CN111799762A - 一种防止风机机舱起火的风电机组及方法 - Google Patents

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梅春晓
秦晓亮
卫飞飞
杨东博
冯猛
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches

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Abstract

本发明公开了一种防止风机机舱起火的风电机组及方法，涉及风力发电设备技术领域；风电机组包括接触器故障识别模块，用于检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开；方法包括通过检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开；其通过接触器故障识别模块等，实现了有效防止风机机舱起火。

Description

一种防止风机机舱起火的风电机组及方法
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种防止风机机舱起火的风电机组及方法。
背景技术
目前，在役运行的华锐1.5MW机组一般采用定子接触器作为并网开关，在机组正常解列时，变频器和控制系统会首先控制机组降功率至接近零功率，发电机电流接近零时才控制定子接触器断开，实现解列。但在应急情况下也会出现接触器分断大电流的情况。而接触器本身不具备分断大电流的能力，并且大部分风场接触器运行时间较长，性能下降，有可能造成接触器断开时拉弧，甚至造成触点粘连的严重故障。一旦这种故障发生，一种情况下可能会出现三相或其中一两相会断开的情况，造成电网的电流通过接触器返送回变频器和发电机，长时间（几秒到几十秒）就可能造成变频器爆炸、发电机绕组燃烧等严重故障，另一方面可能出现由于拉弧造成接触器触点铜排因高温融化，引发接触器爆炸，可直接导致相间短路，并网柜失火，甚至整个机舱着火的严重事故。
现有技术问题及思考：
如何解决接触器爆炸引发风机机舱起火的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防止风机机舱起火的风电机组及方法，其通过接触器故障识别模块等，实现了有效防止风机机舱起火。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种防止风机机舱起火的风电机组包括接触器故障识别模块，接触器故障识别模块，用于检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开。
进一步的技术方案在于：所述检测装置为用于测量定子接触器温度的测温仪，所述测温仪与控制器连接并单向通信。
进一步的技术方案在于：所述检测装置为用于测量定子接触器工作电流的电流测试仪，所述电流测试仪与控制器连接并单向通信。
进一步的技术方案在于：所述控制器为单片机，控制器的第一控制端与塔基断路器的控制端连接，控制器的第二控制端与控制箱变低压侧断路器的控制端连接。
一种防止风机机舱起火的方法包括通过检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
一种防止风机机舱起火的风电机组包括接触器故障识别模块，接触器故障识别模块，用于检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开。其通过接触器故障识别模块等，实现了有效防止风机机舱起火。
一种防止风机机舱起火的方法包括通过检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开。其通过接触器故障识别方法等，实现了有效防止风机机舱起火。
详见具体实施方式部分描述。
附图说明
图1是本发明实施例1的原理框图；
图2是本发明实施例2的原理框图；
图3是本发明风电机组中690V主回路的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1：
如图1所示，本发明公开了一种防止风机机舱起火的风电机组包括风电机组的控制器、安装在定子接触器上并用于检测定子接触器状态的检测装置和接触器故障识别模块，所述检测装置与控制器连接并单向通信，所述控制器的第一控制端与塔基断路器的控制端连接并单向通信。
所述检测装置为用于测量定子接触器温度的测温仪，所述控制器为单片机。
接触器故障识别模块，用于测温仪检测定子接触器并将获知的定子接触器的温度数据发送至控制器，当控制器收到的定子接触器的温度数据超过设定的安全温度时，控制器控制塔基断路器断开。
设置的安全温度为90℃。
其中，控制器为单片机，其型号为stc89c52，所述单片机的Vcc端接直流电源的正极，其Vss端接直流电源的负极，所述单片机第38脚的控制端P0.1与塔基断路器的控制端连接，测温仪为数字测温仪，测温仪本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。
实施例2：
实施例2与实施例1的不同之处在于，所述检测装置为用于测量定子接触器工作电流的电流测试仪，控制器的第二控制端与控制箱变低压侧断路器的控制端连接。
如图2所示，本发明公开了一种防止风机机舱起火的风电机组包括风电机组的控制器、安装在定子接触器上并用于检测定子接触器状态的检测装置和接触器故障识别模块，所述检测装置与控制器连接并单向通信，所述控制器的第二控制端与控制箱变低压侧断路器的控制端连接并单向通信。
所述检测装置为用于测量定子接触器工作电流的电流测试仪，所述控制器为单片机。
接触器故障识别模块，用于电流测试仪检测定子接触器并将获知的定子接触器的工作电流数据发送至控制器，当控制器收到的定子接触器的工作电流数据超过设定的安全电流时，控制器控制箱变低压侧断路器断开。
设置的安全电流为1000A。
其中，控制器为单片机，其型号为stc89c52，所述单片机的Vcc端接直流电源的正极，其Vss端接直流电源的负极，所述单片机第37脚的控制端P0.2与控制箱变低压侧断路器的控制端连接；电流测试仪为数字电流测试仪，其通过电流互感器测量定子接触器的工作电流，电流测试仪本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。
实施例3：
本发明公开了一种防止风机机舱起火的方法为，基于实施例1的风电机组，通过测温仪检测定子接触器并将获知的定子接触器的温度数据发送至控制器，当控制器发现定子接触器的温度数据超过设定的安全温度即为异常时，控制器控制塔基断路器断开。
实施例4：
本发明公开了一种防止风机机舱起火的方法为，基于实施例2的风电机组，通过电流测试仪检测定子接触器并将获知的定子接触器的工作电流数据发送至控制器，当控制器发现定子接触器的工作电流数据超过设定的安全电流即为异常时，控制器控制箱变低压侧断路器断开。
相对于上述实施例1：设置的安全温度最大为130℃。
技术问题分析：
通过对以往华锐机组着火原因的深入分析，发现由于定子接触器真空触头开关距离小，且拉弧散热不均匀，频繁脱并网时热量的堆积造成定子接触器自然引起机组火灾的概率最大，针对上述问题对机组脱网逻辑进行升级降低定子接触器引发的风机机舱着火概率势在必行。
本申请的发明构思：
在风电机组主控软件中增加接触器故障识别模块，在各种运行工况下对定子接触器状态进行在线检测，提前发现定子接触器异常情况，根据异常的严重程度，分别采取报警告故障、报故障并执行停机、报故障停机并直接断开塔基断路器或箱变低压侧断路器的措施，停机后对报故障机组登机进行接触器专项检查和维修，防止因接触器异常引发火灾事故。
通过对华锐机组脱网逻辑进行升级改造，可有效降低华锐风机因定子接触器引发风机机舱着火概率。
技术方案说明：
1、塔基断路器控制逻辑
如图3所示，当风机出现并网接触器未正常断开，需要进行塔基断路器分断保护时，主控系统发出断开信号，通过控制接线箱内接触器K1，实现塔基断路器分断控制，从而断开塔基断路器。当需要塔基断路器闭合时候，通过主控系统发出闭合信号，通过控制接线箱内接触器K2，实现塔基断路器合闸控制，闭合塔基断路器，此命令需要实际确认风机无故障以后再进行闭合。另外，PLC通过监测接触器的分断与闭合，来反馈塔基断路器的实际运行状态；从而实现闭环的安全控制。
对于没有安装塔基断路器的机组，也可以通过加装PLC箱变断路器控制回路，其控制逻辑与塔基断路器的控制逻辑一致，不再赘述。
2、机组整体控制逻辑说明
机组原并网和解列逻辑如下：
并网：
a.风机满足启动条件，变桨系统控制桨叶展开，机组转速达到一定值时，网侧变频器和机侧变频器自动启动，控制机组同步后合上并网接触器，实现并网。
解列：
a.风速由大变小，小于最低解列风速并持续超过1分钟，或者转速低于最小解列转速，并网接触器断开，解列。为小风策略。
b.变频器发生故障，需要机组解列时，先向PLC发出故障代码，同时变频器先断开并网接触器，然后再自行断开网侧接触器。
c.风速超过切出风速且持续时间大于设定时限，PLC控制变桨系统收桨，在功率降至接近零时，通知变频器控制机组解列。
d.机组安全链触发或发生需机组解列的故障，PLC在发出变桨指令的同时通知变频器断开并网接触器，控制机组脱网。
在上述的d的情况下，会出现并网接触器分断大电流的情况。而接触器本身不具备分断大电流的能力，并且大部分风场接触器运行时间较长，性能下降，有可能造成接触器断开时拉弧，甚至造成触点粘连的严重故障。一旦这种故障发生，不仅无法断开电气回路，保护变频器等器件的安全，更严重的可能出现由于拉弧造成接触器触点铜排因高温融化，引发接触器爆炸，可直接导致相间短路，并网柜失火，甚至整个机舱着火的严重事故。
在这种情况下，就需要在主控软件中增加这种情况下的接触器故障识别和动作控制逻辑。
3、增加的逻辑简述：
通过对现场长期的并网、解列运行数据和主接触器运行数据，如分断时间、分断电流、变频器设置的接触器允许分断时间限值等相关数据的分析，开发了针对华锐1.5MW机组并网接触器的故障模式识别模块。增加的机组控制逻辑如下：
a.该模块通过对变频器脱开主接触器失败或脱开延时、690V母线电流超过故障整定值的检测，发现接触器异常情况，根据异常的严重程度，分别采取报警告故障，巴赫曼机组报767故障，ABB机组报255故障、报故障并执行正常停机、报故障停机并直接断开塔基断路器或箱变低压侧断路器的措施。
b.机组报767或255故障并正常停机时，并网接触器已执行分断指令，在此情况下，控制系统不断开塔基断路器，但这种情况下并网接触器一般存在故障隐患，需登机进行接触器专项检查和维修。
c.系统报故障停机并直接断开塔基断路器时，说明并网接触器未在设定时间内断开，接触器存在严重故障隐患，须在停机后进行接触器专项检查和维修，必要时更换接触器。
本申请保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：
可有效降低华锐风机因定子接触器引发风机机舱着火概率。

Claims (5)

1.一种防止风机机舱起火的风电机组，其特征在于：包括接触器故障识别模块，接触器故障识别模块，用于检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开。
2.根据权利要求1所述的一种防止风机机舱起火的风电机组，其特征在于：所述检测装置为用于测量定子接触器温度的测温仪，所述测温仪与控制器连接并单向通信。
3.根据权利要求1所述的一种防止风机机舱起火的风电机组，其特征在于：所述检测装置为用于测量定子接触器工作电流的电流测试仪，所述电流测试仪与控制器连接并单向通信。
4.根据权利要求1所述的一种防止风机机舱起火的风电机组，其特征在于：所述控制器为单片机，控制器的第一控制端与塔基断路器的控制端连接，控制器的第二控制端与控制箱变低压侧断路器的控制端连接。
5.一种防止风机机舱起火的方法，其特征在于：通过检测装置检测定子接触器并将获知的定子接触器的状态发送至控制器，当控制器发现定子接触器的状态为异常时，控制器控制塔基断路器断开或者控制箱变低压侧断路器断开。
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