一种风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法与流程

文档序号:15579114发布日期:2018-09-29 06:23

本发明涉及一种风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法。



背景技术:

风能是一种清洁的可再生绿色能源,蕴量巨大,中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源非常丰富。风力发电是风能利用的主要形式,风力发电是所有新能源中最具有经济性,最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电方式之一。

随着风力行业快速发展,“飞车”事故越来越多,如何能有效准确检测出性能下降的蓄电池,并能够在较短的时间内检测出单台风力发电机组蓄电池的性能,同时,有能释放风电场维护人员定期蓄电池检测工作。

传统检测方法就是使用一种便携式电池检测设备,然后对电池进行深度充放电实验,通过该设备对电池性能做出专业评估。这种检测需要进入轮毂内部同时需要拆装待检电池,不方便,增加人力成本,而且一次充放电实验一般都超过10小时耗时长。

随着风电产业的发展,风电周边产品不断的完善,目前出现了一种在线式电池检测设备,和传统检测设备不同,该自动检测方法具有实时在线监测电池的性能情况优势,通过主控系统自行检测判定蓄电池性能,无需人员定期维护。



技术实现要素:

本发明克服了上述技术的不足,提供了一种风力发电机组变桨蓄电池自动检测方法。

为解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案实现:

包括主控系统、用于顺桨执行的变桨系统、用于顺桨执行的驱动系统,其特征在于,其检测方法如下:

第一步,所述的主控系统进行自动检测时间计时,根据变桨蓄电池的维护周期,在系统中设定变桨蓄电池测试时间间隔;

第二步,所述的主控系统根据当前风机运行状态、当前风速情况来判定风力发电机组是否具备变桨蓄电池自动检测条件;

第三步,所述的主控系统通过现场总线通讯协议将风力发电机组紧急顺桨测试命令发送至变桨系统;

第四步,所述的变桨系统接收命令后,将控制变桨电机及驱动器驱动桨叶变桨至0°位置;

第五步,所述的变桨系统控制变桨电机及驱动器驱动桨叶执行紧急顺桨测试,所述变桨系统在紧急顺桨测试过程中,实时监测桨叶顺桨位置信息、变桨蓄电池电压信息;

第六步,所述的变桨系统将监测到桨叶顺桨位置信息和变桨蓄电池电压信息通过现场总线通讯方式传送至主控系统;

第七步,所述的主控系统将接受到桨叶顺桨位置信息通过桨叶速度监测单元分析桨叶顺桨速度是否正常,同时,将变桨蓄电池电压信息通过桨叶顺桨电压监测单元分析变桨蓄电池压降是否正常。

所述的风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法,其特征在于:所述的主控系统集成有紧急顺桨过程中桨叶位置监控单元、桨叶蓄电池电压监控单元;

所述的桨叶位置监控单元依托于主控系统与变桨系统进行通讯,将检测到的桨叶位置信号传输至主控系统;

所述的桨叶蓄电池电压监控单元依托于主控系统与变桨系统进行通讯,将检测到的变桨蓄电池电压压降信号传输至主控系统。

所述的风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法,其特征在于:所述的桨叶速度监测单元主要通过桨叶速度监测功能模块分析桨叶位置信息,其分析方法如下:

第一步:通过使能信号触发高电平信号,使桨叶速度监测功能模块启动工作;

第二步:桨叶速度监测功能模块开始取第一个桨叶位置字符串变量值;

第三步:桨叶速度监测功能模块经过阶跃周期时间开始取第二个桨叶位置字符串变量值;

第四步:桨叶速度监测功能模块将第一个角度值进行赋值;

第五步:桨叶速度监测功能模块取第二个值角度值,将与第一个值相减,并取差值的绝对值与阶跃周期时间相除,计算出当前桨叶速度值;

第六步:桨叶速度监测功能模块检测到桨叶速度值等于或大于其内部设定值时停止计算;

第七步:桨叶速度监测功能模块根据整个计算过程最终计算得出当前实际桨叶速度值;

第八步:实际桨叶速度值通过与比较功能块设定的桨叶顺桨速度设定值进行比较;

第九步:当实际桨叶速度小于比较功能块的桨叶顺桨速度设定值时,其输出高电平信号;

第十步:主控系统将报出桨叶顺桨速度故障。

所述的风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法,其特征在于:所述的桨叶顺桨电压监测单元,其分析方法如下:

第一步:通过变桨系统内部蓄电池检测模块监控变桨蓄电池电压;

第二步:变桨系统将桨叶蓄电池电压通过现场总线通讯方式发送至主控系统;

第三步:主控系统将接受到蓄电池电压通过低通滤波器功能模块进行20ms滤波,去除蓄电池电压瞬间峰值;

第四步:当接受到使能信号触发高电平信号,电压监测功能模块启动工作;

第五步:电压监测功能模块开始取第一个蓄电池电压字符串变量值,以这个为基准;

第六步:电压监测功能模块开始取第二个蓄电池电压字符串变量值,电压监测功能模块内部执行比较命令,如果输入值大于初始值,则将输入值赋值最大值,如输入值小于初始值,定义该值为最小值;

第七步:电压监测功能模块每隔20ms读取一个数值,并计算差值;

第八步:电压监测功能模块计算差值通过与比较功能块设定的蓄电池电压压降设定值进行比较;

第九步:当输入比较的差值大于设定值时,其输出高电平信号;

第十步:主控系统将报出桨叶蓄电池压降故障。

本发明的风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法优点如下:通过风力发电机组紧急顺桨方式,由主控系统监测桨叶顺桨位置、桨叶蓄电池顺桨时压降值,能够在较短的时间内准确检测出单台风力发电机组单个桨叶蓄电池的性能,准确可靠,快捷方便。无需风电场维护人员定期去进行变桨蓄电池的检测工作,也能及时消除潜在的“飞车”事故危险,提高风力发电机组的可利用率,也提升风力发电机组的经济效益。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中

图1 是本发明风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法方框逻辑图;

图2 是本发明风力发电机组结构图;

图3 是本发明风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法速度监测控制逻辑图;

图4 是本发明风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法电压监测控制逻辑图;

图5 是本发明风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法输出波形图。

具体实施方式

如图1-5所示,本发明的风力发电机组变桨系统蓄电池性能自动检测方法,包括主控系统、用于顺桨执行的变桨系统,其检测方法如下:

第一步,所述的主控系统进行自动检测时间计时,根据变桨蓄电池的维护周期,在系统中设定变桨蓄电池测试时间间隔。

第二步,所述的主控系统根据当前风机运行状态、当前风速情况来判定风力发电机组是否具备变桨蓄电池自动检测条件。

第三步,所述的主控系统通过现场总线通讯协议将风力发电机组紧急顺桨测试命令发送至变桨系统。

第四步,所述的变桨系统接收命令后,将控制变桨电机及驱动器驱动桨叶变桨至0°位置。

第五步,所述的变桨系统控制变桨电机及驱动器驱动桨叶执行紧急顺桨测试,所述变桨系统在紧急顺桨测试过程中,实时监测桨叶顺桨位置信息、变桨蓄电池电压信息。

第六步,所述的变桨系统将监测到桨叶顺桨位置信息和变桨蓄电池电压信息通过现场总线通讯方式传送至主控系统。

第七步,所述的主控系统将接受到桨叶顺桨位置信息通过桨叶速度监测单元分析桨叶顺桨速度是否正常,同时,将变桨蓄电池电压信息通过桨叶顺桨电压监测单元分析变桨蓄电池压降是否正常。

进一步的,所述的主控系统集成有紧急顺桨过程中桨叶位置监控单元、桨叶蓄电池电压监控单元。所述的桨叶位置监控单元依托于主控系统与变桨系统进行通讯,将检测到的桨叶位置信号传输至主控系统;所述的桨叶蓄电池电压监控单元依托于主控系统与变桨系统进行通讯,将检测到的变桨蓄电池电压压降信号传输至主控系统。

进一步的,所述的桨叶速度监测单元主要通过桨叶速度监测功能模块分析桨叶位置信息,其分析方法如下:

第一步:通过使能信号触发高电平信号,使桨叶速度监测功能模块启动工作。

第二步:桨叶速度监测功能模块开始取第一个桨叶位置字符串变量值。

第三步:桨叶速度监测功能模块经过阶跃周期时间开始取第二个桨叶位置字符串变量值。

第四步:桨叶速度监测功能模块将第一个角度值进行赋值。

第五步:桨叶速度监测功能模块取第二个值角度值,将与第一个值相减,并取差值的绝对值与阶跃周期时间相除,计算出当前桨叶速度值。

第六步:桨叶速度监测功能模块检测到桨叶速度值等于或大于其内部设定值时停止计算。

第七步:桨叶速度监测功能模块根据整个计算过程最终计算得出当前实际桨叶速度值。

第八步:实际桨叶速度值通过与比较功能块设定的桨叶顺桨速度设定值进行比较。

第九步:当实际桨叶速度小于比较功能块的桨叶顺桨速度设定值时,其输出高电平信号。

第十步:主控系统将报出桨叶顺桨速度故障。

进一步的,所述的桨叶顺桨电压监测单元,其分析方法如下:

第一步:通过变桨系统内部蓄电池检测模块监控变桨蓄电池电压。

第二步:变桨系统将桨叶蓄电池电压通过现场总线通讯方式发送至主控系统。

第三步:主控系统将接受到蓄电池电压通过低通滤波器功能模块进行20ms滤波,去除蓄电池电压瞬间峰值。

第四步:当接受到使能信号触发高电平信号,电压监测功能模块启动工作。

第五步:电压监测功能模块开始取第一个蓄电池电压字符串变量值,以这个为基准。

第六步:电压监测功能模块开始取第二个蓄电池电压字符串变量值,电压监测功能模块内部执行比较命令,如果输入值大于初始值,则将输入值赋值最大值,如输入值小于初始值,定义该值为最小值。

第七步:电压监测功能模块每隔20ms读取一个数值,并计算差值;

第八步:电压监测功能模块计算差值通过与比较功能块设定的蓄电池电压压降设定值进行比较。

第九步:当输入比较的差值大于设定值时,其输出高电平信号。

第十步:主控系统将报出桨叶蓄电池压降故障。

进一步的:当风力发电机组无故障,处于待机状态,此时风速小于3m/s,且桨叶处于89°位置。主控系统控制启动蓄电池检测命令,将给变桨发送变桨指令,使桨叶变桨至0°。当变桨接受到该测试信号时,变桨系统通过蓄电池执行紧急顺桨动作。变桨系统通过变桨电机编码器或者桨叶冗余编码器检测桨叶位置信号。变桨系统通过现场总线通讯方式将测量桨叶位置信号传发送至主控系统。主控系统将接受到桨叶1位置信号输入至桨叶速度监测功能模块。同时,桨叶速度监测功能模块接受到“紧急停机信号”,此时桨叶速度监测功能模块开始工作。

桨叶速度监测功能模块1每隔500ms采取一个信号。同时,桨叶速度监测功能模块1将采集桨叶1位置信号与90°位置信号进行比较。如位置信号大于或等于位90°时停止信号采集工作。通过桨叶速度监测功能模块1计算输出的桨叶1顺桨速度,再通过比较功能块与主控系统设定值进行比较。紧急信号触发时,通过定时器功能块,延时2000ms后给出常闭信号。再通过脉冲器功能模块延时7000ms。计算出紧急顺桨速度在规定时间内同时满足时,主控系统将报出桨叶1顺桨速度故障。

同理,桨叶2顺桨、桨叶3顺桨时速度也是通过相关功能计算,并判断桨叶2顺桨速度和桨叶3顺桨是否故障。

在紧急顺桨过程中,主控系统同时也对变桨蓄电池电压进行检测。检测过程具体如下:

变桨系统将检测到蓄电池电压,通过现场总线通讯方式传输至主控系统。桨叶1蓄电池电压通过低通滤波器功能模块1,20ms的滤波,将紧急顺桨过程中蓄电池电压尖峰值去除,以免误报。通过滤波的电压信号输入至电压监测功能模。同时,电压监测功能模接受到“紧急停机信号”,此时电压监测功能模开始工作。

进一步,通过电压监测功能模1计算输出的桨叶1蓄电池电压,再通过比较功能块与主控系统设定值进行比较。计算出桨叶1蓄电池压降电压大于主控系统设定值,将报出桨叶1蓄电池压降速度故障。

同理,桨叶2顺桨、桨叶3顺桨时变桨蓄电池压降大于主控系统设定值,也将报出桨叶2蓄电池压降故障和桨叶3蓄电池压降故障。

当风力发电机组正常无故障运行时,此时桨叶角度在0°~30°之间调整桨叶角度。如此时风力发电机组由于本身故障执行紧急停机操作,则主控系统也将执行桨叶位置信号机变桨蓄电池电压信号测试工作。具体测试过程如下:

当变桨接受到该故障信号时,变桨系统通过蓄电池执行紧急顺桨动作。变桨系统通过变桨电机编码器或者桨叶冗余编码器检测桨叶位置信号。变桨系统通过现场总路线通讯方式将测量桨叶位置信号传发送至主控系统。主控系统将接受到桨叶1位置信号输入至桨叶速度监测功能模块。同时,桨叶速度监测功能模块接受到“紧急停机信号”,此时桨叶速度监测功能模块开始工作。

进一步,桨叶速度监测功能模块1“每隔500ms采取一个信号。 同时,桨叶速度监测功能模块1将采集桨叶1位置信号与90°位置信号进行比较。如位置信号大于或等于位90°时停止信号采集工作。通过桨叶速度监测单元计算输出的桨叶1顺桨速度,再通过比较功能块与主控系统设定值进行比较。紧急信号触发时,通过定时器功能块,延时2000ms后给出常闭信号。再通过脉冲器功能模块延时7000ms。计算出紧急顺桨速度在规定时间内同时满足时,主控系统将报出桨叶1顺桨速度故障。

同理,桨叶2顺桨、桨叶3顺桨时速度也是通过相关功能计算,并判断桨叶2顺桨速度和桨叶3顺桨是否故障。

在紧急顺桨过程中,主控系统同时也对变桨蓄电池电压进行检测。检测过程具体如下:变桨系统将检测到蓄电池电压,通过现场总路线通讯方式传输至主控系统。桨叶1蓄电池电压通过低通滤波器功能模块120ms的滤波,将紧急顺桨过程中蓄电池电压尖峰值去除,以免误报。通过滤波的电压信号输入至电压监测功能模块。同时,电压监测功能模接受到“紧急停机信号”,此时电压监测功能模开始工作。通过电压监测功能模块计算输出的桨叶1蓄电池电压,再通过比较功能块与主控系统设定值进行比较。计算出桨叶1蓄电池压降电压大于主控系统设定值,将报出桨叶1蓄电池压降速度故障。

同理,桨叶2顺桨、桨叶3顺桨时变桨蓄电池压降大于主控系统设定值,也将报出桨叶2蓄电池压降故障和桨叶3蓄电池压降故障。测试完成后,主控系统重新开始计时风力发电机组变桨蓄电池自动检测工作。

主控系统通过机组紧急顺桨过程中,对变桨蓄电池顺桨过程中压降监控及桨叶顺桨过程中速度监控来判定蓄电池性能。如其中任何一个故障报告,说明蓄电池性能有问题,需要进行更换。当主控系统将报出桨叶蓄电池压降故障、桨叶顺桨速度故障的任何一个故障,表示蓄电池性能问题。此时需要对蓄电池进行检测或更换。所述变桨系统的执行机构包含:驱动器柜、蓄电池柜、变桨电机、传动齿轮箱、配套传感器设备等。所述驱动器柜是变桨系统核心,用于各种外部信号采集及控制命令的输出。并与主控系统通讯,将采集到信号传导主控系统。所述蓄电池柜是变桨系统应急单元,在变桨系统出现紧急情况或电网出现问题时,通过蓄电池实现紧急顺桨,从而将桨叶顺桨至安全位置,确保机组安全性。所述变桨电机、传动齿轮箱是桨叶顺桨过程中执行结构,驱动桨叶执行顺桨动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均包含在本发明的保护范围之内。

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