CN110345018A - 双馈式风力发电机组的综合测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

双馈式风力发电机组的综合测试装置，该装置包括发电机柜和固定安装在发电机柜顶部的联调控制柜和拖动变频柜，拖动变频柜内安装有拖动变频器，拖动变频器的输出端连接有用于与双馈式风力发电机定子侧接线端连接的电缆；所述联调控制柜内安装有调试系统PLC控制器和拖动系统PLC控制器，调试系统PLC控制器与机舱PLC控制器和变桨PLC控制器通讯连接，拖动系统PLC控制器与拖动变频器通讯连接，联调控制柜内还安装有用于电源降压的变压器，联调控制柜的柜门上还安装有便于指令输入和信息显示的触摸屏。该装置设计合理、功能齐全，能够在无电源的作用区间对风力发电机组进行静态调试和拖动测试，并且测试效率高，保证发电机组的安全、快速投入使用。

Description

双馈式风力发电机组的综合测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是一种双馈式风力发电机组的综合测试装置，还涉及上述双馈式风力发电机组的综合测试装置的测试方法。

背景技术

风力发电机组的联调测试技术是风电领域的关键技术，同时也是国内风电厂商的薄弱环节。现有的风力发电机组联调测试需要有稳定的电源供应，这就将联调测试场地限制在了生产测试车间等有电源供应的固定场所，极大地限制了联调测试技术在风电场、机组仓库、露天呆滞机组堆场等无稳定电源供应场所的应用，如需在上述场所进行联调测试，需要耗费大量人力物力进行供电装置和电缆的布置，增加了风力发电机组的额外生产成本。

风力发电机组的调试测试需要进行静态调试和拖动测试，而现有的调试测试技术是将风机的静态调试和拖动测试分开进行的，需要使用两套分别用于静态调试和拖动测试的测试装置和操作方法，操作复杂，不同的测试装置间互相切换时安全隐患较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种操作简便、安全可靠、功能齐全、可独立工作于无电源供应的作业区间的双馈式风力发电机组的综合测试装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述双馈式风力发电机组的综合测试装置的测试方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种双馈式风力发电机组的综合测试装置，该装置包括发电机柜和固定安装在发电机柜顶部的联调控制柜和拖动变频柜，发电机柜内安装有发电机，联调控制柜和拖动变频柜分别通过供电电缆与发电机柜连接，联调控制柜的侧部还设置有用于与机舱控制系统和变桨控制系统连接供电的电源接口；所述拖动变频柜内安装有拖动变频器，拖动变频器的输出端连接有用于与双馈式风力发电机定子侧接线端连接的电缆；所述联调控制柜内安装有调试系统PLC控制器和拖动系统PLC控制器，调试系统PLC控制器上连接有用于与机舱PLC控制器和变桨PLC控制器通讯连接的通讯模块，拖动系统PLC控制器与拖动变频器通讯连接，联调控制柜内还安装有用于电源降压的变压器，联调控制柜的柜门上还安装有便于指令输入和信息显示的触摸屏，触摸屏与调试系统PLC控制器和拖动系统PLC控制器连接。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，所述发电机柜为联调控制柜和拖动变频柜供电的电源为690V交流电，变压器降压后的电源为400V交流电。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，所述电源接口包括400V交流电接口和24V直流电接口。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，所述调试系统PLC控制器至少设置有两个。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，在联调控制柜的柜门上还安装有若干指示灯和按钮。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，所述发电机柜的底部设置有便于移动的脚轮，发电机柜、联调控制柜和拖动变频柜的柜门上均设置有把手，联调控制柜和拖动变频柜的顶部均设置有吊耳。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，一种双馈式风力发电机组的综合测试方法，其步骤如下：

（1）接线：先将联调控制柜通过电缆分别与机舱和变桨系统连接，再将拖动变频柜通过电缆与双馈式风力发电机转子接线端连接，并使用短接电缆将双馈式风力发电机定子侧接线端短接；

（2）静态调试：

首先，对该装置进行绝缘测试，绝缘测试检测合格后，启动发电机，给联调控制柜、拖动变频柜、机舱、变桨供电；

接着，启动调试系统PLC控制器、拖动系统PLC控制器、机舱PLC控制器、变桨PLC控制器和触摸屏，先检查风机各部位状态变化情况，检查合格后，通过调试系统PLC控制器发出控制指令，驱动机舱和变桨各部件动作，检测风机各部件的安装精度和装配质量，检测合格后即可结束静态调试；

（3）拖动试验：

首先，通过触摸屏检查拖动变频柜各项基本参数是否正常，检查合格后，通过触摸屏使拖动变频器给定10%的转矩或给定转速300r/min，使得拖动变频器开始以给定的转矩或转速输出，驱动双馈式风力发电机组转动，并查看电机电流是否达到理论值；待以给定的转矩稳定运行10分钟后，将给定的转矩上调到20%或给定转速上调到600r/min，再稳定运行20分钟，最后将给定的转矩上调到30%或给定转速上调到900r/min，并查看电机电流是否达到理论值，稳定运行30分钟，风机无异常即可结束拖动试验。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试方法，静态调试时，在机舱和变桨各部件运行调试时，通过触摸屏显示的信息观察机舱和变桨各部件的状态情况，包括压力、温度、转速和振幅。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的双馈式风力发电机组的综合测试方法，拖动试验时，重点观测风机内主要设备的重要部位的温升情况，包括发电机绕组温度、发电机轴承温度、齿轮箱油温、齿轮箱轴承温度，以及传动链主轴的前后轴承温度等，并注意倾听不同转速下，各转动部件及轴承有无异响或振动。

与现有技术相比，本发明通过调试系统PLC控制器与机舱PLC控制器、变桨PLC控制器连接，进行静态调试，具体为对机舱PLC控制器、变桨PLC控制器的控制逻辑及控制策略进行调试，同时也可以对机舱、变桨系统的各部件状态情况进行实时监测；通过拖动变频器与双馈式风力发电机转子接线端进行连接，进行拖动试验，同时可对风机内主要设备的重要部位的温升情况进行观测，保证调试的可靠性；其次，通过发电机柜为测试过程提供电源，便于该装置独立工作于无电源供应的作业区间。该装置设计合理、功能齐全，能够在无电源的作用区间对风力发电机组进行静态调试和拖动测试，并且测试效率高，保证发电机组的安全、快速投入使用。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明联调控制柜的结构示意图；

图3是本发明的动力电缆连接示意图；

图4是本发明的控制原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-4，双馈式风力发电机组的综合测试装置，该装置包括发电机柜2和固定安装在发电机柜2顶部的联调控制柜1和拖动变频柜3，发电机柜2内安装有发电机，便于进行独立发电，为该装置提供电源，通常采用柴油发电机；联调控制柜1和拖动变频柜3分别通过供电电缆与发电机柜2连接，联调控制柜1的侧部还设置有用于与机舱控制系统和变桨控制系统连接供电的电源接口；所述拖动变频柜3内安装有拖动变频器，拖动变频器的输出端连接有用于与双馈式风力发电机定子侧接线端连接的电缆，用于进行拖动试验；所述联调控制柜1内安装有调试系统PLC控制器4和拖动系统PLC控制器5，调试系统PLC控制器4上连接有用于与机舱PLC控制器和变桨PLC控制器通讯连接的通讯模块，实际应用中，调试系统PLC控制器4通过光纤与机舱PLC控制器和变桨PLC控制器连接，拖动系统PLC控制器5与拖动变频器通讯连接，联调控制柜1内还安装有用于电源降压的变压器6，变压器6的高压端与发电机连接，低压端与联调控制柜1的电源输入接线端连接，用于将发电机输出的高压进行降压，再输入联调控制柜1，以满足电压要求；联调控制柜1的柜门上还安装有便于指令输入和信息显示的触摸屏8，触摸屏8通过串口线与调试系统PLC控制器4和拖动系统PLC控制器5连接。发电机柜2、联调控制柜1和拖动变频柜3内还根据实际需要配置相关的低压电器7，如继电器、接触器等；

所述发电机柜2为联调控制柜1和拖动变频柜3供电的电源为690V交流电，变压器6降压后的电源为400V交流电。发电机柜2通过电缆与拖动变频柜3连接，通过发电机发电给拖动变频柜3供690V交流电；发电机柜2通过电缆与联调控制柜1内的变压器6连接，发电机发出的690V交流电通过变压器6降压，得到400V交流电供给联调控制柜1。

所述电源接口包括400V交流电接口和24V直流电接口。括400V交流电接口和24V直流电接口采用航空插头9的形式，分别给机舱控制系统和变桨控制系统供400V交流电和24V直流电，航空插头9位于联调控制柜1侧边，方便插接。

所述调试系统PLC控制器4至少设置有两个，调试控制PLC控制器包括PLC电源模块、CPU模块、光纤模块、模拟输入输出模块、数字输入输出模块、存储模块等，可根据实际需要设置多个，分别用于多种型号风力发电机组的调试。

在联调控制柜1的柜门上还安装有若干指示灯10和按钮11，指示灯10包括电源指示灯10，开门指示灯10，发电机工作指示灯10等，按钮11包括急停按钮11、电源按钮11、启动按钮11等，可根据实际需要配置指示灯10和按钮11。

所述发电机柜2的底部设置有便于移动的脚轮12，发电机柜2、联调控制柜1和拖动变频柜3的柜门上均设置有把手13，联调控制柜1和拖动变频柜3的顶部均设置有吊耳14。脚轮12设置有4个，方便该装置的水平移动；发电机柜2、联调控制柜1和拖动变频柜3的柜门上均设置有1个把手13，方便开关柜门；联调控制柜1和拖动变频柜3的顶部均设置有4个吊耳14，方便吊装，便于该装置的竖向移动。

测试时，将发电机柜2通过电缆与拖动变频器柜连接，将发电机柜2通过电缆与联调控制柜1内降压变压器6连接，将降压变压器6通过电缆与联调控制柜1连接，再将联调控制柜1通过电缆分别与机舱和变桨连接，最后将拖动变频柜3通过电缆与双馈式风力发电机转子接线端连接，并使用短接电缆将双馈式风力发电机定子侧接线端短接。将调试系统PLC控制器4通过光纤与机舱PLC控制器、变桨PLC控制器连接，将调试系统PLC、拖动系统PLC控制器5通过串口线与触摸屏8连接；

接线完成后，即可进入静态调试环节，静态调试主要内容是在风力发电机组的静态条件下对各部件进行功能测试，对机舱PLC控制器和变桨PLC控制器的控制逻辑及控制策略进行调试；

首先，对装置进行绝缘测试，绝缘测试检测合格后，启动发电机，给联调控制柜1、拖动变频柜3、机舱、变桨供电。通过低压电气元件，启动调试系统PLC控制器4、拖动系统PLC控制器5、机舱PLC控制器、变桨PLC控制器，启动触摸屏8，打开调试软件，进入机舱和变桨状态监视界面，检查风机各部位状态变化情况，检查合格后，进入风机静态测试操作界面，通过点击操作界面上的操作选项，使调试系统PLC控制器4发出控制指令，驱动机舱和变桨各部件动作，以此检测风机各部件的安装精度和装配质量；同时在机舱和变桨各部件运行调试时，通过安装在各部件末端的各种传感器和感应元件，将机舱和变桨各部件的状态情况（压力、温度、转速、振幅等）反馈到调试系统PLC控制器4中，进而显示到触摸屏8中的机舱和变桨状态监视界面中，实现调试过程中的实时控制和实时监测。

静态调试完成后，即可进行拖动试验环节，拖动试验的原理是将拖动变频器与双馈式风力发电机转子接线端通过电缆连接，并且使用两根短接电缆，将发电机定子侧短接起来，将发电机变作电动机使用，反向拖动风机传动链转动，模拟风机旋转，以此来检测风机的各部件安装质量、装配效果和结构稳定性；

首先，对拖动变频柜3及双馈式风力发电机组进行绝缘测试及相序检查，检查合格后，启动拖动系统PLC控制器5，首先点击触摸屏8进入拖动变频柜3状态监测界面，检查拖动变频柜3各项基本参数是否正常，检查合格后，点击触摸屏8进入拖动变频柜3的操作界面，通过点击操作界面上的操作选项，通过触摸屏8上的拖动变频器控制系统操作界面给定10%的转矩或给定转速300r/min，此时拖动变频器开始以给定的转矩或转速输出，驱动双馈式风力发电机组转动，并查看电机电流，此时电机电流约60A左右，此时站在风机尾部观察叶轮，叶轮开始以逆时针方向缓慢旋转。待以给定的转矩稳定运行10分钟后，将给定的转矩上调到20%或给定转速上调到600r/min，再稳定运行20分钟，最后将给定的转矩上调到30%或给定转速上调到900r/min，并查看电机电流，此时电机电流应在120A左右，稳定运行30分钟，风机无异常即可结束拖动试验。在此期间，重点观测风机内主要设备的重要部位的温升情况，例如发电机绕组温度、发电机轴承温度、齿轮箱油温、齿轮箱轴承温度，以及传动链主轴的前后轴承温度等，并注意倾听不同转速下，各转动部件及轴承有无异响或振动，测试人员通过触摸屏8的拖动试验监测界面来监测这些数据来判断设备的运行情况是否正常。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.双馈式风力发电机组的综合测试装置，其特征在于：该装置包括发电机柜和固定安装在发电机柜顶部的联调控制柜和拖动变频柜，发电机柜内安装有发电机，联调控制柜和拖动变频柜分别通过供电电缆与发电机柜连接，联调控制柜的侧部还设置有用于与机舱控制系统和变桨控制系统连接供电的电源接口；所述拖动变频柜内安装有拖动变频器，拖动变频器的输出端连接有用于与双馈式风力发电机定子侧接线端连接的电缆；所述联调控制柜内安装有调试系统PLC控制器和拖动系统PLC控制器，调试系统PLC控制器上连接有用于与机舱PLC控制器和变桨PLC控制器通讯连接的通讯模块，拖动系统PLC控制器与拖动变频器通讯连接，联调控制柜内还安装有用于电源降压的变压器，联调控制柜的柜门上还安装有便于指令输入和信息显示的触摸屏，触摸屏与调试系统PLC控制器和拖动系统PLC控制器连接。

2.根据权利要求1所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，其特征在于：所述发电机柜为联调控制柜和拖动变频柜供电的电源为690V交流电，变压器降压后的电源为400V交流电。

3.根据权利要求1所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，其特征在于：所述电源接口包括400V交流电接口和24V直流电接口。

4.根据权利要求1所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，其特征在于：所述调试系统PLC控制器至少设置有两个。

5.根据权利要求1所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，其特征在于：在联调控制柜的柜门上还安装有若干指示灯和按钮。

6.根据权利要求1所述的双馈式风力发电机组的综合测试装置，其特征在于：所述发电机柜的底部设置有便于移动的脚轮，发电机柜、联调控制柜和拖动变频柜的柜门上均设置有把手，联调控制柜和拖动变频柜的顶部均设置有吊耳。

7.一种双馈式风力发电机组的综合测试方法，其特征在于：该方法使用权利要求1-6任意一项所述的双馈式风力发电机组的多功能综合测试装置，其步骤如下：

（1）接线：先将联调控制柜通过电缆分别与机舱和变桨系统连接，再将拖动变频柜通过电缆与双馈式风力发电机转子接线端连接，并使用短接电缆将双馈式风力发电机定子侧接线端短接；

（2）静态调试：

首先，对该装置进行绝缘测试，绝缘测试检测合格后，启动发电机，给联调控制柜、拖动变频柜、机舱、变桨供电；

接着，启动调试系统PLC控制器、拖动系统PLC控制器、机舱PLC控制器、变桨PLC控制器和触摸屏，先检查风机各部位状态变化情况，检查合格后，通过调试系统PLC控制器发出控制指令，驱动机舱和变桨各部件动作，检测风机各部件的安装精度和装配质量，检测合格后即可结束静态调试；

（3）拖动试验：

首先，通过触摸屏检查拖动变频柜各项基本参数是否正常，检查合格后，通过触摸屏使拖动变频器给定10%的转矩或给定转速300r/min，使得拖动变频器开始以给定的转矩或转速输出，驱动双馈式风力发电机组转动，并查看电机电流是否达到理论值；待以给定的转矩稳定运行10分钟后，将给定的转矩上调到20%或给定转速上调到600r/min，再稳定运行20分钟，最后将给定的转矩上调到30%或给定转速上调到900r/min，并查看电机电流是否达到理论值，稳定运行30分钟，风机无异常即可结束拖动试验。

8.根据权利要求7所述的双馈式风力发电机组的综合测试方法，其特征在于：静态调试时，在机舱和变桨各部件运行调试时，通过触摸屏显示的信息观察机舱和变桨各部件的状态情况，包括压力、温度、转速和振幅。

9.根据权利要求7所述的双馈式风力发电机组的综合测试方法，其特征在于：拖动试验时，重点观测风机内主要设备的重要部位的温升情况，包括发电机绕组温度、发电机轴承温度、齿轮箱油温、齿轮箱轴承温度，以及传动链主轴的前后轴承温度等，并注意倾听不同转速下，各转动部件及轴承有无异响或振动。