一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法及系统。变桨系统中后备电源由超级电容模组组成，本发明专利技术通过实时计算超级电容模组的容值的方法来监测后备电源的健康状态。变桨系统有两种拓扑模式，一种是后备电源实时在线运行，给变桨提供能量，一种是正常运行时后备电源备用，掉电模式下后备电源运行。本发明专利技术针对这两种模式分别设计了后备电源容值计算方法，无需人工操作，自动检测后备电源健康状态，并在后备电源亚健康时发出告警，提示需要更换后备电源模组，保证风机运行的安全性。的安全性。的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法及系统


[0001]本专利技术属于风电
，涉及一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，此风电变桨系统为电控系统，不同于液压变桨系统。

技术介绍

[0002]风电装备作为一个技术密集型的战略新兴产业，风机发电的稳定性和安全性对其中的每一个部件都提出了挑战。
[0003]风电变桨系统作为风机的控制系统和刹车系统，承担着控制与保护的双重任务。电网电压正常时，风机变桨系统由电网供电，当电网掉电时，由后备电源给变桨系统提供能量控制叶片顺桨到安全位置，保证风机安全。后备电源作为电网掉电后变桨系统的唯一供电措施，是确保掉电情况下风机安全的关键器件，如果后备电源损坏，会造成风机无法紧急顺桨，导致严重的安全事故。
[0004]为了保证风机的安全，必须监测后备电源的健康状况。过去通常做法是通过人工攀爬风机进入轮毂，然后对变桨系统后备电源进行手工测试。这种测试方法十分麻烦，且检测时停机会损失风机发电量，两次检测间隔时间三个月至半年不等，无法实时检测后备电源健康度。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种可自动检测，周期短的风电机组变桨系统后备电源容值测试方法。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案。
[0007]一方面，本专利提供一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，包括：
[0008]步骤1：确定当前变桨系统中后备电源工作模式；
[0009]步骤2：根据后备电源工作模式计算后备电源容值；
[0010]步骤3：对于后备电源的容值，如果低于系统设计容值的n倍则发出容值过低告警，如果大于系统设计容值的m倍则发出容值过高告警，且m>n。
[0011]进一步地，所述后备电源工作模式包括后备电源实时在线模式以及系统运行时后备电源为备用模式。
[0012]进一步地，步骤2中，当工作模式采用后备电源实时在线模式时，风机并网运行变桨，变桨系统充电机和后备电源同时给系统提供能量，此时充电机输出电流一部分给后备电源充电，一部分给变桨驱动器供电。
[0013]进一步地，变桨系统中有当前的风速数据，当风机因风速低正常停机时，系统自动进入容值计算模式；变桨控制器实时监控主控命令，主控位置控制指令变化时，即刻退出容值计算模式进入运行模式，否则等待容值检测完成再退出容值计算模式。
[0014]进一步地，在变桨系统收到风机正常停机指令时关闭充电机，并在此时屏蔽相关变桨故障，利用后备电源能量顺桨，后备电源电压会下跌。
[0015]进一步地，待变桨到达安全位置电机抱闸以后，变桨系统记录此时后备电源电压作为起始电压，开启充电机给后备电源充电直到充电完成，此时电压作为截止电压并取消故障屏蔽，记录充电过程中的充电电流和充电时间。
[0016]进一步地，步骤2中，当工作模式采用系统运行时后备电源为备用模式时，正常运行时变桨系统充电机不运行，待后备电源电压跌落到设计阈值后开启充电机，采用充电机开启时电压作为起始电压，变桨系统后备电源充电完成后电压作为截止电压，记录充电过程中的充电电流和充电时间。
[0017]进一步地，所述步骤2中超级电容模组容值计算方式如下：
[0018]电容值理论计算公式为：C＝Q/U；
[0019]其中C：电容值，单位F(法拉)、Q：电荷量，单位(库伦)、U：电压；
[0020]电荷量计算公式为：Q＝i*t；
[0021]其中i：电流、t：时间；
[0022]最终容值计算方法为：
[0023]其中i：后备电源充电电流、t：后备电源充电时间；
[0024]U1：后备电源充电截止电压、U2：后备电源充电起始电压。
[0025]进一步地，所述n的取值为0.6，m的取值为1.3。
[0026]另一方面，本专利提供一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测系统，用于实现风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法。
[0027]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，通过对后备电源充放电的过程来计算后备电源的容值，既监控了后备电源的电压值，又监控了后备电容的容值，而且计算通过控制系统自动完成，周期短，精度高，不需要额外停机投入人力对后备电源进行手工检测。维护人员只需要关注变桨系统的后备电源容值告警信息。此种方法无论从现场维护角度还是技术角度都比传统方法更方便和精确。
附图说明
[0028]图1是本专利技术一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0030]如图1所示，本专利技术提供一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，包括以下步骤：
[0031]步骤1：确定当前变桨系统中后备电源工作模式；后备电源工作模式包括后备电源实时在线模式以及系统运行时后备电源为备用模式。
[0032]步骤2：根据后备电源工作模式计算后备电源容值；
[0033]当工作模式采用后备电源实时在线模式时，风机并网运行变桨，变桨系统充电机
和后备电源同时给系统提供能量，此时充电机输出电流一部分给后备电源充电，一部分给变桨驱动器供电，在并网时无法精确计算出后备电源的容值；
[0034]变桨系统中有当前的风速数据，当风机因风速低正常停机时，系统自动进入容值计算模式；变桨控制器实时监控主控命令，主控位置控制指令变化时，即刻退出容值计算模式进入运行模式，否则等待容值检测完成再退出容值计算模式。
[0035]所以设计在变桨系统收到风机正常停机指令时关闭充电机，并在此时屏蔽相关变桨故障，利用后备电源能量顺桨，后备电源电压会下跌，待变桨到达安全位置电机抱闸以后，变桨系统记录此时后备电源电压作为起始电压，再开启充电机给后备电源充电直到充电完成；
[0036]优选地，等待后备电源电压下跌超过20V后再开启充电机；
[0037]记录此时电压作为截止电压并取消故障屏蔽，记录充电过程中的充电电流和充电时间；
[0038]超级电容模组容值计算方式如下：
[0039]电容值理论计算公式为：C＝Q/U；
[0040]其中C：电容值，单位F(法拉)、Q：电荷量，单位(库伦)、U：电压；
[0041]电荷量计算公式为：Q＝i*t；
[0042]其中i：电流、t：时间；
[0043]最终容值计算方法为：
[0044]其中i：后备电源充电电流、t：后备电源充电时间；
[0045]U1：后备电源充电截止电压、U2：后备电源充电起始电压。
[0046]当工作模式采用系统运行时后备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，其特征在于，包括：步骤1：确定当前变桨系统中后备电源工作模式；步骤2：根据后备电源工作模式计算后备电源容值；步骤3：对于后备电源的容值，如果低于系统设计容值的n倍则发出容值过低告警，如果大于系统设计容值的m倍则发出容值过高告警，且m>n。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，其特征在于：所述后备电源工作模式包括后备电源实时在线模式以及系统运行时后备电源为备用模式。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，其特征在于：步骤2中，当工作模式采用后备电源实时在线模式时，风机并网运行变桨，变桨系统充电机和后备电源同时给系统提供能量，此时充电机输出电流一部分给后备电源充电，一部分给变桨驱动器供电。4.根据权利要求3所述一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，其特征在于：变桨系统中有当前的风速数据，当风机因风速低正常停机时，系统自动进入容值计算模式；变桨控制器实时监控主控命令，主控位置控制指令变化时，即刻退出容值计算模式进入运行模式，否则等待容值检测完成再退出容值计算模式。5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监测方法，其特征在于：在变桨系统收到风机正常停机指令时关闭充电机，并在此时屏蔽相关变桨故障，利用后备电源能量顺桨，后备电源电压会下跌。6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组变桨系统后备电源智能监...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，丁宛超，王振威，张春勇，刘佳伟，王银涛，胡岳，张宗魁，
申请(专利权)人：国能信控互联技术河北有限公司，
类型：发明
国别省市：