CN103605080A - 风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，包括：变桨系统蓄电池组与变桨系统内部PLC控制器连接，所述PLC控制器连接上位机；首先通过上位机测量变桨系统蓄电池组的性能参数，根据蓄电池电压降落和容量的关系报表判断蓄电池组的性能参数是否满足使用要求，最后根据判断结果识别出单体故障蓄电池并更换。本发明有益效果：在风机吊装前判断蓄电池性能，及时进行更换以免在吊装后不久发生电池需要更换的现象，避免了停机更换电池造成的发电量损失和人力成本。

Description

风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组变桨系统的电池后备电源检测方法。

背景技术

目前变速变桨已经成为风力发电机组主要控制方式，变桨系统可以在额定风速以上，控制风力发电机组的叶片节距角随风速的大小进行自动调节。一方面减少风力对风机的冲击，同时保证发电机功率输出的稳定，获取最大的能量。

然而，在大风或者突然断电情况下，变桨系统必须依靠后备电源的电量驱动电机，以保证机组的安全，后备电源电量不足或者损坏将会造成严重后果。根据统计，风电行业变桨系统电池后备电源主要采用铅酸蓄电池，寿命一般在2年左右，普遍采用风力发电机组发电运行后监测蓄电池电压和定检的方式来判断蓄电池的性能，但对于风场安装前长时间存放的变桨系统，会存在机组运行不久就需要更换蓄电池的现象，而且蓄电池老化后的电压正常并不能说明其容量的正常；能否及时有效的检测蓄电池的性能对风力发电机组的安全运行和经济效益具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种针对在风机吊装前经过长时间存放的变桨系统后备电源的性能测试方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，包括：将变桨系统PLC控制器连接到上位机；首先通过上位机测量变桨系统在顺桨动作时蓄电池组的电压和电流参数，形成蓄电池组电压降落和容量的关系报表；所述报表与蓄电池组压降与容量标准表对比，初步判断蓄电池组是否正常；测量初步判断结果中不正常的蓄电池组中单体电池的内阻，最终筛选出不正常的单体蓄电池。

检测方法的具体流程为：

第一步：连接变桨系统蓄电池组与变桨系统内部PLC控制器，建立上位机与风力发电机组变桨系统PLC控制器的通讯，设置上位机运行时的扫描周期并读取目前变桨系统蓄电池组的电压和电流参数。

第二步：对变桨系统蓄电池组进行充电操作，使蓄电池组均达到浮充状态。

第三步：断开变桨系统外接供电电源，变桨系统在后备电源的带动下，进行顺桨动作。

第四步：记录上位机中当前蓄电池组的电压和电流参数数值，直至提示变桨系统蓄电池组电压不足，断开上位机与PLC控制器的通讯。

第五步：将上述上位机测量到的变桨系统顺桨动作时蓄电池的电压压降和电流生成蓄电池组电压和容量的关系报表；主要采用瞬时电压法，计算公式为：

$F=\frac{\mathrm{Vc}-\mathrm{Vb}}{\mathrm{Va}-\mathrm{Vb}}\underset{0}{\overset{\mathrm{\Δt}}{\∫}}\mathrm{idt}$

其中，F为容量，Vc为测量电压，Va为充满电时的电池组电压，Vb为放电结束后的蓄电池组电压，i为蓄电池组电流。

第六步：将上述报表与蓄电池组压降与容量标准表做对比，判断目前测得的数值是否在允许的范围内；如果在任意同一时刻测量报表中的容量小于标准报表中容量的80%，则认为不再允许范围内。

如果在允许的范围内，表明蓄电池组正常，完成机组吊装；如果不在允许的范围内，则需要进一步测试判定。

第七步：针对上述不正常的蓄电池组，首先通过蓄电池组外观识别单体故障蓄电池。

第八步：对于外观良好的蓄电池，分别测试单体蓄电池的内阻，如果单体蓄电池的内阻低于其出厂内阻的150%，则认为正常；如果单体蓄电池的内阻超过其出厂内阻的150%，则需要进行更换。

所述上位机为工控机或便携式笔记本电脑。

所述上位机实时记录蓄电池组的各种参数数据，并将数据拟合成曲线。

所述蓄电池组压降与容量标准表为由蓄电池厂家提供的蓄电池组出厂时的放电曲线。

本发明的有益效果是：

1.在风机吊装前判断蓄电池性能，及时进行更换以免在吊装后不久发生电池需要更换的现象，避免了停机更换电池造成的发电量损失和人力成本。

2.单体蓄电池故障使其接受充电的能力不足，导致其所在整组电池对于充电的接受能力不同以致欠充电、过充电现象。整组电池中部分电池处于一直“吃不饱”的状态；整组电池中部分电池不得不接受高电压充电，从而出现过充，处于一直“撑饱了”。长期的欠充与过充，是导致电池损坏加速。提前发现并更换故障单体蓄电池，有利于电池组整体的寿命。

3.本方法采用变桨系统本身架构，利用其内置PLC控制器，无需更改原有变桨系统架构和增加设备。

4.本方法易于操作，不受场地限制。

5.风场吊装后调试完成前，需要利用蓄电池组将变桨调整至顺桨位置，提前测试蓄电池组的性能，会避免无法顺桨的危险性。

附图说明

图1为本发明变桨系统的后备电源检测原理图；

图2为本发明变桨系统的后备电源检测方法流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示原理框图，当进行变桨动作时，1号、2号和3号蓄电池组的性能参数分别通过变桨系统自有的传感器和通讯线路传至变桨系统PLC控制器，变桨系统PLC控制器再通过通讯的方式将所有采集到的参数传至上位机。

如图2所示，为一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法的流程：

第一步、连接变桨系统蓄电池组与变桨系统内部PLC控制器，连接所述变桨系统PLC控制器和上位机的工作电源。

第二步、建立上位机与变桨系统PLC控制器的通讯，读取目前变桨系统蓄电池组的电压和电流等参数。

第三步、对变桨系统蓄电池进行充电操作，使蓄电池组均达到浮充状态。

第四步、在上位机上运行测试程序，设置扫描周期并能成功读取当前参数。

第五步、断开变桨系统外接供电电源，变桨系统将在变桨系统后备电源的带动下，进行顺桨动作。顺桨是指桨叶朝叶片升力最小的方向进行的动作。

第六步、观察上位机中记录的参数数值和曲线，直至提示变桨系统蓄电池电压不足。

第七步、断开上位机与变桨系统通讯。

第八步、将上述上位机测量到的变桨系统顺桨动作时蓄电池组的电压压降和电流生成蓄电池组电压和容量的关系报表；主要采用瞬时电压法，计算公式为：

$F=\frac{\mathrm{Vc}-\mathrm{Vb}}{\mathrm{Va}-\mathrm{Vb}}\underset{0}{\overset{\mathrm{\Δt}}{\∫}}\mathrm{idt}$

其中，F为蓄电池组容量，Vc为蓄电池组测量电压，Va为蓄电池组充满电时的电压，Vb为蓄电池组放电结束后的电压，i为蓄电池组电流。

第九步、将上述关系报表与蓄电池组压降与容量标准表做对比，判断测得的数值是否在允许范围内；如果在任意同一时刻测量得到的关系报表中蓄电池组容量小于标准表中蓄电池组容量的80%，则认为不再允许范围内。

如果在范围内，表明1-3号蓄电池组均正常，可以继续使用，完成机组吊装；如不在范围内，则需要进一步测试判定。

第十步、针对有问题的蓄电池组，首先通过观察是否有鼓包、漏液、粘连等方式，识别单体故障蓄电池。

第十一步、外观良好的蓄电池组，则需要通过电池内阻仪分别测试电池组中单体电池的内阻，如果单体蓄电池的内阻低于其出厂内阻的150%，则认为其可以使用；如果超过出厂内阻的150%，则认为电池老化严重，需要进行更换。

第十二步、根据之前的测量结果，提前采购并更换蓄电池组，以达到吊装机组后长时间完好运行的目的，也保证了吊装工作的顺利的进行。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，其特征是，包括：将变桨系统PLC控制器连接到上位机；首先通过上位机测量变桨系统在顺桨动作时蓄电池组的电压和电流参数，形成蓄电池组电压降落和容量的关系报表；所述报表与蓄电池组压降与容量标准表对比，初步判断蓄电池组是否正常；测量初步判断结果中不正常的蓄电池组中单体电池的内阻，最终筛选出不正常的单体蓄电池。

2.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，其特征是，检测方法的具体流程为：

第一步：建立上位机与风力发电机组变桨系统PLC控制器的通讯，设置上位机运行时的扫描周期并读取目前变桨系统蓄电池组的电压和电流参数；

第二步：对变桨系统蓄电池组进行充电操作，使蓄电池组均达到浮充状态；

第三步：断开变桨系统外接供电电源，变桨系统在后备电源的带动下，进行顺桨动作；

第四步：记录上位机中当前蓄电池组的参数数值，直至提示变桨系统蓄电池组电压不足，断开上位机与PLC控制器的通讯；

第五步：将上述上位机测量到的变桨系统顺桨动作时蓄电池组的电压压降和电流生成蓄电池组电压和容量的关系报表；具体计算公式为：

$F=\frac{\mathrm{Vc}-\mathrm{Vb}}{\mathrm{Va}-\mathrm{Vb}}\underset{0}{\overset{\mathrm{\Δt}}{\∫}}\mathrm{idt}$

其中，F为蓄电池组容量，Vc为蓄电池组测量电压，Va为蓄电池组充满电时的电压，Vb为蓄电池组放电结束后的电压，i为蓄电池组电流；

第六步：将上述关系报表与蓄电池组压降与容量标准表做对比，判断测得的数值是否在允许范围内；如果在任意同一时刻测量得到的关系报表中蓄电池组容量小于标准表中蓄电池组容量的80%，则认为不再允许范围内；

如果在允许的范围内，表明蓄电池组正常，完成机组吊装；如果不在允许的范围内，则需要进一步测试判定；

第七步：针对上述不正常的蓄电池组，首先通过蓄电池组外观识别单体故障蓄电池；

第八步：对于外观良好的蓄电池，分别测试单体蓄电池的内阻，如果单体蓄电池的内阻低于其出厂内阻的150%，则认为正常；如果单体蓄电池的内阻超过其出厂内阻的150%，则需要进行更换。

3.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，其特征是，所述上位机为工控机或便携式笔记本电脑。

4.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，其特征是，所述上位机实时记录蓄电池组的各种参数数据，并将数据拟合成曲线。

5.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统的后备电源检测方法，其特征是，所述蓄电池组压降与容量标准表为由蓄电池厂家提供的蓄电池组出厂时的放电曲线。

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