具有状态监控系统的风力涡轮机技术方案

本发明专利技术涉及一种具有状态监控系统（1）的风力涡轮机（24），该风力涡轮机（24）具有配备了发电机线圈（4）的发电机（3）、控制单元（2）和与所述控制单元（2）相连接的传感器（10、11）。能够由所述控制单元（2）根据所述传感器（10、11）控制的切断元件（7）布置在从所述发电机线圈（4）通往电网（6）的高压线（5）中。将所述控制单元（2）与所述发电机线圈（4）连接起来的线路（5、8）具有集成的线路监控装置（9）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有状态监控系统的风力涡轮机以及一种用于风力涡轮机的状态监控系统。尤其本专利技术在总体上涉及电气系统以及风力涡轮机的保护。
技术介绍
风力涡轮机使用发电机，用于将旋转能转换为电能。电能通常作为三相高压来输出。发电机的线圈或者绕组在转子旋转时提供电能。旋转速度确定所述线圈中的交流电的频率。对于发电机出现故障或者验收发电机这些情况或者对于风向的改变来说必须使所述三个相的频率稳定。在电压开始下降或者交流节电时，发电机会被磁化，这会导致功率峰值。这种突然的功率峰值则会导致与所述发电机相连接的传动机构的磨损或者损坏。在此使用稳定器件如晶闸管，用于将所有的相上的这些不稳定的频率的形式的功率峰值平滑滤波为稳定的状态。频率稳定通过晶间管的接通和断开来进行。所述晶间管的控制则由比如具有处理器或者微处理器的控制单元来承担。所述晶间管允许连续地调节电流。所述控制单元从布置在风力涡轮机的重要组件比如发电机、主轴承、传动机构或者机舱的框架上的传感器处获得数据。所述传感器通常借助于同轴电缆与所述控制单元相连接。所述控制单元、传感器和晶间管形成一个状态监控系统。该系统的状态可以传输给调度台，在那里对所述数据进行分析。所述数据传输可以通过比如每十秒钟发送的GSM信息来实现。论文 “Protection for High-Voltage Systems" , ATZTechnology 6/2007 (2007 年12月)第27到28页描述了一种用于混合动力汽车的高压电缆的保护系统。对于具有集成的传感器的高压电缆来说，可以识别出严重的状态如外部的护套的机械损坏、短路和局部的过热。所集成的传感器将该信息传输给识别单元，该识别单元则可以在出现严重的状况之前切断用于该电缆的高压供给。
技术实现思路
本专利技术的任务是，进一步改进风力涡轮机尤其电气组件的安全性。该任务用权利要求1或者说12所述特征得到解决。本专利技术的有利的改进方案在从属权利要求中得到定义。按照本专利技术的第一方面，具有状态监控系统的风力涡轮机拥有配备了发电机线圈的发电机、控制单元、与所述控制单元相连接的传感器以及能够由所述控制单元根据所述传感器来控制的、设置在从所述发电机线圈通往电网的高压线中的切断元件。将所述控制单元与发电机线圈连接起来的线路拥有集成的线路监控装置。现在用本专利技术也可以监控和保护所述线路本身。由此达到安全性的新的等级。以往可以对传感器的数据进行处理， 现在也可以对与传感器的连接以及其它的线路进行监控。可以对信号线及高压线进行监3控。另一个优点是，维修间隔期可以变得更长，因为风力涡轮机可以更好地保持在所定义的状态范围内并且就这样不会出现过度的磨损状况。许多故障可以在其达到严重的程度之前被发现。在此可以立即采取相应的应对措施比如将发电机与电网分开。线路监控的信息流入到状态模型中，因而在一定程度上总体上得到使用而不是仅仅局部地用于有待监控的线路。相应地，对特定的线路进行线路监控的信息可以用于在所述系统的完全不同的范围内采取应对措施。用于将所述控制单元与所述传感器连接起来的线路可以具有集成的线路监控装置。这能够实现对与所述传感器的线路的监控和保护。由此除了通过传感器进行的监控之外也对与所述传感器的线路进行监控，这提高了系统的安全性。所述线路监控装置可以用于所有的传感器或者用于所选择的重要的部件组。所述传感器可以具有用于接收关于线路监控的信息的信号输入端。该传感器接收所述信号或者线路监控的信号并且对线路本身进行监控。该传感器作为原来的传感器信号的补充对所述线路监控装置的信号进行处理并且在出现故障的情况下用信号告知所述控制单元。这可以是纯粹的“存在故障”信息或者特殊的故障信息。所述特殊的故障信息比如可以包括精确的故障地点、故障的原因和/或重要性。可以以编码的方式来传输故障信肩、O将所述控制单元与断开元件连接起来的线路可以具有集成的线路监控装置。这允许对与所述对安全性来说重要的断开元件的线路进行监控，所述断开元件在紧急情况下应该将发电机与电网分开。在在出现线路故障的情况下，可以采取措施比如限制运行或者立即断开。在出现故障之前就已经可以部分地识别出危害情况。而后可以通过合适的措施比如单个组件的断开或者停止来防止受到危害的组件遭到损坏。所述风力涡轮机可以具有用于风力涡轮机的制动器，并且将所述控制单元与该制动器连接起来的线路可以具有集成的线路监控装置。如果在发电机的运行过程中与电网的连接比如通过电路中的故障而中断，则风力涡轮机会加速。为避免这种情况，所述控制单元激活空气动力的和/或机械的制动器。这个重要的子系统的安全性通过所述线路监控装置得到提高，因为现在可以识别发给和来自制动器的信号传输中的故障并且采取相应的措施。所述控制单元可以为具有集成的线路监控装置的线路而具有用于接收关于线路监控方面的信息的信号输入端。由此所述控制单元可以得到所述线路监控装置的信号并且直接对其进行分析。对于所述传感器来说，所述控制单元相应地得到两方面的信号，一方面来自所述传感器，并且另一方面来自所述线路监控装置。也可以为每个传感器或者每个其它与所述控制单元相连接的系统设置多个信号和信号输入端。因此所述用于传感器的电路可以配备集成的线路监控装置。对于与两条分开的线路之间的双向的信号传输来说，所述两条线路可以具有集成的线路监控装置。可以为每个线路监控装置在所述控制单元中分配一个自己的信号输入端，从而在一定程度上通过硬件将故障信息配属于所述线路。通过信号编码，可以将故障配属于相应的线路，如果比如在所述控制单元上仅仅设置了一个或者少数几个信号输入端。通过所述控制单元对信号进行监控和分析，这允许获得灵活的方案并且快速地对故障情况作出反应，因为所述控制单元促成应该采取的措施。所述线路监控装置可以具有集成的传感器。该传感器包含在所述线路中，在理想情况下包含在所述线路的包覆的内部，并且比如在外皮的损伤、短路和过热方面对所述线路进行监控。也可以为每条线路使用多个例如专为特定的监控作业而设置的传感器。同样可以实现在线端上对连接(比如插头)的监控。所述传感器可以布置在所述线路的外侧面上。因此可以在更加靠里的线路受到损坏之前发现大多数干扰或者故障。总线系统也可以装备着所述集成的线路监控装置。所述集成的传感器可以具有有传导能力的层，这个层螺旋状地围绕着线芯来卷绕。在所述线芯与所述有传导能力的层之间可以布置绝缘子。这种简单的结构允许以微小的制造成本进行良好的监控。所述将控制单元与发电机线圈连接起来的线路可以具有高压线的一部分。除了信号线之外，整条高压线或其一部分也可以装备着集成的线路监控装置。因此用来传输由发电机产生的能量的线路区域可以受到监控和保护。从所述发电机线圈一直通往所述断开元件的高压线可以具有集成的线路监控装置。由此对在一定程度上处于里面的从电网看位于所述断开元件后面的电路进行监控。所述风力涡轮机可以具有三个发电机线圈和三条各具有一个断开元件的高压线。 这允许容易地用在三相交流电系统(也称为交流电)中，所述三相交流电系统在电能供应方面得到了广泛推广。按照本专利技术的第二方面，用于如上面所描述一样的风力涡轮机的状态监控系统具有控制单元、与所述控制单元相连接的传感器、能够由所述控制单元根据所述传感器控制的设置在从发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　拥有状态监控系统（１）的风力涡轮机，具有配备了发电机线圈（４）的发电机（３）、控制单元（２）和与所述控制单元（２）相连接的传感器（１０、１１）以及能够由所述控制单元（２）根据所述传感器（１０、１１）控制的、设置在从所述发电机线圈（４）通往电网（６）的高压线（５）中的断开元件（７），其特征在于，将所述控制单元（２）与所述发电机线圈（４）连接起来的线路（５、８）具有集成的线路监控装置（９）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M沃勒布，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE