CN114879037A - 一种风力发电机组的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，公开了一种风力发电机组的测试系统，包括用于和风力发电机组的主控系统通讯连接，存储有测试程序并运行测试程序以便对风力发电机组进行测试的测试主机；其中，当测试主机接收到测试参数，则根据测试参数向主控系统发送测试指令；以便主控系统根据测试指令控制风力发电机组的执行机构执行对应的测试动作，并将执行机构反馈的测试数据上传至测试主机。本申请为风力发电机组的现场测试配置专门的测试主机，该测试主机中存储有预先编写好的测试程序，并通过风力发电机组的主控系统完成各种测试动作，无需将测试程序写入主控系统中，提升了风力发电机组测试的便利性，并降低对测试人员专业性的要求。

Description

一种风力发电机组的测试系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机组的测试系统。

背景技术

风力发电机组作为大型复杂机电装备，其构成涉及气动、机械、电气、软件等多个子系统，为保证风力发电机组在全生命周期的运行可靠，风力发电机组设计和实际一致性验证显得尤为重要。风力发电机组系统辨识现场测试是对风力发电机组的正常运行的性能所进行的至关重要的测试。但目前受限于不同机型软硬件差异性，完成单台风力发电机组系统辨识测试工作的周期长、工作效率低，并且对测试人员具有一定的专业水平的要求，进一步地增加了风力发电机组测试的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机组的测试系统，在一定程度上降低风力发电机组测试难度，提高测试效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机组的测试系统，包括用于和风力发电机组的主控系统通讯连接，存储有测试程序并运行所述测试程序以便对所述风力发电机组进行测试的测试主机；

其中，当所述测试主机接收到测试参数，则根据所述测试参数向所述主控系统发送测试指令；以便所述主控系统根据所述测试指令控制所述风力发电机组的执行机构执行对应的测试动作，并将接收所述执行机构反馈的测试数据上传至所述测试主机。

可选地，所述测试主机包括分别用于对所述风力发电机组进行变桨阶跃测试、变桨扫频测试、转矩阶跃测试、转矩扫频测试、停机测试、恒转矩测试的第一测试模块、第二测试模块、第三测试模块、第四测试模块、第五测试模块、第六测试模块；

相应地，所述执行机构为变桨系统和变频器。

可选地，所述第一测试模块用于当接收到变桨阶跃测试的多个变桨角度参数，则向所述主控系统发送包含多个所述变桨角度参数中的第一个变桨角度参数的变桨指令；当接收到所述主控系统反馈的所述第一变桨角度参数对应的变桨完成信号时，则向所述主控系统发送包含多个所述变桨角度参数中的第二个变桨角度参数的变桨指令，直到所有所述变桨角度参数均发送测试完成。

可选地，所述测试主机用于和所述风力发电机组的安全控制系统进行通讯连接，用于通过所述安全控制系统获得对所述风力发电机组在测试过程中所述执行机构的反馈的安全监测数据。

可选地，所述测试主机和所述主控系统以及所述安全控制系统之间通过通讯线实时通讯连接。

可选地，所述测试主机上设置有加密狗。

可选地，所述测试主机包括可进行人机交互的操作界面，用于通过所述操作界面接收所述测试参数。

可选地，所述测试主机用于通过所述操作界面接收测试参数修改指令。

可选地，所述测试主机为可编程主机。

本发明所提供的一种风力发电机组的测试系统，包括用于和风力发电机组的主控系统通讯连接，存储有测试程序并运行测试程序以便对风力发电机组进行测试的测试主机；其中，当测试主机接收到测试参数，则根据测试参数向主控系统发送测试指令；以便主控系统根据测试指令控制风力发电机组的执行机构执行对应的测试动作，并将执行机构反馈的测试数据上传至测试主机。

本申请为风力发电机组的现场测试配置专门的测试主机，该测试主机中存储有预先编写好的测试程序，在实际对风力发电机组进行测试的过程中，只需要将该测试主机和风力发电机组中的主控系统相连接，并向主控系统发送相关的测试指令，通过主控系统控制风力发电机组的执行机构按照测试指令完成各种测试动作，并最终获得反馈的测试数据，即可实现对风力发电机组的系统辨识测试，整个测试过程简单易操作，无需将测试程序写入风力发电机组的主控系统中，提升了风力发电机组测试的便利性，并降低对测试人员专业性的要求。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的风力发电机组的测试系统的框架结构示意图；

图2为本申请实施例提供的转矩扫频测试的测试过程示意图。

具体实施方式

在对风力发电机组进行辨识测试过程中，其需要风力发电机组中的执行机构(例如，变桨系统、变频器等)能够识别一些测试动作指令，并按照测试动作指令对应的特定要求执行一系列的测试动作，且将执行动作的相关测试数据进行反馈，以确定指令动作完成的正确性与否。显然在测试过程中要求执行机构所执行的测试动作必然和主控系统在风力发电机组非测试的正常工作情况下所执行的动作存在区别；相应地，如果要主控系统来完成测试过程输出测试指令，就需要主控系统执行另外的测试程序，因为主控系统在运行时，是封闭状态，外部无需对其运行的程序进行任何的控制和调整，也就需要将主控系统中的原有程序覆盖掉而编写测试程序，在完成测试过程之后，在重新写入风力发电机组非测试的正常工作情况下的原有程序。

此外，在对风力发电机组进行测试的过程中，往往需要进行多项不同的测试，每项测试对应的测试程序各不相同，甚至后一项测试参数需要基于前一项测试的结果进行设置，这也就要求每进行完一项测试后，需要对主控系统刷新一项新的测试程序，如此反复直到所有的测试项均已测试完成。

由此可见，目前对风力发电机组进行辨识测试的过程需要反复对主控系统的程序进行刷新，过程繁琐导致测试效率低，且要求测试人员能够完成多项程序编写和刷新，对测试人员的专业性要求高。

为此，本申请提供了一种测试系统，将测试程序存储于测试主机，该测试主机可以和主控系统相连接，通过测试主机和主控系统直接的连接进而实现测试主机间接对执行机构的执行动作进行控制测试，无需对主控系统原有程序进行刷新，仅仅在每项测试时通过测试主机输入测试参数即可，整个测试过程简单易执行，降低对测试人员的专业要求。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1所示，图1为本申请实施例提供的风力发电机组的测试系统的框架结构示意图，该测试系统包括：

用于和风力发电机组的主控系统通讯连接，存储有测试程序并运行测试程序以便对风力发电机组进行测试的测试主机；

其中，当测试主机接收到测试参数，则根据测试参数向主控系统发送测试指令；以便主控系统根据测试指令控制风力发电机组的执行机构执行对应的测试动作，并将执行机构反馈的测试数据上传至测试主机。

本实施例中的测试主机可以是笔记本电脑、PC机等，也可以是专门为进行风力发电机组专门配置的测试设备，对此，本申请中不做具体限制。

此外，该测试主机可以为配置有可以进行人机交互的操作界面的设备，该操作界面可以包括显示界面、可输入指令的键盘或者是常规的电脑键盘、或者是触控显示屏等等。

在对风力发电机组进行测试之前，可以预先编写好用于对风力发电机组进行测试的所有的测试程序，形成各种不同测试程序的测试模块。

对于测试主机中的测试模块可以包括：

对风力发电机组进行变桨阶跃测试的第一测试模块、

对风力发电机组进行变桨扫频测试的第二测试模块、

对风力发电机组进行转矩阶跃测试的第三测试模块、

对风力发电机组进行转矩扫频测试的第四测试模块、

对风力发电机组进行停机测试的第五测试模块、

对风力发电机组进行恒转矩测试的第六测试模块等。

在实际应用过程中，可以基于实际需要选取其中某一项或某几项测试模块对风力发电机组进行测试，也可以利用上述六个测试模块对风力发电机组依次进行多项测试。

在对风力发电机组进行每一项测试过程中，需要测试人员通过测试主机分别输入不同的测试参数，测试主机基于接收到的测试参数运行其内部存储好的测试程序，并依次向风力发电机组的主控系统发送测试指令。

以第一测试模块所执行的变桨阶跃测试的过程为例，当测试人员向测试主机中输入多个变桨阶跃测试对应的多个变桨角度参数之后，第一测试模块则可以向风力发电机组发送多个变桨角度参数中的第一个变桨角度参数，主控系统接收到该第一个变桨角度参数之后，则控制变桨系统控制桨叶叶片进行对应的变桨调节，并在完成该变桨调节之后向变桨系统反馈变桨调节成功或失败的测试数据，变桨系统再将该测试数据通过主控系统上传至测试主机。如果该测试数据为测试失败，则可以通过测试主机的显示界面向测试人员展示，并请测试人员确定是按照设定好的测试程序继续测试，或者是重新设定变桨角度参数；若该测试数据为测试通过，则也可以通过测试主机的显示界面展示这一测试结果，并按照设定好的测试程序继续完成下一个变桨角度参数的测试，直到所有的变桨角度参数全部都测试完成。

需要说明的是，对于变桨阶跃测试过程中，所设定的参数种类、设定原则以及整个测试过程的测试程序和常规的变桨阶跃测试并不存在太大的不同；类似的对于风力发电机组的变桨扫频测试、转矩阶跃测试、转矩扫频测试、停机测试以及恒转矩测试等测试程序也和目前常规的测试流程和原理并不存在太大的不同，本申请中的关键在于将每一项测试程序均形成对应的测试模块并内置于测试主机中，而无需将测试程序编写在风力发电机组的主控系统中。因此，本申请中对测试主机所执行的每一项测试的具体过程、测试原理以及测试参数等相关内容参照目前常规的对每一项测试的方式即可，本申请中对此没有具体限制，对此不再详细赘述。

在实际测试过程中，完全通过测试主机通过风力发电机组的主控系统控制各个执行机构完成整个测试过程，测试人员即可通过测试主机实时关注了解到整个的测试进程，并通过测试主机可以随时和测试人员进行人机交互这一特性随时控制测试过程的进行和终止，并根据实际需要随时对测试参数进行修改，在一定程度上增加了整个测试过程的灵活性。并且无需对主控系统中的运行程序反复覆盖修改刷新，在一定程度上简化了整个测试流程，提高了测试效率。

主控系统在和测试主机相互进行通讯连接之后，主控系统即可自动屏蔽其原有运行程序，而无需将原有运行程序覆盖删除，并开始按照测试主机的测试指令开始控制执行机构的动作。针对不同的测试项目，对应的执行机构也各不相同；例如，在进行变桨扫频测试和变桨阶跃测试过程中，执行机构也即是变桨系统，而在进行转矩阶跃测试和转矩扫频测试过程中，执行机构则是指变频器。

当然，上述实施例中主要是以针对执行机构为变桨系统和变频器为例进行说明，在实际应用过程中，并不排除对风力发电机组中其他执行机构进行测试的实施例。

此外，对于测试主机中存储的测试程序，可以基于风力发电机组的实际测试情况，对于每一项测试项，需要对测试程序不断更新或修正，为此，本申请中的测试主机可以采用可编程主机，以便工作人员对测试主机中的测试程序进行修改。

进一步地，该测试主机具体可以是配置有可直接进行人际交互的操作界面的主机，例如，可以是带有操作显示屏的主机，工作人员可以通过该操作界面输出测试参数、对已输入的测试参数进行修改、以及对已有的测试参数进行编码修改等等。

为了保证对风力发电机组测试的安全性，在本申请的一种可选地实施例中，还可以进一步地将该测试主机和风力发电机组中的安全控制系统相互通讯连接，与此同时，在测试主机通过风力发电机组中的主控系统对风力发电机组进行各项测试的同时，还通过安全控制系统检测采集风力发电机组在测试过程中反馈的安全检测数据，若在风力发电机组的整个测试过程中，安全检测数据一直保持正常的安全范围，则可以确保风力发电机组能够在实际运行中的良好运行性能。

基于上述论述可知，测试主机在实际应用过程中和风力发电机组的主控系统以及安全控制系统之间需要实时保持通讯连接，为了保证测试主机和主控系统以及安全控制系统之间通讯连接的稳定性，测试主机和主控系统以及安全控制系统之间可以通过有线的方式通讯连接，例如可以通过通讯线相互连接。

具体地，可以在风力发电机组上专门预留可以和主控系统以及安全控制系统直接相连接的通讯端口，可以是目前较为常用的USB接口、网线端口或者其他类似可以进行通讯的接口；当然，在实际应用中，也可以同时在风力发电机组上冗余设置多种不同类型的通讯接口，从而在一定程度上保证测试主机的可用性。

此外，为了保证测试主机中测试程序运行的安全性，还可以进一步地对测试主机中的测试程序设置加密狗，使得测试主机中的测试程序需要通过加密狗进行激活运行，从而保证测试程序的安全性。

综上所述，本申请中的测试系统将整个测试程序均内置于风力发电机组之外的测试主机上，利用该测试主机和风力发电机组之间的通讯连接，通过测试主机向风力发电机组中的主控系统发送测试指令，进而利用主控系统间接实现对执行机构的测试，整个过程中无需对风力发电机组的主控系统的软件程序做过多的修改；更不需要每完成一项测试就对主控系统内的软件程序进行一次刷新，在一定程度上提升了主控系统中软件程序的安全性，避免主控系统中软件程序频繁刷新造成的程序故障，也在一定程度上减少对风力发电机组进行测试的工作量，进而提升风力发电机组的测试效率。

基于上述实施例，为了进一步地对本申请中的测试系统进行介绍，下面以转矩扫频测试的过程为例对本申请中的测试过程进行说明。参照图2，图2为本申请实施例提供的转矩扫频测试的测试过程示意图。

在实际测试过程中，测试主机先通过专用网线(即通讯线)和待测试的风力发电机组的接口直接实现硬件连接。可以理解的是，图2中带箭头的虚线终端所指内容是对虚线箭头起始端中的步骤内容进行进一步的详细细化说明。测试主机和风力发电机组的接线口之间通过专用网线直线连接，可以保证两者之间通讯连接的可靠性，避免测试过程中的网络中断的问题。

在测试主机和风力发电机组之间实现有线通讯连接之后，测试主机可以进一步地插入加密狗，工作人员进行账号登陆，测试主机检测登陆账号密码是否正确，并检测加密狗和测试主机的物理地址是否匹配，保证测试主机中测试软件的安全性。在确定账号密码正确且加密狗和测试主机的物理地址匹配的基础上，即可进入测试软件的界面。该测试软件界面上可以由多个不同的测试项，在用户选择转矩扫频测试项之后，即可进入转矩扫频测试界面。

在该转矩扫频测试界面上显示有机组类型的机型配置参数对应的参数数据选项，对于不同类型的风力发电机组其机型配置参数是各不相同的，例如可以包括机组额定功率、额定转速、并网转速、额定转矩等，可以在转矩扫频测试界面上显示风力发电机组的每一个机型配置参数提供多个可选的参数数据选项。显然，该参数数据选项是基于目前已有的机型类型设定好的，测试人员只需要根据当前待测试的风力发电机组的实际配置情况选择正确的参数即可。当然，在实际应用中也可以直接为不同风力发电机组的机组类型进行编号，并录入每个机组类型对应的标准的机组配置参数，使得测试人员在测试时，直接填写正确的机组类型编号之后即可自动在数据库中查找对应的标准的机组配置参数，还有其他确定机组配置参数的方式，本申请中不一一赘述。

在确定好风力发电机组的机组配置参数的基础上，测试主机自动从数据库中选取该机组配置参数对应的合适的机组测试参数，保证机组测试参数不超出机组配置参数的范围。在确定数据库中选取出机组测试参数之后，同样可以在显示界面上为用户显示该组机组测试参数，以便测试人员确定该机组测试参数选取合适。如果工作人员认为机组测试参数选取不合理，还可以人工手动输入合理的测试参数。此外在实际应用中，也可以由工作人员自主选择输入机组测试参数，避免数据库中配置好的机组测试参数不合理，或者说需要测试的风力发电机组的机型类型对应的机组测试参数未预先配置的问题。

在测试人员确定机组测试参数配置无误的情况下，测试人员即可在操作界面上一键启动测试。测试主机接收到启动测试指令即可生成并向主控系统发送转矩扫频测试指令以及测试功能标志，主控系统接收到测试功能标志即可屏蔽其常规控制指令，并按照转矩扫频测试指令中包含的机组测试参数向执行机构，即变频器，发送指令以控制变频器执行相应的动作。在测试过程中执行机构会基于主控系统的测试指令向主控系统反馈对应的运行数据，也即是执行机构是否成功执行相应测试动作的数据，主控系统可以先将该运行数据存储，并在所有指令全部运行完成再统一上传至测试主机，也可以实时上传至测试主机，尤其是执行机构执行测试动作失败的运行数据可以通过测试主机展示给测试人员，以便测试人员决定是否中断测试。

在测试主机通过主控系统对执行机构进行测试的过程中，测试主机同时也和风力发电机组中的安全控制系统之间进行通讯连接，安全控制系统接收到测试标志之后，则激活常规安全保护功能，除此之外，还激活振动阈值和转速包络保护功能等，从而保证风力发电机组在测试过程中的安全性。与此同时，若安全控制系统报出机组故障，则测试主机可以立即控制主控系统中断测试工作并执行紧急停机，还进一步地将故障代码反馈到测试主机上，以便测试人员及时了解故障状况。

当该转矩扫频测试的整个测试过程顺利完成后，主控系统和安全控制系统即可向测试主机反馈相应的标志，以告知测试完成，测试人员即可根据测试情况确定是否进行下一项测试。

如果需要进行下一项测试，则重新回到测试项的选择界面，并按照上述类似的过程完成下一项测试，直到所有需要测试的测试项均测试完成。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风力发电机组的测试系统，其特征在于，包括用于和风力发电机组的主控系统通讯连接，存储有测试程序并运行所述测试程序以便对所述风力发电机组进行测试的测试主机；

其中，当所述测试主机接收到测试参数，则根据所述测试参数向所述主控系统发送测试指令；以便所述主控系统根据所述测试指令控制所述风力发电机组的执行机构执行对应的测试动作，并将所述执行机构反馈的测试数据上传至所述测试主机。

2.如权利要求1所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机包括分别用于对所述风力发电机组进行变桨阶跃测试、变桨扫频测试、转矩阶跃测试、转矩扫频测试、停机测试、恒转矩测试的第一测试模块、第二测试模块、第三测试模块、第四测试模块、第五测试模块、第六测试模块；

相应地，所述执行机构包括变桨系统和变频器。

3.如权利要求2所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述第一测试模块用于当接收到变桨阶跃测试的多个变桨角度参数，则向所述主控系统发送包含多个所述变桨角度参数中的第一个变桨角度参数的变桨指令；当接收到所述主控系统反馈的所述第一个变桨角度参数对应的变桨完成信号时，则向所述主控系统发送包含多个所述变桨角度参数中的第二个变桨角度参数的变桨指令，直到所有所述变桨角度参数均发送测试完成。

4.如权利要求1所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机用于和所述风力发电机组的安全控制系统进行通讯连接，用于通过所述安全控制系统获得对所述风力发电机组在测试过程中所述执行机构的反馈的安全监测数据。

5.如权利要求4所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机和所述主控系统以及所述安全控制系统之间通过通讯线实时通讯连接。

6.如权利要求1所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机上设置有加密狗。

7.如权利要求1所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机包括可进行人机交互的操作界面，用于通过所述操作界面接收所述测试参数。

8.如权利要求7所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机用于通过所述操作界面接收测试参数修改指令。

9.如权利要求1所述的风力发电机组的测试系统，其特征在于，所述测试主机为可编程主机。

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