风力发电机缺相检测方法及装置与流程

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机缺相检测方法及装置。

背景技术：

风力发电机缺相问题是风力发电机的运行安全性问题之一。通常，导致风力发电机缺相的原因有以下两种：一是，在风力发电机的装机过程中，风力发电机与变流器之间的电缆由于处于垂直状态，其安装工艺不达标极易出现电缆脱离，导致风力发电机缺相；二是，风力发电机并网发电后，整机将在一个固有频率范围内处于振动状态，由于风力发电机的振动使得电缆震松，甚至是脱落，导致风力发电机缺相。

现有技术中，对于上述安装工艺不达标的情况，可在风力发电机的装机完成后，通过人工检查风力发电机与变流器之间的电缆是否符合安装工艺要求。但是人工检查必须在停机状态下进行，并不适用于风力发电机在运行过程中的缺相检测。

然而，在风力发电机运行过程中，如不及时、有效地判断出风力发电机缺相，从而采取相关措施，将会引起更为严重的安全事故。目前，并没有能够及时、有效地判断运行过程中的风力发电机缺相的相关方法。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于，提供一种风力发电机缺相检测方法及装置，以实现及时、有效地对运行过程中的风力发电机是否缺相进行判断。

根据本发明的一方面，提供了一种风力发电机缺相检测方法，包括：实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值；根据所述三相电流值、所述输出电压值和所述发电功率值，判断所述风力发电机是否缺相。

根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机缺相检测装置，包括：数据获取模块，用于实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值；缺相判断模块，用于根据所述三相电流值、所述输出电压值和所述发电功率值，判断所述风力发电机是否缺相。

本发明实施例提供的风力发电机缺相检测方法及装置，通过实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值，进一步根据获取到的三相电流值、输出电压值和发电功率值，判断风力发电机是否缺相。相比现有技术而言，实现了及时、有效地对运行过程中的风力发电机是否缺相进行判断，为避免发生严重的电气安全事故提供技术支撑，提高了风力发电机的运行安全性。

附图说明

图1为本发明实施例一的风力发电机缺相检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一的风力发电机缺相检测方法中步骤120的流程示意图；

图3为本发明实施例二的风力发电机缺相检测方法的流程示意图；

图4为本发明实施例三的风力发电机缺相检测装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三的风力发电机缺相检测装置的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例风力发电机缺相检测方法及装置进行详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

实施例一

图1为本发明实施例一的风力发电机缺相检测方法的流程示意图，可在如图4或5所示的风力发电机缺相检测装置上执行该方法：

步骤110：实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值。

这里，上述三相电流值为风力发电机单套绕组中三相电缆的实时电流。通过本步骤的处理为后续判断风力发电机缺相提供数据支持。

步骤120：根据三相电流值、输出电压值和发电功率值，判断风力发电机是否缺相。

参考图2，根据本发明示例性实施例，步骤120可包括：

步骤210：计算三相电流值的和值作为第一电流计算值，并且，根据输出电压值和发电功率值计算得到第二电流计算值。

在具体的实现方式中，可以根据以下公式(1)计算第一电流计算值：

I_sum＝I₁+I₂+I₃………………………………………………………式(1)

其中，I_sum为第一电流计算值，I₁为风力发电机的三相电流中的第一相电流值，I₂为风力发电机的三相电流中的第二相电流值，I₃为风力发电机的三相电流中的第三相电流值。

可以根据以下公式(2)计算第二电流计算值：

其中，I为第二电流计算值，W为风力发电机的发电功率值，U为风力发电机的输出电压值，为功率因数，且

步骤220：根据第一电流计算值与第二电流计算值的比值，判断风力发电机是否缺相。

以下步骤2201～步骤2204可视为前述步骤220的细化处理，具体如下：

步骤2201：如果比值大于设定的第一阈值，且小于或等于设定的第二阈值，则确定风力发电机处于用于表征任意一相电缆虚接的轻度缺相状态，其中，设定的第一阈值小于设定的第二阈值。

步骤2202：如果比值大于设定的第二阈值，且小于或等于设定的第三阈值，则确定风力发电机处于用于表征任意两相电缆虚接的中度缺相状态，其中，设定的第二阈值小于设定的第三阈值。

步骤2203：如果比值大于设定的第三阈值，则确定风力发电机处于用于表征任意一相或者两相电缆脱落的重度缺相状态，其中，设定的第一阈值小于设定的第二阈值，设定的第二阈值小于设定的第三阈值。

步骤2204：如果比值小于或等于设定的第一阈值，则确定风力发电机未缺相。

优选地，设定的第一阈值为0.2，设定的第二阈值为0.5，设定的第二阈值为0.8。

也就是说，依据缺相程度，缺相状态可具体划分为轻度缺相状态、中度缺相状态和重度缺相状态。轻度缺相状态是由于某一相的电缆没有连接好，如果I_SUM与I的比值大于0.2且小于或等于0.5，可确定风力发电机处于轻度缺相状态。中度缺相状态是由于某两相的电缆没有连接好，如果I_SUM与I的比值大于0.5且小于或等于0.8，可确定风力发电机处于中度缺相状态。重度缺相状态是由于某一相或某两相的电缆完全脱落，如果I_SUM与I的比值大于0.8，可确定风力发电机处于重度缺相状态。

此外，在判断出风力发电机没有处于缺相状态时，则返回执行步骤110，重新获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值，并以此为依据继续判断风力发电机是否缺相。

在实际应用中，无论是在风力发电机的装机调试过程中，还是在并网发电运行过程中，均可执行本发明实施例的风力发电机缺相检测方法的流程步骤，并且，可以一个预定的时间间隔反复执行，以保障风力发电机安全、可靠地运行。

本发明实施例提供的风力发电机缺相检测方法，通过实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值，进一步根据获取到的三相电流值、输出电压值和发电功率值，判断风力发电机是否缺相。相比现有技术而言，实现了及时、有效地对运行过程中的风力发电机是否缺相进行判断，从而在确定风力发电机缺相时采取相关措施，进而避免发生严重的安全事故，提高了风力发电机的运行安全性。

此外，本发明实施例还具有如下技术效果：采用风力发电机单套绕组中三相电流的和I_SUM，以及风力发电机发电功率对应的电流I作为缺相判断标准，从而检测出风力发电机是否处于缺相状态，以及风力发电机的缺相程度。

实施例二

图3为本发明实施例二的风力发电机缺相检测方法的流程示意图，可在如图5所示的风力发电机缺相检测装置上执行该方法：

步骤310：实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值。

这里，上述三相电流值为风力发电机单套绕组中三相电缆的实时电流。通过本步骤的处理为后续判断风力发电机缺相提供数据支持。

步骤320：计算三相电流值的和值作为第一电流计算值，并且，根据输出电压值和发电功率值计算得到第二电流计算值。

其中，本步骤中第一电流计算值和第二电流计算值的具体实现方式与上述实施例一中步骤210的步骤内容说明相同，在此不再赘述。

步骤330：根据第一电流计算值与第二电流计算值的比值，判断风力发电机是否缺相。

以下步骤3301～步骤3302可视为前述步骤330的细化处理，具体如下：

步骤3301：在比值大于设定的第一阈值时，获取风力发电机的三相电缆各自的温度值；

步骤3302：如果任意一相或两相电缆的温度值与其余电缆的温度值的比值落入设定的比值范围，则确定风力发电机缺相，其中，设定的比值范围在0至1之间。优选地，设定的第一阈值为0.2。

此外，在实际应用中，如果任意一相或两相电缆的温度值与其余电缆的温度值的比值未落入设定的比值范围，则确定风力发电机未缺相。

为了提高风力发电机缺相判断的准确度，本发明实施例中，在第一电流计算值与第二电流计算值的比值大于设定的第一阈值时，并不直接确定风力发电机缺相，而是获取风力发电机的三相电缆的温度值，在满足任意一相或两相电缆的温度值与其余电缆的温度值的比值落入设定的比值范围这一判断条件时，才确定风力发电机缺相。举例来说，假设获取到的三相电缆的温度值分别为T1、T2和T3，其中，T1、T3为50℃，T2为40℃，T2分别与T1、T3的比值为0.8，落入设定的比值范围在[0,1]，由此，可确定风力发电机缺相。

本发明实施例提供的风力发电机缺相检测方法，与前述实施例一相比，综合考虑风力发电机单套绕组中三相电流的和I_SUM，风力发电机发电功率对应的电流I，以及三相电缆的温度这三个缺相判断标准，极大地提高了风力发电机缺相检测的准确度。

实施例三

图4为本发明实施例三的风力发电机缺相检测装置的结构示意图。可用于执行本发明实施例一的风力发电机缺相检测方法步骤。

参照图4，该风力发电机缺相检测装置包括数据获取模块410和缺相判断模块420。

数据获取模块410用于实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值。

缺相判断模块420用于根据三相电流值、输出电压值和发电功率值，判断风力发电机是否缺相。

本发明实施例提供的风力发电机缺相检测装置，通过实时获取风力发电机处于运行过程中的三相电流值、输出电压值和发电功率值，进一步根据获取到的三相电流值、输出电压值和发电功率值，判断风力发电机是否缺相。相比现有技术而言，实现了及时、有效地对运行过程中的风力发电机是否缺相进行判断，为避免发生严重的电气安全事故提供技术支撑，提高了风力发电机的运行安全性。

进一步地，在图4所示的实施例的基础上，图5为本发明实施例三的风力发电机缺相检测装置的另一结构示意图。

具体地，如图5所示的缺相判断模块420可包括：

电流计算单元4201用于计算三相电流值的和值作为第一电流计算值，并且，根据输出电压值、发电功率值计算得到第二电流计算值。

缺相判断单元4202用于根据第一电流计算值与第二电流计算值的比值，判断风力发电机是否缺相。

优选地，缺相判断单元4202可包括：

第一缺相判断子单元42021用于如果比值大于设定的第一阈值，且小于或等于设定的第二阈值，则确定风力发电机处于用于表征任意一相电缆虚接的轻度缺相状态，其中，设定的第一阈值小于设定的第二阈值。

第二缺相判断子单元42022用于如果比值大于设定的第二阈值，且小于或等于设定的第三阈值，则确定风力发电机处于用于表征任意两相电缆虚接的中度缺相状态，其中，设定的第二阈值小于设定的第三阈值。

第三缺相判断子单元42023用于如果比值大于设定的第三阈值，则确定风力发电机处于用于表征任意一相或者两相电缆脱落的重度缺相状态。

第四缺相判断子单元42024用于如果比值小于或等于设定的第一阈值，则确定风力发电机未缺相。

进一步地，缺相判断单元4202还可以包括：

温度获取子单元42025用于在比值大于设定的第一阈值时，获取风力发电机的三相电缆各自的温度值；

第五缺相判断子单元42026用于如果任意一相或两相电缆的温度值与其余电缆的温度值的比值落入设定的比值范围，则确定风力发电机缺相，其中，设定的比值范围在0至1之间。

优选地，本发明实施例的风力发电机缺相检测装置可集成在主控系统中。

在实际应用中，该风力发电机缺相检测装置还可以包括报警模块和通讯模块。具体地，由报警模块生成携带有检测出的风力发电机缺相状态信息的通知消息，利用通讯模块将通知消息发送给发电站的远程监控平台，以便于远程监控平台依据接收到的通知消息采取相关保护措施，如控制风力发电机停机等。使得现场人员能够及时处理重新连接电缆。

通讯模块与远程监控平台之间可采用无线通讯建立连接。这里，无线通讯的实现方式可以是蓝牙、无线局域网802.11、红外数据传输、非接触式射频识别等短距离无线通讯技术。

综上，本发明实施例还具有如下技术效果：

一方面，采用风力发电机单套绕组中三相电流的和，以及风力发电机发电功率对应的电流作为判断标准，从而检测出风力发电机处于何种缺相状态；

另一方面，综合考虑风力发电机单套绕组中三相电流的和，风力发电机发电功率对应的电流，以及三相电缆的温度这三个缺相判断标准，极大地提高了风力发电机缺相检测的准确度；

再一方面，通过将风力发电机缺相检测装置集成在主控系统中，使得发电站无需单独配置额外的缺相检测设备，节省了成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。