制器内写入检测程序，利用交流回路控制器与原先交流回路中接触器与控制器等元件的连接控制这些元件并采集元件状态，利用备用开关量输出端口控制交流回路供电线路的接触器，利用控制器备用数字量输入端口与交流回路电压输出端子的连接可以采集回路的电压信息，进而判断故障及相序，精简了检测系统的结构，最大限度的利用了待测交流回路控制器的功能，只需要较少的硬件连接即可完成交流回路的检测，减小了引入人为故障的概率，减小了工作量。
进一步的，风电机组交流回路与其控制器采用24V电源供电，一方面操作更加安全：特别是交流回路并不是通较高电压的交流电，而是采用较低电压的直流供电，减小了在检验时对交流回路造成损伤的概率；另一方面控制器的数字量输入端口本身就是采用直流24V输入，交流回路的数字量反馈信息可以不经电压转换直接被控制器采集。
进一步的，通讯线采用可插拔的针式工装将风电机组交流回路电压输出端子和控制器连接，插配更加方便牢靠。
附图说明
图1是风电控制系统交流回路原理图示例；
图2是风电控制系统交流回路测试系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图2所示，本发明中，将待测风电机组的交流回路控制器用于检测交流回路故障及相序，使用整流模块将交流230V电转换成直流24V电通过接触器K1、K2、K3接入风电机组控制系统电源柜交流输入端，其中接触器K1、K2、K3通过待测风电机组的交流回路控制器控制导通、断开给三相回路供电，便于三相回路中任一相的检测，以及回路相序的判断，当检测某一分支回路时，采用可直接插拔的针式工装连接交流回路电压输出端子与控制器备用信息采集数字量输入（DI）端口，控制器控制相应回路的保护开关、接触器、继电器的断开闭合来判断交流回路是否正常，达到检测目的，只需要一个将交流230V变为直流24V的整流模块、一套针式工装、几个接触器和保护开关就可完成操作，充分的利用了待测交流回路的控制器的备用数字量输出（DO）端口和输入（DI）端口。
通过电脑向被测系统控制器中写入程序，被测系统的控制器本身的部分数字量输出端口在交流回路系统运行前已与交流回路的接触器与继电器连接正常，该部分的接线不需要变动，该部分的连接在检测开始后用于控制被测交流回路中原有的接触器与继电器，另外将控制器的备用数字量输出端口通过导线连接至控制交流回路供电的接触器控制回路，将备用数字量输入端口通过针式工装插接在交流回路输出端子。使用24V电压单独向控制器供电，使用整流模块将交流电转换成直流24V向待测交流回路供电。
以风电机组控制系统交流回路中典型的变流器冷却风扇控制单元为例，来说明交流回路的检测方法。如图1所示为风电控制系统交流回路示例图：变流器冷却风扇高低速运行三相交流控制回路，主要由保护开关：Q2.3、Q2.6，接触器：Q29.3、Q29.4、Q29.5，接线端子X2.0—5.6.7.8.9.10.11，避雷器和驱动电机组成。其中驱动电机属于控制系统以外的被控设备，K14.1是控制器信息采集输入模块，K15.1是控制输出模块。
具体检测步骤如下：
1、上电前准备（本项需手动测试）
根据风电机组交流回路控制系统参数表对系统中保护开关，熔断器等回路中相应器件的参数进行整定。依据附图连接电缆，把可直接插拔的针式工装接入指定的控制器备用输入节点。依次闭合控制系统中保护开关，检测系统电源输入口相间电阻以及各相对地和N的阻值，相间电阻约为1MΩ，单相对地约为几百KΩ，若阻值异常则根据系统图纸查找原因并解决问题。待问题都解决后，将相应控制线、信号线、电源线连接至相应端口。
2、向被测系统控制器下载测试程序
给被测系统控制器独立供电，连接控制器编程线至电脑，下载测试程序到控制器，并对系统进行初始化，使备用DO端口能够控制接触器的吸合，为系统自动检测做准备。
3、回路中元器件功能及控制反馈信息检测
控制器上电，测试程序运行，控制系统上电，依次断开和闭合回路中保护开关或熔断器，如图1所示的保护开关Q2.3和Q2.6，控制器采集到的保护开关或熔断器的变位信息判断变位情况是否正确、顺序是否正确，若有故障判断出具体哪个保护开关或者熔断器故障；控制器控制相应接触器闭合和断开，使相应回路断电和供电，以图1（a）部分变流器冷却风扇低速运行为例。把针式工装接入电压输出端子X2.0-5.6.7，测试程序依据采集到的电压的有无来判断回路是否正常。变流器冷却风扇低速运行回路的器件及控制反馈信息判断如下：
（1）人为闭合Q2.3，K14.1的DI6.13的状态为1；
（2）令控制系统K15.1的DO7.18，DO7.21为0，0，检测到反馈回来的K14.1的DI6.17的状态为0，DI6.19的状态为0，端子5,6,7无电压；
（3）令控制系统K15.1的DO7.18，DO7.21为0，1，检测到反馈回来的K14.1的DI6.17的状态为1，DI6.19的状态为0，端子5,6,7电压正常；
（4）人为断开Q2.3，K14.1的DI6.13的状态为0，端子5,6,7无电压；
符合以上描述则回路正常，若有问题定位到相应回路具体器件，并记录相应故障信息，故障解决后进行下一步检测。
4、相序检测
风电控制系统交流回路相序测试，以图1控制系统变流器冷却风扇高低速运行控制回路单元为例，把针式工装接入交流回路端子X2.0-5.6.7，控制器通过备用DO端口依次断开闭合电源输入端接触器K1、K2、K3，通过备用DI端口采集电压，来判断相序是否正确，具体方法如下：
（1）断开接触器K1，端子5无电压，6,7有电压；
（2）断开接触器K2，端子5,6无电压，7有电压；
（3）断开接触器K3，端子5,6,7全无电压；
（4）闭合接触器K1，端子5有电压，6,7无电压；
（5）闭合接触器K2，端子5,6有电压，7无电压；
（6）闭合接触器K3，端子5,6,7全有电压；
符合以上描述回路正常，若有问题定位到相应支路具体器件，并记录相应故障信息，故障解决后再次验证，如过通过检测，则进行冷却风扇高速运行回路的检测，方法同低速回路类似，图1（b）部分为冷却风扇高速运行回路，把针式工装接入回路电压输出端子X2.0-9.10.11，测试程序便按照类似前面步骤的方法自动检测，如果检测出问题则自动报出故障信息点，待操作人员解决后，系统自动进行验证，回路正常后记录检测信息。
主控系统交流回路其他众多单元依据上述变流器冷却风扇回路的测试方法进行检测，单项交流回路也参照此方法开展检测，操作人员只需在检测出问题后解决相应问题和插拔针式工装，由控制器进行自动检测，并生成检测报告，记录测试过程。
Claims (5)
1.一种风电机组交流回路检测系统，精简了检测系统的结构，其特征在于，包括待测风电机组交流回路控制器，所述控制器的备用数字量输出端口控制连接给待测风电机组交流回路供电的接触器，所述控制器的备用数字量输入端口输入连接待测风电机组交流回路电压输出端子。
2.用于权利要求1所述风电机组回路检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）下载测试程序至待测风电机组交流回路的控制器；
（2）将所述控制器的备用数字量输出端口连接给待测风电机组交流回路供电的接触器，将所述控制器的备用数字量输入端口连接待测风电机组交流回路电压输出端子；
（3）所述控制器发送命令控制断开、闭合相应继电器与接触器来改变待测风电机组交流回路各项相电压的有无，采集信号来判断保护开关、接触器、继电器或熔断器是否正常，变位情况是否正确、顺序是否正确，若有故障则判断出具体哪个保护开关、接触器、继电器或熔断器故障；
（4）所述控制器通过所述数字量输出端口发送命令依次控制断开、闭合待测风电机组交流回路的接触器，通过所述数字量输入端口采集待测交流回路有无电压，判断相序是否正确。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述控制器采用24V直流电源独立供电。
4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述交流回路采用24V直流电源供电。
5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述控制器的备用数字量输入端口通过针式工装连接待测风电机组交流回路电压输出端子。
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