CN108252875A - 一种风电机组超速试验测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电机组超速开关及超速试验测试方法，风电机组的超速试验是风电场管理规范中年年必做的试验。由于风电机组超速会引起机组损坏，业内无法给出超速停机的阀值，为此发明了基于风电机组超速开关及超速试验方法。超速开关电路有结构如图2所示，它是一个单片机最小测试控制系统。单片机可采集风电机组运行数据，计算监控转速阀值，并可按说明书中的超速试验测试方法中的7个步骤，给出超速实验测试报告，确定转速超速的安全上限。

Description

一种风电机组超速试验测试方法

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种风电机组超速试验测试方法。

背景技术

风力发电机组安装容量日趋增多,风电机组运行安全问题已成为风电设备管理者重点关注问题之一,由于不同原因导致出现风电机组超速的现象越来越多，出现了因为超速而导致风力发电机组着火、倒塔等严重事故的发生。为了避免出现由于超速导致的恶性事故，在出现超速时，风电机组检测超速的保护动作必须要正确执行。为了验证风电机组检测超速的保护动作是否完好，必须要进行风电机组的超速试验测试。

现有风电机组的超速保护，包括超速保护模块引起的保护动作和控制器测量到的转速超过保护定值所触发的保护，下文的超速保护是特指前者而不包括后者。

目前现场进行风电机组超速测试，是通过降低超速模块设定的触发超速限值，使发电机升速至超速限值，观察风轮超速模拟开关动作结果、机组停机过程及故障报警状态，由于风电机组超速会引起机组损坏，业内无法给出超速停机的阀值，目前这种测试方法只能称得上是模拟测试，不能够测试到风电机组实际超速的极端工况，另一方面超速停机的阀值设置不恰当，会引起频繁的风机急停动作，每次急停过程中气动刹车以及刹车抱死对正在运转的高速部件造成剧烈的冲击，同时风机突然与电网解列也不利于电网稳定，故现有测试方法存在缺陷。

如何能创设一种以风电场实践为其检验标准的新的风电机组超速测试方法，是当前业界急需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种解决业内业内无法给出超速停机阀值的问题，同时是试验结果更接近于风电场实际运行工况的超速试验方法。

为解决上诉技术问题，本发明一种风电机组超速试验方法，所述方法步骤为：

(1)收集现场风电机组的运行数据,包括各风电机组电能参数、扭矩、转速、电压波动及闪变、谐波、温度、油压、振动与噪声等；

(2)根据上述数据，通过计算，获取发电机运行转速阀值；

(3)校核历史运行最高转速的差值，求出阀值系数；

(4)在历史最高的转速下，设定超速试验上限，确定转速传感器的完好；

(5)检查安全链路完好，将超速安全元素可靠串入安全链中；

(6)在低于10m/s风速下，起动机组，机组并网后，强制变流甩负荷，观察机组超速停机过程，记录超速期间的所有数据，包括各风电机组电能参数、扭矩、转速、电压波动及闪变、谐波、温度、油压、振动与噪声等；

(7)给出分析报告。

为实现以上方案发明如图2所示测控系统，它由模拟输入芯片-P3、脉冲输入芯片-P2的端口送进单片机-U1、转速脉冲输入芯片-U2、程序下载端口-P1、键盘输入接口-P3组成。它可手动输入数据也可下载修改程序，根据风电机组的参数修改设计转速安全参数和计算安全阈值，可以完成以上所述的7个步骤所对应的功能。

采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：

本发明通过设定发电机历史最高转速为超速试验上限，在风电机组上实际测试了超速的极端工况，不仅验证了安全链超速模块功能的有效性，还验证了在历史最高转速差值校核通过的情况下，设定最高转速为超速试验阀值，风力发电机组能够安全停机，并且发电机组各部件无永久性变形，同时不产生妨碍机组正常运行的其他缺陷，让风电机组超速停机阀值的设定更为合理。

附图说明

图1：一种风力发电机组超速试验方法的流程图。

图2：超速监控开关结构电路图。

具体实施方式

本发明一种风电机组超速试验方法，是在获取发电机历史最高转速，并将其设定为超速模块的超速阀值的基础上，使风力发电机组在低10m/s风速下，起动机组，机组并网后，强制变流甩负荷，令巨大的剩余能量使机组转速迅速上升，观察安全链是否报出超速故障，风电机组是否快速停机，进而判定安全链模块超速检测功能是否有效，同时记录风力发电机组的电能参数、扭矩、转速、电压波动及闪变、谐波、温度、油压、振动与噪声等，分析风力发电机组的极限状态是否超出其设计范围。

参照附图1所示，本发明一种风电机组超速试验测试方法，具体测试步骤如下：

1、在风力发电机组处于维护状态下，使风轮的机械锁定装置可靠锁定，依次对串入安全链内的各输入信号（特别是超速安全元素）是否正常进行测试，确认安全链路是否完好，若完好，进行下一步；若不完好，则需找出故障原因，在问题解决后再进行下一步；

2、测试变桨距系统在蓄电池驱动下的动作性能及限位开关的保护作用，若完好，进行下一步；若不完好，则需找出故障原因，在问题解决后再进行下一步；

3、收集现场风电机组的运行数据,包括各风电机组电能参数、扭矩、转速、电压波动及闪变、谐波、温度、油压、振动与噪声等；

4、根据上述数据，通过计算，获取发电机运行转速阀值；

5、校核历史运行最高转速的差值，求出阀值系数；

6、在历史最高的转速下，设定超速试验上限，确定转速传感器的完好；

7、在低于10m/s风速下，起动机组，机组并网后，强制变流甩负荷，观察机组超速停机过程，记录超速期间的所有数据，包括各风电机组电能参数、扭矩、转速、电压波动及闪变、谐波、温度、油压、振动与噪声等；

8、给出分析报告。

步骤5中应用异步发电机的风力发电机组，根据电机学的理论，当异步电机接入频率恒定的电网上时，由定子三相绕组中电流产生的旋转磁场的同步转速决定于电网的频率和电机绕组的极对数，三者的关系为

n=60f/p

如应用双馈式发电机，转子转速一般在(1±30%)n之间变化。以此方法校核历史最高转速的差值。如果f=50HZ，P=2，最高转速限制为1950r/min。按图1分析方法，获取安全阈值为1900r/min。

上述测试方法通过设定发电机历史最高转速为超速试验上限，在风电机组上实际测试了超速的极端工况，不仅验证了安全链超速模块功能的有效性，还验证了在历史最高转速差值校核通过的情况下，设定最高转速为超速试验阀值，风力发电机组能够安全停机，并且发电机组各部件无永久性变形，同时不产生妨碍机组正常运行的其他缺陷，让风电机组超速停机阀值的设定更为合理。

Claims (2)

1.一种风电机组超速试验测试方法，其特征在于：包括如下步骤：1)收集现场风电机组的运行数据；2) 根据上述数据，通过计算，获取发电机运行转速阀值；3) 校核历史运行最高转速的差值，求出阀值系数；4)在历史最高的转速下，设定超速试验上限，确定转速传感器的完好；5)检查安全链路完好，将超速安全元素可靠串入安全链中；6)在低于10m/s风速下，起动机组，机组并网后，强制变流甩负荷，观察机组超速停机过程，记录超速期间的所有数据；7)给出分析报告。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组超速试验测试方法，其特征在于：超速监控开关结构是单片机最小测控系统，由模拟输入芯片-P3、脉冲输入芯片-P2的端口送进单片机-U1、转速脉冲输入芯片-U2、程序下载端口-P1、键盘输入接口-P3组成；它可手动输入数据也可下载修改程序，根据风电机组的参数修改设计转速安全参数和计算安全阈值。