CN104865084B - 一种风电机组超速试验测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组超速试验测试方法，步骤为：(1)设定主控程序中转速给定限值，使其大于超速模块设置报警值，屏蔽变流器超速故障功能和机组并网功能；(2)包括：A设定主控程序中超速判断限值小于超速模块设置报警值，使叶轮空转，当转速到达超速判断限值时，若主控程序报出软件转速超限故障，判定主控程序超速限值设定功能有效；B设定超速判断限值大于超速模块设置报警值，使叶轮空转，当转速到达超速模块设置报警值时，若安全链模块报出超速故障，判定安全链模块超速检测功能有效。本发明不仅验证了主控程序超速限值设定和安全链模块超速检测功能的有效性，还验证了风电机组传动链满足超速到20rpm的要求，避免了严重事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种风电机组超速试验测试方法。
背景技术
随着我国风电机组装机容量持续增长，运行时间逐渐增长，由于不同原因导致出现风电机组超速的现象越来越多，甚至出现了因为超速而导致倒塔等严重事故的发生。为了避免出现由于超速导致的恶性事故，在出现超速时，风电机组检测超速的保护动作必须要正确执行。为了验证风电机组检测超速的保护动作的功能是否完好，必须要进行风电机组的超速试验测试。
在兆瓦级风电机组中主控***对叶轮和发电机两个测速信号实现冗余和信号检查。参照附图1所示，叶轮的转速通过安装在滑环后端的增量式旋转编码器来测量，所测得的信号直接输入到超速模块，超速模块可以设置触发超速的限值，同时超速模块将该转速信号输入到主控***，作为转速的冗余控制；发电机的转速通过安装在发电机转子后端的增量式旋转编码器来测量，所测得的信号输入到变流器控制***用于实现对发电机的控制，同时变流器控制***又将该转速信号通过总线通讯的方式传输给主控***。在控制软件程序中设置超速保护的限定值，该限值要低于超速模块速度报警值。当风机超速，且转速超过这个限定值时，风力发电机有两个相互独立的***来终止机器转子的转动,以防止超速，首先触发主控***中控制器的限定值，控制器报出软件超速故障，快速停机；当控制器报警失效时，超速模块发命令给控制器，同时触发安全链，启动紧急停机命令使风机停止旋转。
目前现场进行兆瓦级风电机组超速测试，是通过降低超速模块触发超速限值或者通过将滑环从齿轮箱上拆下，转动滑环，使转速超过20rpm时报超速故障，实际并未转到20rpm，目前这种测试方法只能称得上是模拟测试，不能够测试到风电机组实际超速的极端工况，无法验证风电机组传动链是否能够满足超速到20rpm的要求，故现有的测试方法存在缺陷。
如何能创设一种简单全面的新的风电机组超速试验测试方法，是当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单全面的风电机组超速试验测试方法，使其克服现有的风电机组超速试验测试方法的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种风电机组超速试验测试方法，所述方法步骤为：
(1)设定风电机组主控程序中的叶轮转速给定限值，使其大于超速模块的设置报警值，屏蔽变流器的超速故障功能，并关闭风电机组并网功能；
(2)通过设定风电机组主控程序中叶轮超速的判断限值来判定主控程序超速限值设定功能和安全链模块超速检测功能是否有效，具体方法包括：
A、设定主控程序中叶轮超速判断限值小于超速模块的设置报警值，启动风电机组，使叶轮空转，当转速到达主控程序的超速判断限值时，若主控程序报出软件转速超限故障，且风电机组快速停机，判定主控程序超速限值设定功能有效；若主控程序未报出软件转速超限故障，且风电机组未停机，判定主控程序超速限值设定功能无效；
B、设定主控程序中叶轮超速判断限值大于超速模块的设置报警值，启动风电机组，使叶轮空转，当转速到达超速模块的设置报警值时，若安全链模块报出超速故障，触发安全链动作，使风电机组紧急停机，判定安全链模块超速检测功能有效；若安全链模块未报出超速故障，安全链不动作，判定安全链模块超速检测功能无效。
作为本发明的一种改进，所述步骤(1)之前，还包括模拟测试步骤，将滑环从齿轮箱上拆下，转动滑环，使其转速超过超速模块的设置报警值和主控程序的超速判断限值：
若风电机组报出软件转速超限故障和安全链超速故障，判定主控程序超速限值设定功能和安全链模块超速检测功能均有效；
若风电机组均未报出软件转速超限故障和安全链超速故障，判定主控程序超速限值设定功能和安全链模块超速检测功能均无效；
若风电机组只报出软件转速超限故障，判定主控程序超速限值设定功能有效而安全链模块超速检测功能无效；
若风电机组只报出安全链超速故障，判定主控程序超速限值设定功能无效而安全链模块超速检测功能有效。
进一步改进，在使用所述方法测试之前，确认风电机组变桨***的后备电源工作是否正常，若正常，开始测试；若不正常，则需进行排查，在问题解决后再行测试。
进一步改进，所述步骤(1)中超速模块的设置报警值为20rpm，主控程序的叶轮转速给定限值为20.5rpm。
进一步改进，所述步骤(2)中超速模块设置报警值为20rpm，其中，A方法中主控程序的超速判断限值为19.5rpm；B方法中主控程序的超速判断限值为20.5rpm。
进一步改进，所述测试在风速为4-8m/s时进行。
采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：
1.本发明通过在风电机组上实际测试叶轮超速的极端工况，不仅验证了主控程序超速限值设定和安全链模块超速检测功能的有效性，还验证了整个风电机组传动链能够满足超速到20rpm的要求，并能够安全停机，全面的对整个风电机组超速试验进行测试，避免了由于风电机组超速而相应的保护机构不动作导致的倒塔等事故的发生。
2.本发明通过在超速测试之前确认风电机组变桨***后备电源工作正常，确保了在紧急情况下，风电机组能够利用变桨***后备电源进行紧急顺桨，进一步保证了风电机组在整个测试过程中的安全。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是现有风电机组转速测试***的结构图；
图2是本发明风电机组超速试验测试方法的流程图。
具体实施方式
本发明风电机组超速试验测试方法，是在设置风电机组主控程序中相关参数值的基础上，使风电机组叶轮进行空转，当转速到达设定值时，观察主控程序或安全链是否报出超速故障，风电机组是否快速停机，进而判定主控程序超速限值设定和安全链模块超速检测功能是否有效性，同时还验证了整个风电机组传动链能否满足超速到20rpm的要求，并能够安全停机，克服了当前的模拟测试不全面的缺陷。
参照附图2所示，本发明风电机组超速试验测试方法，具体测试步骤如下：
1、在风电机组处于维护状态下，确认风电机组变桨***后备电源工作是否正常，若正常，开始测试；若不正常，则需进行排查，在问题解决后再行测试；
2、检查超速模块接线，确认超速模块设置报警值为20rpm；
3、模拟测试：将滑环从齿轮箱上拆下，转动滑环，使其转速超过20rpm，风电机组报出软件超速故障和安全链超速故障，确认控制器中的主控程序超速限值设置和安全链模块超速检测功能正常；
4、将滑环重新安装到齿轮箱上，在主控程序中将转速给定限值由18rpm修改为20.5rpm，屏蔽变流器的超速故障功能，并禁止风电机组并网功能开启，在风速处于4-8m/s期间，使风电机组进行空转，将风电机组转速限值逐步增加，当转速到达主控程序的叶轮超速判断限值19.5rpm时，主控程序报出软件转速超限故障，风电机组快速停机；再将主控程序的超速判断限值由19.5rpm修改为20.5rpm，在同样的前提条件下，再次启动风机进行空转，当转速到达20rpm时，安全链模块报出超速故障，触发安全链动作，风电机组紧急停机。
上述测试方法不仅验证了主控程序超速限值设定和安全链模块超速检测功能的有效性，同时还验证了整个风电机组传动链能够满足超速到20rpm的要求，并能够安全停机。
实施例一
在超速测试过程中，在风电机组调试界面上密切关注叶轮转速rotor_speed_1和rotor_speed_2、发电机转速converter_motor_speed、3个轴的变桨角度pitch_position_1、pitch_position_2和pitch_position_3、风速wind_speed等关键信息。同时启动Twincatscope view软件，添加上述变量，在测试过程中，采集以上变量的测试数据，用于后续的分析。
将风电机组转换到维护状态，对变桨***后备电源进行测试，确保在紧急情况下，风电机组能够利用变桨***后备电源进行紧急顺桨。检查超速模块接线，确认超速模块的设置报警值为20rpm。将滑环从齿轮箱上拆下，转动滑环，使转速超过20rpm，若风机报出软件超速故障和安全链超速故障，可确认控制器中的主控程序超速限值设置和安全链模块超速检测功能正常。
将滑环重新安装到齿轮箱上，在主控程序中将转速给定main_loop_rotor_speed_demand变量的限值由18rpm修改为20.5rpm，屏蔽变流器超速故障error_converter_fault_overspeed，将该变量常置为false。在调试界面上点击“发电状态下是否给并网指令”，将其设置为0，使得风电机组达到并网转速时也不并网，只进行空转。首先将转速设置为10rpm，当叶轮转速达到10rpm时，为确保安全，缓慢放开转速限值，逐步放大到20rpm，当叶轮转速超过19.5rpm时主控程序中转速超限故障error_rotor_speed_critical_speed被触发，触发后风电机组快速停机。再将主控程序的超速判断限值init_rotor_speed_critical_limit由19.5rpm修改为20.5rpm，在同样的前提条件下，再次启动风机，当转速到达20rpm时，安全链模块报出超速故障，使得安全链断开，风电机组紧急停机。
并且在测试过程中，如果出现意外情况，可立即按下风电机组的紧急停机按钮，利用变桨***的后备电源进行顺桨紧急停机，确保风电机组在整个测试过程中的安全。
本发明整个测试过程既验证了主控程序超速限值设定和安全链模块超速检测功能的有效性，还验证了整个风电机组传动链能够满足超速到20rpm的要求，并能够安全停机，全面的对整个风电机组超速试验进行测试，避免了由于风电机组超速而相应的保护机构不动作导致的倒塔等事故的发生。
上述整个测试过程均正常后，把主控程序中修改过的限值和变量进行恢复，至此整个测试过程完毕。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种风电机组超速试验测试方法，其特征在于，所述方法步骤为：
(1)设定风电机组主控程序中的叶轮转速给定限值，使其大于超速模块的设置报警值，屏蔽变流器的超速故障功能，并关闭风电机组的并网功能；
(2)通过设定风电机组主控程序中叶轮超速的判断限值来判定主控程序超速限值设定功能和安全链模块超速检测功能是否有效，具体方法包括：
A、设定主控程序中叶轮超速判断限值小于超速模块的设置报警值，启动风电机组，使叶轮空转，当转速到达主控程序的超速判断限值时，若主控程序报出软件转速超限故障，且风电机组快速停机，判定主控程序超速限值设定功能有效；若主控程序未报出软件转速超限故障，且风电机组未停机，判定主控程序超速限值设定功能无效；
B、设定主控程序中叶轮超速判断限值大于超速模块的设置报警值，启动风电机组，使叶轮空转，当转速到达超速模块的设置报警值时，若安全链模块报出超速故障，触发安全链动作，使风电机组紧急停机，判定安全链模块超速检测功能有效；若安全链模块未报出超速故障，安全链不动作，判定安全链模块超速检测功能无效。
2.根据权利要求1所述的风电机组超速试验测试方法，其特征在于，所述步骤(1)之前，还包括模拟测试步骤，将滑环从齿轮箱上拆下，转动滑环，使其转速超过超速模块的设置报警值和主控程序的超速判断限值：
若风电机组报出软件转速超限故障和安全链超速故障，判定主控程序超速限值设定功能和安全链模块超速检测功能均有效；
若风电机组均未报出软件转速超限故障和安全链超速故障，判定主控程序超速限值设定功能和安全链模块超速检测功能均无效；
若风电机组只报出软件转速超限故障，判定主控程序超速限值设定功能有效而安全链模块超速检测功能无效；
若风电机组只报出安全链超速故障，判定主控程序超速限值设定功能无效而安全链模块超速检测功能有效。
3.根据权利要求1所述的风电机组超速试验测试方法，其特征在于，在使用所述方法测试之前，确认风电机组变桨***的后备电源工作是否正常，若正常，开始测试；若不正常，则需进行排查，在问题解决后再行测试。
4.根据权利要求1所述的风电机组超速试验测试方法，其特征在于，所述步骤(1)中超速模块的设置报警值为20rpm，主控程序的叶轮转速给定限值为20.5rpm。
5.根据权利要求1或4所述的风电机组超速试验测试方法，其特征在于，所述步骤(2)中超速模块设置报警值为20rpm，其中，A方法中主控程序的超速判断限值为19.5rpm；B方法中主控程序的超速判断限值为20.5rpm。
6.根据权利要求1所述的风电机组超速试验测试方法，其特征在于，所述测试在风速为4-8m/s时进行。
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