风力发电机组并网接触器故障处理方法及设备与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组并网接触器故障处理方法及设备。


背景技术：

2.现有的风力发电机组，比如华锐1.5mw机组一般采用定子接触器作为并网开关，在机组正常解列时，变频器和控制系统会首先控制机组降功率至接近零功率，当发电机电流接近零时才控制定子接触器断开，实现解列。但在应急情况下也会出现接触器分断大电流的情况。而接触器本身不具备分断大电流的能力，并且大部分风场接触器运行时间较长，性能下降，有可能造成接触器断开时拉弧，甚至造成触点粘连的严重故障。一旦这种故障发生，不仅无法断开电气回路，保护变频器等器件的安全，更严重的可能出现由于拉弧造成接触器触点铜排因高温融化，引发接触器爆炸，可直接导致相间短路，并网柜失火，甚至整个机舱着火的严重事故。


技术实现要素：

3.本发明提供一种风力发电机组接触器故障处理方法、设备及计算机存储介质，以解决现有技术中的接触器断开不及时的问题。
4.为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种风力发电机组接触器故障处理方法，所述方法包括：
5.接触器故障识别模块获取接触器状态信息；
6.根据所述接触器状态信息，判断接触器是否分断异常；
7.当接触器分断异常时,生成断开信号，并将所述断开信号发送给断路器，以进行断路器的分断。
8.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
9.所述接触器故障识别模块获取到风机无故障后，生成闭合信号；
10.将所述闭合信号发送给断路器，以进行断路器的合闸。
11.在一种可能的实现方式中，所述方法之前还包括：
12.根据接触器历史运行数据、接触器允许分断时间限制，设置接触器故障识别模块；所述接触器历史运行数据包括历史分断时间、历史分断电流。
13.在一种可能的实现方式中，所述状态信息包括塔基断路器信号、风机在定子接触器脱开时长、风机在电流三相是否平衡、风机在网侧接触器脱开时长、风机在电网电流。
14.在一种可能的实现方式中，所述根据所述接触器状态信息，判断接触器是否分断异常具体包括：
15.并网时，机组报断塔基断路器信号触发故障；
16.脱网时，风机在定子接触器脱开超时；或者，风机在电流三相不平衡，或者，风机在网侧接触器脱开超时，或者，风机在电网电流过流。
17.在一种可能的实现方式中，当接触器分断异常时,所述方法还包括：
18.确定故障等级；
19.根据所述故障等级，确定故障处理模式。
20.在一种可能的实现方式中，所述根据所述故障等级，确定故障处理模式具体包括：
21.当故障等级为一级时，生成警告故障信号；
22.当故障等级为二级时，生成警告故障信号并控制风机停机；
23.当故障等级为三级时，生成断开信号，并将所述断开信号发送给塔基断路器，以进行断路器的分断。
24.在一种可能的实现方式中，所述故障识别模块箱变低压侧和塔基控制柜相连接，以通过箱变低压侧、塔基控制柜控制断路器的闭合或者断开。
25.第二方面，本发明提供了一种风力发电机组接触器故障处理设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现第一方面任一所述方法的步骤。
26.第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一所述方法的步骤。
27.通过应用本发明提供的风力发电机组接触器故障处理方法，在各种运行工况下对接触器状态进行在线检测，提前发现接触器异常情况，根据异常状态，断开断路器，从而保护变频器等期间的安全，避免事故的发生。
附图说明
28.图1为塔基柜主回路图；
29.图2为本发明实施例一提供的风力发电机组接触器故障处理方法流程示意图；
30.图3为本发明实施例二提供的风力发电机组接触器故障处理设备示意图；
31.图4为本发明实施例三提供的计算机可读存储介质示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
34.实施例一
35.图1为690v主回路单线图，在图1中，包括箱变低压侧、箱变断路器(部分机组有)、塔基断路器、网侧接触器、变频器网侧、定子接触器、发电机定子侧。
36.风场主控系统分为两种：abb与巴赫曼。在任意一种风场主控系统的控制柜内，可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)引出点位不一致，为了后续外部施工的便利性，对塔基控制柜内部进行改造，以实现外部接口的统一以及走线的规范、美观。
37.从风力发电机组控制系统的plc引出控制信号线至塔基控制箱的端子处，在塔基
控制柜内增加5个接线端子，端子排命名为-x1，接线口接线情况如下：
[0038]-x1:1端子口与plc模块dio216的5口连接，控制断路器闭合；
[0039]-x1:2端子口与plc模块dio216的6口连接，控制断路器分断；
[0040]-x1:3端子口与塔基控制柜内-x150.2:1 24v 口连接，为断路器控制回路及其状态反馈信号提供24v电源；
[0041]-x1:4端子口与塔基控制柜内-x150.2:2 24v-口连接，为断路器控制回路及其状态反馈信号提供24v电源；(-x1：5备用)
[0042]-x1:6端子口与plc模块dio216的7口连接，反馈断路器分断状态。
[0043]
由此，plc通过塔基控制柜，可以对断路器进行闭合、分断控制。
[0044]
图2为本发明实施例提供的风力发电机组接触器故障处理方法流程示意图，如图2所示，本技术包括以下步骤：
[0045]
步骤110，接触器故障识别模块获取接触器状态信息；
[0046]
具体的，接触器故障识别模块为plc中的一个模块，所述故障识别模块和塔基控制柜相连接，以通过塔基控制柜控制塔基断路器的闭合或者断开。在步骤110之前，需要设置接触器故障识别模块，可以根据接触器历史运行数据、接触器允许分断时间限制，设置接触器故障识别模块。其中，所述接触器历史运行数据包括定子接触器的历史分断时间、历史分断电流，主接触器的历史分断时间、历史分断电流，此处的主接触器指的是网侧接触器。
[0047]
其中，所述状态信息包括塔基断路器信号、风机在定子接触器脱开时长、风机在电流三相是否平衡、风机在网侧接触器脱开时长、风机在电网电流。
[0048]
塔基断路器信号，指的是塔基断路器信号触发故障报警，塔基断路器自身会自动触发报警；风机在定子接触器脱开时长指的是，风机正在定子接触器脱开超过预设时长，标识机组定子接触器未正常脱开；风机在电流三相是否平衡，指的是机组电流三相平衡，即三相的电流都是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度。要保证三相平衡，三相电压源必须是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度，三相的负荷阻抗相同且均为线性阻抗。
[0049]
步骤120，根据所述接触器状态信息，判断接触器是否分断异常；
[0050]
具体的，接触器故障识别模块可以分别针对并网和脱网，进行如下的判断：
[0051]
第一、并网
[0052]
a.在正常情况下，风机满足风速条件并且开始开桨，当转速加到一定的转速，开始启动变频器，变频器自动启动网侧和机侧，并同步后并网，合上并网接触器。
[0053]
b.机组报断塔基断路器信号触发故障后，接触器故障识别模块控制塔基断路器断开，机组电源断开，需现场检查机组主回路是否存在异常，检查并处理完成后，闭合塔基断路器，机组进行正常情况下的并网逻辑。
[0054]
第二、脱网
[0055]
a.变频器通知plc它已经在故障状态。plc控制变频器脱开并网接触器，然后plc再脱开网侧接触器。
[0056]
b.风机如果小风并网超过1分钟，或者转速过低，plc脱网。
[0057]
c.变频器如果在发电时脱网，plc脱网同时进入加速待风的状态。
[0058]
d.如果风太大，超过了切出风速，plc主动通知变频器脱网，并在变频器正常脱网
后，plc脱网。
[0059]
e.风机正常的故障，都会使得plc向变频器发送停机脱网的命令。
[0060]
其中，a-e都为正常脱网，后续的f-i都为状态异常时的处理方法。
[0061]
f.风机在定子接触器脱开超时，表示机组定子接触器未正常脱开，接触器故障识别模块控制塔基断路器分闸线圈，分断塔基断路器。
[0062]
g.风机在电流三相不平衡，表示机组电流异常，接触器故障识别模块控制塔基断路器分闸线圈，分断塔基断路器。
[0063]
h.风机在网侧接触器脱开超时,表示机组网侧接触器未正常脱开，接触器故障识别模块控制塔基断路器分闸线圈，分断塔基断路器。
[0064]
其中，该h针对的是巴赫曼机组。
[0065]
i.风机在电网电流过流时，接触器故障识别模块控制塔基断路器分闸线圈，分塔基断路器。
[0066]
其中，不同类型机组的超时、电流过流的设定值有所不同，本技术对具体的数值并不限定。
[0067]
步骤130，当接触器分断异常时,生成断开信号，并将所述断开信号发送给断路器，以进行断路器的分断。
[0068]
其中，在步骤130之前，还包括：确定故障等级；根据所述故障等级，确定故障处理模式。
[0069]
当故障等级为一级时，生成警告故障信号；当故障等级为二级时，生成警告故障信号并控制风机停机；当故障等级为三级时，生成断开信号，并将所述断开信号发送给塔基断路器，以进行塔基断路器的分断。
[0070]
具体的，在步骤130之后，如果异常已被解除，本技术还可以包括：接触器故障识别模块获取到风机无故障后，生成闭合信号；将所述闭合信号发送给塔基断路器，以进行塔基断路器的合闸。
[0071]
通过应用本发明提供的风力发电机组接触器故障处理方法，在各种运行工况下对接触器状态进行在线检测，提前发现接触器异常情况，根据异常状态，断开断路器，从而保护变频器等期间的安全，避免事故的发生。
[0072]
实施例二
[0073]
本发明实施例二提供了一种风力发电机组接触器故障处理设备，如图3所示，该风力发电机组接触器故障处理设备包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如实施例一任一所述方法的步骤。
[0074]
实施例三
[0075]
本发明实施例三提供了一种计算机可读存储介质，如图4所示，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一任一所述方法的步骤。
[0076]
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现
不应认为超出本发明的范围。
[0077]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0078]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。