一种凝露检测设备及凝露的检测方法与流程

本发明涉及风力发电除湿领域，特别涉及一种凝露检测设备及凝露的检测方法。

背景技术：

随着可再生能源发电装机容量占比急剧增大，风电机组能否稳定运行对电网的影响越来越大，变流器作为风电机组的核心控制装置，在高湿环境发生凝露时，会损坏变流器电气和机械部件，甚至导致短路故障，特别是对功率单元影响巨大。

现有技术中使用的大多是变流器防凝露技术，但并不能完全防止凝露的发生，且防凝露装置均需要变流器带电才能运行，无法防止变流器在不带电停机状态下生成凝露。单纯依靠变流器内部的湿度传感器也无法监测到变流器内部已经产生的凝露，此时在变流器重新运行时，易造成变流器故障损坏，因此存在较大安全隐患。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种凝露检测设备及凝露的检测方法，以解决现有技术中无法检测变流器停机状态下产生的凝露，进而导致变流器在重新运行时凝露造成的变流器部件损坏和短路故障问题。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例采用了如下技术方案：一种凝露检测设备，包括：凝露传感器；比较电路，所述比较电路的输入端与所述凝露传感器的输出端连接，用于对比于所述比较电路参考端的参考信号输出比较结果信号；控制器，所述控制器的数字量输入端与所述比较电路的输出端连接，用于根据所述比较结果信号，确定所述凝露传感器所在的位置是否存在凝露。

进一步，所述控制器在接收到所述比较电路的输出端输出的低电平信号时，确定所述凝露传感器所在的位置存在凝露；所述控制器在接收到所述比较电路的输出端输出的高电平信号时，确定所述凝露传感器所在的位置不存在凝露。

进一步，所述控制器还用于，在接收到所述低电平信号时，执行预设凝露处理程序。

进一步，所述控制器的模拟量输入端与所述凝露传感器的输出端连接，所述控制器还用于，在接收到所述低电平信号时，根据所述凝露传感器的输出端的信号值确定所述凝露传感器所在位置的凝露量的值。

进一步，所述比较电路包括逻辑运算器和m个比较器，其中：所述逻辑运算器具有m个输入端，所述m个输入端分别与m个比较器的输出端连接，所述逻辑运算器将所述m个比较器的输出端输出的比较结果信号进行或运算，并输出所述或运算后的运算结果；其中，所述m个比较器的输入端分别连接m个凝露传感器的输出端。

进一步，所述控制器的数字量输入端与所述逻辑运算器的输出端连接，用于根据所述逻辑运算器的运算结果，确定所述凝露传感器所在的位置是否存在凝露。

进一步，还包括：至少一个发光二极管，至少一个所述发光二极管的正极或负极与所述比较电路的输出端连接，所述发光二极管的负极或正极与信号接地端或电源连接，在所述比较电路的输出端输出低电平信号或者高电平时，相应的所述发光二极管发光。

进一步，所述凝露传感器，包括：正极走线和负极走线，所述正极走线和所述负极走线交叉布置，其中，所述正极走线和所述负极走线的走线结构均包括横向布局结构和竖向布局结构。

进一步，所述凝露传感器，还包括：与所述正极走线或所述负极走线连接的金属板。

本发明实施例还公开了一种凝露的检测方法，其特征在于，使用上述的凝露检测设备进行凝露的检测。

本发明实施例的有益效果在于：该方法通过凝露传感器输出的信号值与比较电路参考端的参考信号的对比情况，来确定凝露传感器所在的位置是否存在凝露，即便在变流器停机过程中产生的凝露，在重新上电后控制器也可以根据比较电路输出的比较结果信号快速知悉凝露传感器所在的位置是否存在凝露，达到凝露快速检测的目的，防止因无法检测出停机状态下产生的凝露对变流器造成的部件损坏和短路故障问题。

附图说明

图1为本发明第一实施例凝露检测设备的结构示意图；

图2为本发明第一实施例凝露传感器的电气结构示意图；

图3为本发明第一实施例在凝露传感器具有多个的情况下，凝露检测设备的结构示意图；

图4为本发明第一实施例凝露检测设备的内部原理图。

具体实施方式

此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。

本发明的第一实施例提供了一种凝露检测设备，其结构示意图如图1所示，主要包括凝露传感器10、比较电路20以及控制器30，其中，凝露传感器10安装在变流器内部易产生凝露的位置；比较电路20的输入端与凝露传感器10的输出端连接，用于对比于比较电路参考端的参考信号输出比较结果信号；控制器30的数字量输入端与比较电路的输出端连接，用于根据比较结果信号，确定凝露传感器所在的位置是否存在凝露。

在本实施例中，凝露传感器10安装于变流器内部易产生凝露的位置，在该位置产生凝露时，凝露会影响凝露传感器10的电阻值，在向凝露传感器10施加电压时，其输出的信号值会发生改变。

具体地，凝露传感器10的电气结构示意图如图2所示，包括裸露在传感器表面的两组金属走线，分别为正极走线101和负极走线102，正极走线101和负极走线102呈交叉状布置，且走线之间间隔相等，按照图2中的示意，凝露传感器10的一端具有一接线端子103作为凝露传感器10的输出端，正极走线101和负极走线102均与接线端子103连接，并且为了增加凝露传感器10上的凝露产生速度，凝露传感器10还包括与正极走线101或负极走线102连接的金属板104，图2中示出的金属板104一共有两块，均与正极走线102连接。

在凝露传感器10上产生凝露时，凝露会破坏正极走线101和负极走线102之间的绝缘，使凝露传感器10的电阻值发生改变。为了保证凝露传感器10在不同方向上均具有相同的凝露-阻值特性，正极走线101和负极走线102的走线结构均包括横向布局结构和竖向布局结构，且为了保证在凝露体积较小时，凝露传感器10也可以出现相应的阻值变化，正极走线101和负极走线102之间的间隔应在不影响走线结构的情况下尽可能的短，但实际的间隔距离应根据凝露传感器的大小、走线的粗细等实际情况确定。

凝露传感器10的输出端与比较电路20的输入端连接，并由比较电路中的电源为凝露传感器10供电，凝露传感器10在通电后即根据走线上的凝露状况输出一电压信号值，该电压信号值会随着凝露量的增加而减小，比较电路20则对比该电压信号值和比较电路20参考端的参考信号值，并根据比较结果输出比较结果信号。比较电路20参考端连接参考电压发生器的输出端，用以输出一个固定的参考电压信号给比较电路20，参考电压信号的具体值应当根据实际情况进行设置，如根据凝露传感器所在位置的水汽条件、变流器允许存在的凝露量等情况进行设置，通常情况下以变流器无法正常工作时的凝露量对应的电压值为准。

在本实施例中，由于凝露传感器10输出的电压信号值会随着凝露量的增加而减小，那么当凝露传感器10的电压信号值也会减小到参考电压信号之后，说明凝露传感器10所在位置的凝露量已经累积到变流器无法正常工作的地步，此时比较电路20输出的比较结果信号为低电平信号，当凝露传感器10所在位置没有凝露产生或凝露量未累积到变流器无法正常工作时，比较电路20输出的比较结果信号为高电平信号。

控制器30的信号量输入端与比较电路20的输出端连接，根据比较电路20输出的比较结果信号来确定凝露传感器10所在的位置是否存在凝露。进一步地，控制器30在接收到比较电路20的输出端输出的低电平信号时，则可确定凝露传感器10所在的位置存在凝露；控制器30在接收到比较电路20的输出端输出的高电平信号时，则可确定凝露传感器10所在的位置不存在凝露，或存在的凝露量不足以影响变流器的正常工作。

进一步地，控制器30中还可存储有预设凝露处理程序，在确定凝露传感器10所在的位置存在凝露时，可以执行对应的预设凝露处理程序，以实现凝露的快速处理，防止造成变流器的损坏或故障。其中，预设凝露处理程序可以包括加热/烘干程序，通过控制加热器或烘干器使凝露蒸发，还可以包括告警程序，通过自动向维护人员发送告警短信以提醒维护人员尽快处理凝露传感器10所在的位置存在的凝露。

与此同时，控制器30的模拟量输入端还可以与凝露传感器10的输出端连接，在数字量输入端接收到低电平信号时，证明凝露传感器所在的位置有凝露产生，为了获得关于该位置产生的凝露更详尽的数据时，控制器30可以获取凝露传感器10输出端输出的信号值确定凝露传感器10所在位置的凝露量具体的值。该凝露量的值可以作为预设凝露处理程序的依据，在执行预设凝露处理程序时，确定程序的执行时间或执行强度，或者作为告警信息的一部分发送至维护人员。

为了进行变流器的多个位置的凝露状况的同时判断，可以同时安装m个凝露传感器10在变流器的不同位置，对应的比较电路20中则可以包括一个逻辑运算器以及与凝露传感器10的数量相同的比较器，即比较器的个数也为m个，并且逻辑运算器的输入端也应当有m个，用以连接m个比较器的输出端，而m个比较器的输入端则分别于m个凝露传感器10的输出端连接，m为大于0的整数。图3示出了在凝露传感器具有多个的情况下，凝露检测设备的结构示意图，由于通常使用的逻辑运算器为8路运算器，因此在本实施例中，m的值为8，即凝露传感器10和比较器201的数量均为8，此时逻辑传感器202用于对8路比较器201的输出的比较结果信号进行或运算，并输出或运算后的运算结果，控制器30则根据逻辑传感器202的运算结果确定凝露传感器所在的位置是否存在凝露。

具体地，由于逻辑传感器202所执行的运算为或运算，即在其连接的8路比较器201中有任意一路比较器输出的比较结果信号为低电平信号时，逻辑传感器202输出的运算结果即为低电平信号，控制器30在接收到逻辑运算器202输出的低电平信号时，即确定上述8个凝露传感器10中至少有一个凝露传感器10所在的位置存在凝露。为了指示具体是哪个凝露传感器10所在的位置存在凝露，在每一路比较器201的输出端均连接有至少一个发光二极管，至少一个发光二极管的正极或负极与比较器的输出端连接，则发光二极管的对应负极或正极与信号接地端或电源连接，用以在比较器的输出端输出低电平信号或者高电平时，相应的发光二极管发光，以指示对应的凝露传感器10是否产生凝露，例如，显示红光的发光二极管的正极与电源连接，负极与比较器201的输出端连接，在比较器201输出低电平时，该发光二极管导通，对应发出红光，以指示该路比较器对应的凝露传感器所在的位置存在凝露。

图4示出了一种优选的凝露检测设备的内部原理图，但图4中只示出了一路凝露传感器和比较器的情况，其余多个凝露传感器和比较器的原理与图4相同，图中不再详细展示。

凝露传感器10的正极端子通过电阻值为1mω的第二电阻r2与电源连接，凝露传感器10的负极端子接地，且在凝露传感器10的正极端子和负极端子之间连接有电容量为0.1微法的第三电容c3，凝露传感器10的正极端子与阻值为10kω的第五电阻r5连接，r5的另一端与比较器201的正极输入端连接，比较器201的负极输入端连接阻值为10kω的第三电阻r3连接，r3的另一端连接参考电压发生器的输出端(vref)，比较器201的输出端连接逻辑运算器202的输入端，并同时连接发光二极管d2的负极，d2的通过一阻值为3.3kω的第一电阻r1与电源连接，逻辑运算器202的输出端连接控制器30的数字量输入端，同时，凝露传感器10的正极端子还与控制器30的模拟量输入端连接。参考电压发生器的内部连接方式如图4中虚线框的内容所示，稳压二极管d1的正极接地，d1的负极与阻值为2kω的第六电阻r6的一端连接，r6的另一端连接电源，且d1的负极还与比较器211的正极输入端连接，比较器211的负极输入端与比较器211的输出端连接，比较器211的输出端即为参考电压发生器的输出端。

应当了解的是，本实施例中所提供的凝露检测设备可以通过独立的电源进行供电，也可以与变流器连接相同的电源，在变流器通电工作的情况下同时进行检测，在变流器断电停机的过程中，即使产生凝露，在变流器通电重启时，由于凝露传感器输出的电压信号值小于参考电压信号，控制器也可立刻根据比较电路的输出的低电压信号实现凝露检测，实现了快速知悉凝露传感器所在的位置是否存在凝露的目的，防止因无法检测出停机状态下产生的凝露对变流器造成的部件损坏和短路故障问题。

本发明的第二实施例提供了一种凝露的检测方法，即使用本发明第一实施例中公开的凝露检测设备进行变流器凝露检测的方法，凝露传感器被放置于变流器的各个位置，通过电缆连接至比较电路的输入端，并由控制器根据比较电路的比较结果信号确凝露传感器所在的位置是否存在凝露。凝露检测设备进行变流器凝露检测的过程和原理在本发明第一实施例中已经进行了描述，在本实施例中不在详细赘述。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。