专利名称：在线测量风电机组变流器性能指标的方法、系统和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电技术领域，特别是涉及一种在线测量风电机组变流器性能指标的方法、系统和装置。
背景技术：
近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源。在风电机组中，变流器作为核心部件之一，其性能对风电机组有着至关重要的影响。由于前几年风电的迅速发展，很多目前在运行的风电机组变流器的性能指标并不像供应商标称的那么高。但由于当初检验手段的缺乏等因素，造成的历史遗留问题已经开始对风电机组的控制性能产生了影响。因此，对风电场运行中的风电机组变流器进行相关的性能指标测试，可为风电机组的整机性能提供试验保障。同时，考虑测试工作的可行性，在线测试是测试工作的首选方式。测试获得变流器的性能指标，可以对变流器电气模型进行验证和修正，不仅有利于提出变流器的改进思路，更有利于对风电机组主控策略进行优化，提高整机的性能。对于主控策略而言，风电机组变流器的性能指标主要包括延迟时间、上升时间等，这就需要对系统进行转矩的阶跃响应测试。由于风电机组在风电场现场正常运行，在进行转矩阶跃响应时，容易造成系统超速等安全链故障而无法完成试验，并且具有一定的安全事故隐患。然而，在目前的现状下，在风电场运行的变流器仍无法进行性能指标的在线测试。为了得到相应的性能指标，往往只能在实验室条件下对类似的变流器型号进行相关测试，并认为在线运行的变流器有类似的性能。但是此种方法具有明显的局限性，因为有的产品已经进行了升级换代，而升级之后的产品性能往往优于风电场在线运行的旧产品，因此不具有足够的说服力。所以，对风电机组变流器进行在线的性能测试，更能准确的得到在线运行变流器的性能指标。为了考虑风电机组的安全性，同时考虑到现在各个风电场都在进行低电压穿越抽检工作，因此，利用在低电压穿越过程中转矩变化的条件进行阶跃响应试验，实现变流器性能指标测试，既确保了风电机组的安全，又简化了单独测试变流器的复杂准备工作，易于实现。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在线测量风电机组变流器性能指标的方法、系统和装置，使其可利用风电机组低电压穿越测试或者抽检的试验条件，通过修改主控的低电压穿越控制策略，配合相应的采集装置，对已经安装在风电场现场的风电机组变流器进行在线性能指标测量。为解决上述技术问题，本发明一种在线测量风电机组变流器性能指标的方法，包括以下步骤:A.修改主控的低电压穿越控制策略，将低电压穿越结束之后的转矩给定修改为阶跃响应的给定方式；B.启动风电机组，进行低电压穿越测试；C.实时采集主控PLC中的主控给定转矩和变流器反馈转矩；D.记录主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据；E.计算变流器反馈转矩响应的延迟时间、上升时间、以及2%准则的调节时间。作为进一步改进，所述的步骤C中，采集的数据还包括变流器发出的低电压穿越信号；所述的步骤D中，采集到低电压穿越信号发生时，再开始记录主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据。此外，本发明还提供了一种在线测量风电机组变流器性能指标的系统，包括数据采集模块，用于实时采集主控PLC中的数据；数据记录模块，用于主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据记录；以及指标计算模块，用于计算变流器反馈转矩响应的延迟时间、上升时间、以及2%准则的调节时间。最后，本发明还提供了一种在线测量风电机组变流器性能指标的装置，包括向变
流器发送转矩给定指令，并采集变流器实时数据和电网信息的主控PLC ；以及与主控PLC连接，并内置有数据采集模块、数据记录模块和指标计算模块的测量PLC。作为进一步改进，所述的主控PLC与测量PLC通过网络通讯连接。采用这样的设计后，本发明具有以下有益效果I、解决了在现场运行的风电机组变流器性能指标无法在线测量的问题；2、利用低电压穿越信号作为数据记录以及指标运算的触发信号，大大降低了数据存储量，且可实现无人值守的自动测量，可以实现在风电场常规运行中(非低电压穿越测试)，电网电压发生跌落造成低电压穿越时自动进行变流器性能指标测量；3、通过网络通讯方式采集主控系统的数据，硬件改动小，实现容易，可行性较强，且成本较低，利于推广。


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I是本发明在线测量风电机组变流器性能指标的装置的连接示意图。图2是本发明的测量PLC内置的在线测量风电机组变流器性能指标的系统组成示意图。图3是变流器的性能指标示意图。
具体实施例方式请参阅图I所示，本发明在线测量风电机组变流器性能指标的装置，为了实现在低电压穿越过程中对变流器性能指标进行测量，在风电机组系统主控PLC的基础上增加了测量PLC。其中，主控PLC —方面控制风电机组进行相应的工作，另一方面通过与变流器的通讯，向变流器发送转矩给定指令等，并采集变流器实时数据和电网信息，以判断电网是否正常运行。测量PLC通过网络与主控PLC通讯，测量PLC内置有在线测量风电机组变流器性能指标的系统。请配合参阅图2所示，本发明测量PLC内置的在线测量风电机组变流器性能指标的系统，包括数据采集模块、数据记录模块和指标计算模块，对应的在线测量风电机组变流器性能指标的方法包括以下步骤( I)修改主控的低电压穿越控制策略，请配合参阅附图3所示，将低电压穿越结束之后的转矩给定修改为阶跃响应的给定方式。(2)启动风电机组，按照正常运行和测试计划进行低电压穿越测试，低穿期间转矩给定跌落幅值为M。(3)数据采集模块通过网络通讯实时采集主控PLC中的数据，包括主控给定转矩Torque_ref、变流器反馈转矩Torque_con、以及变流器发出的低电压穿越信号LVRT。(4)记录主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据，较佳的，在数据采集模块采集到低电压穿越信号LVRT发生时，再通过该信号触发数据记录模块开始记录一定时长的主控
给定转矩Torque_ref和变流器反馈转矩Torque_con的数据，以避免长时间大量记录数据。(5)指标计算模块根据数据记录模块记录的数据，按照附图3所示的阶跃响应指标定义，参考主控给定转矩Torque_ref,计算变流器阶跃响应的性能指标,包括反馈转矩Torque_con响应的延迟时间td、上升时间tp以及2%准则的调节时间ts。通过本发明的方法、系统和装置，即可实现在低电压穿越过程中，对现场运行的风电机组变流器关键性能指标td、k和ts的在线测量通过修改主控程序的低电压穿越策略，实现在现场运行的风电机组变流器的转矩阶跃响应试验；通过低电压穿越信号触发数据记录和指标运算的方法，提供了无人值守的自动测试途径；通过网络采集被测风电机组的试验数据完成测试，大大降低了硬件的改动量，使本发明易于实现，便于推广，且对运行风电机组不会造成额外的影响。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。
权利要求
1.一种在线测量风电机组变流器性能指标的方法，其特征在于包括以下步骤 A.修改主控的低电压穿越控制策略，将低电压穿越结束之后的转矩给定修改为阶跃响应的给定方式； B.启动风电机组，进行低电压穿越测试； C.实时采集主控PLC中的主控给定转矩和变流器反馈转矩； D.记录主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据； E.计算变流器反馈转矩响应的延迟时间、上升时间、以及2%准则的调节时间。
2.根据权利要求I所述的在线测量风电机组变流器性能指标的方法，其特征在于 所述的步骤C中，采集的数据还包括变流器发出的低电压穿越信号； 所述的步骤D中，采集到低电压穿越信号发生时，再开始记录主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据。
3.—种在线测量风电机组变流器性能指标的系统，其特征在于包括 数据采集模块，用于实时采集主控PLC中的数据； 数据记录模块，用于主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据记录；以及指标计算模块，用于计算变流器反馈转矩响应的延迟时间、上升时间、以及2%准则的调节时间。
4.一种在线测量风电机组变流器性能指标的装置，其特征在于包括 向变流器发送转矩给定指令，并采集变流器实时数据和电网信息的主控PLC;以及 与主控PLC连接，并内置有数据采集模块、数据记录模块和指标计算模块的测量PLC。
5.根据权利要求4所述的一种现场在线测量风电机组变流器性能指标的装置，其特征在于所述的主控PLC与测量PLC通过网络通讯连接。
全文摘要
本发明是有关于一种在线测量风电机组变流器性能指标的方法、系统和装置，该方法包括将低电压穿越结束之后的转矩给定修改为阶跃响应的给定方式；进行低电压穿越测试；实时采集主控PLC中的数据；记录主控给定转矩和变流器反馈转矩的数据；计算变流器反馈转矩响应的延迟时间、上升时间、以及2%准则的调节时间。该系统包括数据采集模块、数据记录模块以及指标计算模块。该装置包括主控PLC以及测量PLC。本发明可利用风电机组低电压穿越测试或者抽检的试验条件，通过修改主控的低电压穿越控制策略，配合相应的采集装置，对已经安装在风电场现场的风电机组变流器进行在线性能指标测量。
文档编号G01R31/00GK102818951SQ20121026562
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者汪正军, 潘磊, 纪国瑞, 张会广, 何杰 申请人:国电联合动力技术有限公司