CN104297676A - 一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统，该方法包括：监测所述断路器的开关状态；在监测到开关状态发生变化时，对断路器的开关次数进行计数；比较开关次数与第一预设阈值；在开关次数大于或者等于第一预设阈值时，生成对断路器进行更换备件的第一预警信号。本发明实施例可以对断路器进行维护预警，并可以使断路器的维护更具针对性，减少发电量损失，提高整个风电场收益。

Description

一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统。

背景技术

MW级风力发电全功率变流器(以下简称为“变流器”)的电气主回路包括网侧断路器和机侧断路器，断路器的电气寿命约为9000次(开关操作)，机械寿命约为20000(开关操作)。现有技术中由于MW级风力发电机组(以下简称为“发电机组”)存在的多种故障停机会导致断路器进行相应的开关操作。此外，由于发电机组所处环境的特殊性和复杂性，因此有必要对发电机组进行定期的维护和及时的检查清理等措施。现有技术由于对断路器维护的时间较长，致使发电量损失严重，进一步降低了风电场的收益。

发明内容

本发明实施例提供了一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统，可以对发电机组的备件预警进行有效的预估，有助于提高风电机组运维工作的计划性。

本发明的实施例采用如下技术方案：

一种风力发电机组的断路器监测方法，该方法包括如下步骤：

监测所述断路器的开关状态；

在监测到所述开关状态发生变化时，对所述断路器的开关次数进行计数；

比较所述开关次数与第一预设阈值；

在所述开关次数大于或者等于所述第一预设阈值时，生成需要对所述断路器更换备件的第一预警信号。

一种风力发电机组的断路器监测装置，该装置包括：

监测模块，用于监测所述断路器的开关状态；

计数模块，用于在所述检测模块监测到所述开关状态发生变化时，对所述断路器的开关次数进行计数；

第一比较模块，用于比较所述开关次数与第一预设阈值；

第一信号生成模块，用于在所述开关次数大于或者等于所述第一预设阈值时，生成需要对所述断路器更换备件的第一预警信号。

一种风力发电机组的断路器监测系统，该系统包括：主控制器、变流器、断路器，所述变流器中设置有上述技术方案所述的断路器监测装置；

所述主控制器，用于向所述变流器发送用于监测所述断路器的开关状态的命令消息；

所述断路器监测装置，用于在所述变流器的控制下根据所述命令消息执行上述技术方案所述的断路器监测方法，将所述第一预警信号发送给所述主控制器；

所述主控制器，还用于根据所述第一预警信号提示所述断路器需要更换备件。

一种风力发电机组的断路器监测系统，该系统包括：主控制器、变流器、断路器，所述主控制器中设置有上述技术方案所述的断路器监测装置；

所述主控制器，用于向所述变流器发送用于监测所述断路器的开关状态的命令消息；

所述变流器，用于根据所述命令消息向所述主控制器返回所述断路器的开关状态；

所述断路器监测装置，用于在所述主控制器下的控制下执行上述技术方案所述的断路器监测方法；

所述主控制器，还用于根据所述第一预警信号提示所述断路器需要更换备件。

本发明实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统，通过监测断路器的开关状态，在监测到开关状态发生变化时对断路器的开关次数进行计数，当开关次数大于或者等于第一预设阈值时，生成需要对断路器更换备件的第一预警信号，实现了对断路器进行维护预警，并可以使断路器的维护更具针对性，从而减少了发电量损失，提高了整个风电场收益。

附图说明

图1为本发明实施例所适用的发电机组的拓扑图。

图2为本发明一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法的流程示意图；

图3为本发明又一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法的流程示意图；

图4为本发明一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测装置的结构示意图；

图5为本发明又一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测装置的结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测系统的结构示意图；

图7为本发明又一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测系统的结构示意图。

附图标号说明：

10-发电机组；11-发电机；12-机侧断路器；13-变流器；14-网侧断路器；15-电网；30-断路器监测装置；31-监测模块；32-计数模块；33-第一比较模块；34-第一信号生成模块；35-第二比较模块；36-第二信号生成模块；37-阈值获取模块；51-主控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统进行详细描述。

图1为本发明实施例所适用的发电机组的拓扑图，如图1所示，发电机组10包括：发电机11、机侧断路器12、变流器13、网侧断路器14、电网15；其中，机侧断路器12连接在发电机11与变流器13之间，网侧断路器14连接在变流器13与电网15之间。本发明实施例中所示的发电机组10是为了凸出本发明实施例而示意的，本领域技术人员可以理解的是，发电机组10还有其它能够使得发电机组正常运行的器件，本发明实施例在此不详述。

实施例一：

图2为本发明一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法的流程示意图；本发明实施例结合图1所示的发电机组的拓扑图进行说明，如图2所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤101：监测断路器的开关状态。

步骤102：在监测到开关状态发生变化时，对断路器的开关次数进行计数。

步骤103：比较开关次数与第一预设阈值。

步骤104：在开关次数大于或者等于第一预设阈值时，生成需要对断路器更换备件的第一预警信号。

在一个实施例中，断路器可以为如图1所示的机侧断路器或者网侧断路器。在一个实施例中，第一预设阈值可以根据风电机组的运行情况或者断路器的型号设定，在一个实施例中，第一预设阈值可以为9000。

本发明实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法，通过监测断路器的开关状态，在监测到开关状态发生变化时对断路器的开关次数进行计数，当开关次数大于或者等于第一预设阈值时，生成需要对断路器更换备件的第一预警信号，实现了对断路器进行维护预警，并可以使断路器的维护更具针对性，从而减少了发电量损失，提高了整个风电场收益；此外，由于及时更换断路器的备件，可以避免断路器由于接触电阻大导致的发热问题，进一步延长了发电机组中储能机构的使用寿命，对确保发电机组中的保护单元无故障有积极的作用。

在上述实施例一中，若通过开关次数监测到需要更换断路器，则在更换断路器之后，对第一预设阈值进行清零，并根据更换后的断路器的类型和运行环境重新确定第一预设阈值。

实施例二：

图3为本发明又一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测方法的流程示意图；本发明实施例结合图1所示的发电机组的拓扑图进行说明，如图3所示，在上述图2所示实施例的技术方案和有益技术效果的基础上，本发明实施例包括如下步骤：

步骤201：监测断路器的开关状态，执行步骤202。

在步骤201中，可以通过变流器监测断路器的开关状态。

步骤202：监测开关状态是否发生变化，若是，执行步骤203，若否，重新执行步骤201。

在步骤202中，开关状态包括断路器的开操作和合操作，即本发明实施例对断路器的开合操作次数均进行记录。

步骤203：对断路器的开关次数进行计数，执行步骤204。

步骤204：比较开关次数与第一预设阈值，执行步骤205。

在步骤204中，若开关次数为Counter，第一预设阈值Lifetime可以根据风电机组的运行情况或者断路器的型号设定，在一个实施例中，第一预设阈值Lifetime可以为9000；进一步地，在一个实施例中，可以通过主控制器的人机界面获取第一预设阈值Lifetime。

步骤205：确定开关次数是否大于或者等于第一预设阈值，若是，即，Counter≧Lifetime，执行步骤206，若否，即Counter<Lifetime，执行步骤207。

步骤206：生成需要对断路器更换备件的第一预警信号，执行步骤210。

步骤207：比较开关次数与第二预设阈值，执行步骤208。

在步骤207中，第二预设阈值Num可以根据风电机组的运行情况或者断路器的型号设定，在一个实施例中，第二预设阈值Num可以为1500；进一步地，在一个实施例中，可以通过主控制器的人机界面获取第二预设阈值Num。

步骤208：确定开关次数是否大于或者等于第二预设阈值，若是，即，Counter≧Num，执行步骤209，若否，即Counter<Num，执行步骤210。

步骤209：生成需要对断路器进行维护的第二预警信号，执行步骤210。

步骤210、对开关次数累加1，重新执行步骤201。

在步骤210中，将Counter＝Counter+1，从而对断路器进行下一轮的动作监控。

通过上述步骤203-步骤209，先对断路器的开关次数是否达到寿命期限进行判断，如果达到寿命期限则提醒更换备件，如果未达到寿命期限，则进一步判断是否达到维护预警条件，在达到对断路器进行维护的情况下，对断路器进行维护，从而提高了维护人员对每台风力发电机组的断路器使用情况的了解，通过及时的维护和备件准备，延长断路器使用寿命，进一步提高备件准备的计划性。

进一步地，在上述实施例一和实施例二的基础上，若按照上述第一预警信号与第二预警信号进行了相应的出现损坏进行更换或者维护后，可以对开关次数进行清零，对更换或者维护后的断路器按照上述实施例一中的步骤101-步骤104或者实施例二中的步骤201-步骤209重新监测断路器的开关状态。

在上述实施例二中，若通过开关次数监测到需要更换断路器，则在更换断路器之后，对第一预设阈值进行清零，并根据更换后的断路器的类型和运行环境重新确定第一预设阈值。同样地，若通过开关次数监测到需要维护断路器，则在维护断路器之后，对第二预设阈值进行清零，并根据维护后的断路器的运行状态重新确定第二预设阈值。

实施例三：

图4为本发明一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测装置的结构示意图，如图4所示，本发明实施例中的断路器监测装置30包括：

监测模块31，用于监测断路器的开关状态；

计数模块32，用于在检测模块监测到开关状态发生变化时，对断路器的开关次数进行计数；

第一比较模块33，用于比较开关次数与第一预设阈值；

第一信号生成模块34，用于在开关次数小于第一预设阈值时，生成需要对断路器更换备件的第一预警信号。

本发明实施例提供的风力发电机组的断路器监测装置的有益技术效果可以参考上述实施例一的有益技术效果，此处不再详述。

实施例四：

图5为本发明又一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测装置的结构示意图，如图5所示，在上述实施例三的技术方案与有益技术效果的基础上，该装置还包括：

第二比较模块35，用于在开关次数小于第一预设阈值时，比较所述开关次数与第二预设阈值；

第二信号生成模块36，用于在开关次数小于第二预设阈值时，生成需要对断路器进行维护的第二预警信号。

阈值获取模块37，用于通过主控制器的人机界面获取第一预设阈值、第二预设阈值。

本发明实施例提供的风力发电机组的断路器监测装置的有益技术效果可以参考上述实施例二的有益技术效果，此处不再详述。

实施例五：

图6为本发明一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测系统的结构示意图，本发明实施例结合图1所示的发电机组10进行示例性说明，如图6所示，本发明实施例包括：主控制器51、变流器13、断路器(机侧断路器12、网侧断路器14)，变流器13中设置有实施例三或者实施例四提供的断路器监测装置30。本发明实施例以图1所示的机侧断路器12进行示例性说明。

其中，主控制器51向变流器13发送用于监测断路器12的开关状态的命令消息；在变流器13的控制下断路器监测装置30根据该命令消息执行实施例一或者实施例二提供的断路器监测方法，将第一预警信号发送给主控制器51；主控制器51根据第一预警信号提示所述断路器需要更换备件。

通过变流器13中的断路器监测装置30对机侧断路器12的开关状态进行监测，具体可以由变流器13中的控制器记录机侧断路器12开关次数，实现了依据机侧断路器12的开关次数对机侧断路器12进行维护预警，从而使机侧断路器12的维护更具针对性，从而减少了发电量损失，提高了整个风电场收益；同理，还可以由变流器13中的控制器记录网侧断路器14的开关次数，实现对对网侧断路器14的开关状态的监测，使网侧断路器14的维护更具针对性，从而减少了发电量损失，提高了整个风电场收益。此外，由于能够及时更换机侧断路器12和网侧断路器14的备件，从而避免了机侧断路器12和网侧断路器14由于接触电阻大导致的发热问题，进一步延长了发电机组中储能机构的使用寿命，对确保发电机组10中的保护单元无故障有积极的作用。

进一步地，在上述实施例五中，如果开关次数小于第一预设阈值，断路器监测装置30比较开关次数与第二预设阈值；如果开关次数大于或者等于所述第二预设阈值，生成对断路器进行维护的第二预警信号，将所述第二预警信号发送给所述主控制器。在达到对断路器进行维护的情况下，对机侧断路器12和网侧断路器14进行维护，提高了维护人员对每台发电机组10的断路器使用情况的了解，通过及时的维护和备件准备，延长了机侧断路器12和网侧断路器14使用寿命，进一步提高了备件准备的计划性。

进一步地，在上述实施例五中，主控制器51还用于通过远程控制的方式向断路器监测装置30发送第一预设阈值和第二预设阈值，断路器监测装置30会根据收到的第一预设阈值和第二预设阈值对当前的第一预设阈值和第二预设阈值进行更新。当断路器的型号发生变化或者风机运行环境变化需要对第一预设阈值和第二预设阈值进行更新时，通过远程的方式对第一预设阈值和第二预设阈值进行更新，无需维护人员监控发电机组10，提高了监测断路器的自动化程度。

实施例六：

图7为本发明又一个实施例提供的风力发电机组的断路器监测系统的结构示意图，本发明实施例结合图1所示的发电机组10进行示例性说明，如图7所示，本发明实施例包括：主控制器51、变流器13、断路器(机侧断路器12、网侧断路器14)，主控制器51中设置有上述实施例三或实施例四提供的断路器监测装置30；本发明实施例以断路器具体为图1所示的机侧断路器12为例进行示例性说明。

主控制器51向变流器13发送用于监测断路器的开关状态的命令消息；变流器13根据该命令消息向主控制器51返回机侧断路器12的开关状态；在主控制器51的控制下，断路器监测装置30执行上述实施例一或者实施例二提供的断路器监测方法；主控制器51根据第一预警信号提示网侧断路器14需要更换备件。

通过主控制器51中的断路器监测装置30对机侧断路器12的开关状态进行监测，实现了依据机侧断路器12的开关次数对机侧断路器12进行维护预警，从而使机侧断路器12的维护更具针对性，从而减少了发电量损失，提高了整个风电场收益；同理，还可以通过本发明实施例对网侧断路器14的开关状态进行监测，使网侧断路器14的维护更具针对性，从而减少了发电量损失，提高了整个风电场收益。此外，由于能够及时更换机侧断路器12和网侧断路器14的备件，从而避免了机侧断路器12和网侧断路器14由于接触电阻大导致的发热问题，进一步延长了发电机组中储能机构的使用寿命，对确保发电机组10中的保护单元无故障有积极的作用。

进一步地，在上述实施例六中，如果开关次数小于第一预设阈值，断路器监测装置30还用于比较开关次数与第二预设阈值；如果开关次数大于或者等于第二预设阈值，生成对断路器进行维护的第二预警信号。通过将开关次数与第一预设阈值进行比较，可以实现对断路器的开关次数是否达到寿命期限进行判断，如果达到寿命期限则提醒更换备件，如果未达到寿命期限，则可以通过将开关次数与第二预设阈值进行比较，进一步判断是否达到维护预警条件，在达到对断路器进行维护的情况下，对断路器进行维护，从而提高了维护人员对每台风力发电机组的断路器使用情况的了解，通过及时的维护和备件准备，延长断路器使用寿命，进一步提高备件准备的计划性。

进一步地，在上述实施例六中，主控制器51通过人机界面的方式对第一预设阈值和第二预设阈值进行更新；通过人机界面的方式对第一预设阈值和第二预设阈值进行更新，可以使维护人员很直观的控制第一预设阈值和第二预设阈值，方便维护人员的操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种风力发电机组的断路器监测方法，其特征在于，所述方法包括：

监测所述断路器的开关状态；

在监测到所述开关状态发生变化时，对所述断路器的开关次数进行计数；

比较所述开关次数与第一预设阈值；

在所述开关次数大于或者等于所述第一预设阈值时，生成需要对所述断路器更换备件的第一预警信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述开关次数小于所述第一预设阈值时，比较所述开关次数与第二预设阈值；

在所述开关次数大于或者等于所述第二预设阈值时，生成需要对所述断路器进行维护的第二预警信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过人机界面获取所述第一预设阈值、所述第二预设阈值。

4.一种风力发电机组的断路器监测装置，其特征在于，所述装置包括：

监测模块，用于监测所述断路器的开关状态；

计数模块，用于在所述检测模块监测到所述开关状态发生变化时，对所述断路器的开关次数进行计数；

第一比较模块，用于比较所述开关次数与第一预设阈值；

第一信号生成模块，用于在所述开关次数大于或者等于所述第一预设阈值时，生成需要对所述断路器更换备件的第一预警信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二比较模块，用于在所述开关次数小于所述第一预设阈值时，比较所述开关次数与第二预设阈值；

第二信号生成模块，用于在所述开关次数大于或者等于所述第二预设阈值时，生成需要对所述断路器进行维护的第二预警信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

阈值获取模块，用于通过人机界面获取所述第一预设阈值、所述第二预设阈值。

7.一种风力发电机组的断路器监测系统，其特征在于，所述系统包括：主控制器、变流器、断路器，所述变流器中设置有上述权利要求4所述的断路器监测装置；

所述主控制器，用于向所述变流器发送用于监测所述断路器的开关状态的命令消息；

所述断路器监测装置，用于在所述变流器的控制下根据所述命令消息执行上述权利要求1所述的断路器监测方法，将所述第一预警信号发送给所述主控制器；

所述主控制器，还用于根据所述第一预警信号提示所述断路器需要更换备件。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述断路器监测装置，还用于在所述开关次数小于所述第一预设阈值时，比较所述开关次数与第二预设阈值，并在所述开关次数大于或者等于所述第二预设阈值时，生成对所述断路器进行维护的第二预警信号，将所述第二预警信号发送给所述主控制器。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述主控制器，还用于通过远程控制的方式向所述断路器监测装置发送所述第一预设阈值和所述第二预设阈值；

所述断路器监测装置，还用于根据所述主控制器发送的所述第一预设阈值和所述第二预设阈值对所述第一预设阈值和所述第二预设阈值进行更新。

10.一种风力发电机组的断路器监测系统，其特征在于，所述系统包括：主控制器、变流器、断路器，所述主控制器中设置有上述权利要求4所述的断路器监测装置；

所述主控制器，用于向所述变流器发送用于监测所述断路器的开关状态的命令消息；

所述变流器，用于根据所述命令消息向所述主控制器返回所述断路器的开关状态；

所述断路器监测装置，用于在所述主控制器下的控制下执行上述权利要求1所述的断路器监测方法；

所述主控制器，还用于根据所述第一预警信号提示所述断路器需要更换备件。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述断路器监测装置，还用于在所述开关次数小于所述第一预设阈值时，比较所述开关次数与第二预设阈值，并在所述开关次数大于或者等于所述第二预设阈值，生成对所述断路器进行维护的第二预警信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，

所述主控制器，还用于通过人机界面的方式对所述第一预设阈值和所述第二预设阈值进行更新。