CN105610136B - 一种风电机组的双重化电气安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电机组的双重化电气安全系统，包括连接在风电机组变压器的低压侧的低压侧断路器，还包括高压侧保护组件以及分别与高压侧保护组件、低压侧断路器连接的控制系统，高压侧保护组件连接在风电机组变压器的高压侧；控制系统在检测到有电气故障发生时，根据故障类型控制高压侧保护组件、低压侧断路器在被触发前动作，以对应断开风电机组的高压侧电路、低压侧电路。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、能够实现双重的电气保护功能且安全性能高、保护范围大的优点。

Description

一种风电机组的双重化电气安全系统

技术领域

本发明涉及风电机组电气安全技术领域，尤其涉及一种风电机组的双重化电气安全系统。

背景技术

电力系统中对于重要节点或高价值设备，需实施双重的电气安全保护。双重保护系统即是要求安全电器存在失效而失去保护功能时，存在两套保护系统使得同时失效的可能性大大减小，从而通过配置两套电气安全系统，可以将电气故障对重要节点或高价值设备造成的损失减少到最低。

目前风电机组的电气保护系统通常是由单保护结构构成，单保护结构的电气保护系统易失效而造成无法执行保护，保护级别以及保护范围均受限，而随着风电机组单机容量的不断增大，单机的价值也越来越高，相应的电气故障导致风机烧毁而造成损失已不能接受。在风电机组的电气保护系统中引入双重化的保护结构，则可以有效降低保护系统失效的可能性，提高保护级别以及保护范围。目前风力发电机组中采用双重保护系统主要包括两类：一类是是将双重保护系统均设置于低压侧，该类保护系统使得保护范围也仅限于低压侧的系统，因而依然无法实现高级别、保护范围广的电气保护；另一类是国外针对2MW、3MW以上机组设计的双重保护系统，在低压侧和高压侧均配备电气保护系统，但由于我国主流使用的为1.5/2MW机组，与2MW、3MW以上机组具有较大的差别。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能够实现双重的电气保护功能且安全性能高、保护范围大的风电机组的双重化电气安全系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种风电机组的双重化电气安全系统，包括连接在风电机组变压器的低压侧的低压侧断路器，其特征在于：还包括高压侧保护组件以及分别与所述高压侧保护组件、低压侧断路器连接的控制系统，所述高压侧保护组件连接在所述风电机组变压器的高压侧；所述控制系统在检测到有电气故障发生时，根据故障类型控制所述高压侧保护组件、低压侧断路器在被触发前动作，以对应断开风电机组的高压侧电路、低压侧电路。

作为本发明的进一步改进：所述高压侧保护组件为高压熔断器、具有电气开断功能的负荷开关、具有电气开断功能的熔断器组合开关、高压断路器中的一种。

作为本发明的进一步改进：所述低压侧断路器具体设置在所述风电机组变压器内的低压侧，或所述低压侧断路器具体设置在塔基、塔筒、机舱或变流器柜内。

作为本发明的进一步改进：所述低压侧断路器的控制端还连接至风电机组自用电回路。

作为本发明的进一步改进：还包括连接在风电机组自用电回路中的自用电保护组件，所述自用电保护组件与所述控制系统连接。

作为本发明的进一步改进：所述自用电保护组件连接在风电机组的辅助供电变压器的原边侧或副边侧。

作为本发明的进一步改进：所述自用电保护组件为断路器、具有电气开断功能的负荷开关以及与具有电气开断功能的熔断器组合开关中的一种。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明风电机组的双重化电气安全系统，在高压侧以及低压侧分别设置保护结构，能够实现高压侧与低压侧的宽范围电气安全保护，同时结合控制系统构成双重化电气安全结构，具有双重的电气安全保护功能，控制系统在有故障发生时，而电气安全保护系统还未被触发动作之前，控制高压侧保护组件、低压侧断路器动作断开电路，大大提高了电气保护系统的安全保护等级，可以达到预防潜在故障发生的功能；且由于事先切断了可能诱发故障的电路，可以在故障发展初期即按要求切断对应电气线路，保障风电机组的电气安全，有效预防和阻止故障的进一步发生；

2）本发明风电机组的双重化电气安全系统中低压侧断路器进一步还连接至风电机组自用电回路，从而在可以同时控制风机电能向电网传输线路、以及风电机组自用电回路的开断，保证风电机组变压器低压侧的电气安全；

3）本发明风电机组的双重化电气安全系统进一步包括自用电保护组件，通过自用电保护组件控制风电机组自用电回路的闭合和断开，实现风机低压侧的风电机组自用电回路电压等级的保护功能，从而进一步提高风电机组电气安全系统的安全性能，同时增加保护范围。

附图说明

图1是本发明实施例1中风电机组的双重化电气安全系统的结构示意图。

图2是本发明实施例2中第一种风电机组的双重化电气安全系统的结构示意图。

图3是本发明实施例2中第二种风电机组的双重化电气安全系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例风电机组的双重化电气安全系统包括连接在风电机组变压器的低压侧的低压侧断路器B，还包括高压侧保护组件A以及分别与高压侧保护组件A、低压侧断路器B连接的控制系统，高压侧保护组件A连接在风电机组变压器的高压侧；控制系统在检测到有电气故障发生时，根据故障类型控制高压侧保护组件A、低压侧断路器B在被触发前动作，以对应断开风电机组的高压侧电路、低压侧电路。本实施例控制系统具体采用风电机组的主控系统，当然也可以根据实际需求采用风机变流器控制系统等，控制系统的具体控制策略可根据实际需求设置及调整。

风电机组主要有3种电压等级，分别为：变压器（箱变）高压侧、变压器低压侧用于传输风机电能的电压等级以及风机自用电系统的电压等级，其中变压器高压侧的电压等级为10kv、20kv以及35kv等，变压器低压侧用于传输风机电能的电压等级通常为480Vac、620Vac、690Vac、1000Vac等，风机自用电的电压等级通常为400Vac以及230Vac等。变压器低压侧与高压侧或低压侧中不同电压等级之间作为同一个电气系统的一部分，彼此会相互影响，其中一个位置处的故障可能引发电压系统其它位置受到损害或诱发短路，而引起次生灾害。

本实施例将电力系统双重化的思想引入风电机组的电气系统中，在不增加成本的情况下，由控制系统将机组的电气保护系统的安全级别扩展到最高。在高压侧以及低压侧分别设置保护结构，能够实现高压侧与低压侧的宽范围电气安全保护，同时结合控制系统构成双重化电气安全结构，具有双重的电气安全保护功能，当系统检测到有故障发生时，而高压侧保护组件A、低压侧断路器B的电气安全保护系统还未被触发动作之前，通过控制系统来控制高压侧保护组件A、低压侧断路器B动作断开电路，大大降低了电气保护系统失效的可能性，从而提高了电气保护系统的安全保护等级，可以达到预防潜在故障发生的功能；且由于事先切断了可能诱发故障的电路，可以在故障发展初期即按要求切断对应电气线路，保障风电机组的电气安全，有效预防和阻止故障的进一步发生。本实施例控制系统可以根据实际需求设置控制高压侧保护组件A、低压侧断路器B动作的故障类型，例如可能导致较大危害的故障等。

本实施例中，高压侧保护组件A为高压熔断器、具有电气开断功能的负荷开关、具有电气开断功能的熔断器组合开关、高压断路器中的一种，可根据实际需求进行选取其他具有电气开断功能的开关器件。

本实施例中，低压侧断路器B具体设置在风电机组变压器内的低压侧，或低压侧断路器B具体设置在塔基、塔筒、机舱或变流器柜内。低压侧断路器B位于风电机组变压器的低压侧，即处于机电能向电网传输线路中，以控制电能向电网传输线路的闭合或断开，低压侧断路器B的具体设置位置则可以位于风电机组变压器（箱变）、塔基、或变流器柜中，还可以位于塔筒的其它位置或位于机舱内。

本实施例中，高压侧保护组件A、低压侧断路器B通过电缆、光纤或无线通信连接控制系统，当发生指定故障时，控制系统根据故障类型发送控制信号至高压侧保护组件A、低压侧断路器B，使高压侧保护组件A、低压侧断路器B执行跳闸，从而断开电路。

实施例2：

如图2、3所示为本实施例风电机组的双重化电气安全系统的结构，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中低压侧断路器B的控制端还连接至风电机组自用电回路，以及还包括连接在风电机组自用电回路中的自用电保护组件C，自用电保护组件C与控制系统连接。低压侧断路器B的控制端通过连接至风电机组自用电回路，可以同时控制风机电能向电网传输线路、以及风电机组自用电回路的开断。通过自用电保护组件C控制风电机组自用电回路的闭合和断开，则可以实现风机低压侧的风电机组自用电回路电压等级的保护功能。

本实施例中，自用电保护组件C通过电缆、光纤或无线通信与控制系统连接，通过控制系统来控制自用电保护组件C动作，以控制风电机组自用电回路的闭合、断开。如图2、3所示，自用电保护组件C具体可连接在风电机组的辅助供电变压器的高压侧或低压侧，

本实施例中，自用电保护组件C可以为断路器，或具有电气开断功能的负荷开关，或具有电气开断功能的熔断器组合开关，也可以根据实际需求选用其他具有电气开断功能的开关器件。

本发明上述双重化电气安全系统可应用于双馈、全功率等各种类型的风电机组中，以实现双重化的电气安全保护功能。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种风电机组的双重化电气安全系统，包括连接在风电机组变压器的低压侧的低压侧断路器，其特征在于：还包括高压侧保护组件以及分别与所述高压侧保护组件、低压侧断路器连接的控制系统，所述高压侧保护组件连接在所述风电机组变压器的高压侧；所述控制系统在检测到有电气故障发生时，根据故障类型在所述高压侧保护组件、低压侧断路器在被触发前，控制所述高压侧保护组件、低压侧断路器动作，以对应断开风电机组的高压侧电路、低压侧电路；所述低压侧断路器的控制端还连接至风电机组自用电回路。

2.根据权利要求1所述的风电机组的双重化电气安全系统，其特征在于：所述高压侧保护组件为高压熔断器、具有电气开断功能的负荷开关、具有电气开断功能的熔断器组合开关、高压断路器中的一种。

3.根据权利要求2所述的风电机组的双重化电气安全系统，其特征在于：所述低压侧断路器具体设置在所述风电机组变压器内的低压侧，或所述低压侧断路器具体设置在塔基、塔筒、机舱或变流器柜内。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的风电机组的双重化电气安全系统，其特征在于：还包括连接在风电机组自用电回路中的自用电保护组件，所述自用电保护组件与所述控制系统连接。

5.根据权利要求4所述的风电机组的双重化电气安全系统，其特征在于：所述自用电保护组件连接在风电机组的辅助供电变压器的原边侧或副边侧。

6.根据权利要求5所述的风电机组的双重化电气安全系统，其特征在于：所述自用电保护组件为断路器、具有电气开断功能的负荷开关以及与具有电气开断功能的熔断器组合开关中的一种。