本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流機(jī)型，在市場占有率非常高。由于風(fēng)電機(jī)組所工作的氣候環(huán)境具有晝夜溫差大、風(fēng)沙大、部分地區(qū)濕度大、存在凝露現(xiàn)象等特點(diǎn)，這些環(huán)境因素都對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而且風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生損毀的維修及吊裝費(fèi)用十分昂貴。

由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境的特殊性，現(xiàn)場在線測試十分困難。對于日常維護(hù)監(jiān)測，基本采用人工停機(jī)檢測的方法。利用兆歐表對發(fā)電機(jī)組的絕緣電阻進(jìn)行測量，不僅效率低下，而且還需要停機(jī)檢測，大大增加了運(yùn)維的成本。

目前，國內(nèi)外對于發(fā)電機(jī)組的絕緣狀態(tài)通常是通過：局部放電、介質(zhì)損耗因數(shù)、泄露電流、絕緣電阻和設(shè)備電容值的特征值進(jìn)行表征的。

其中湖南工程學(xué)院公開了授權(quán)公告號：cn204716470u的專利《一種帶有絕緣在線監(jiān)測功能的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)》，該專利主要是通過在發(fā)電機(jī)的不同部位加裝臭氧傳感器，檢測臭氧含量確定局部放電的強(qiáng)度和位置，間接反映發(fā)電機(jī)的絕緣狀態(tài)。

南京風(fēng)電科技有限公司公開了授權(quán)公告號：cn202441544u的專利《一種帶有絕緣檢測功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)》，該專利也是通過加裝臭氧傳感器。

以上兩個專利僅對繞組局部絕緣缺陷檢測有一定效果，然而局部放電測試只能間接反映絕緣狀態(tài)。

因此希望有一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置及檢測方法可以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置及檢測方法，利用風(fēng)電機(jī)組低風(fēng)速情況下，正常停機(jī)時間內(nèi)，自動進(jìn)行絕緣電阻的測試，并通過檢測發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻、極化指數(shù)、吸收比和趨勢曲線進(jìn)行絕緣的診斷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置，所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置包括：plc、供電電源、通訊模塊、觸摸屏、i/o模塊、恒壓源、電壓表、電流表、放電電阻、熔斷器、過壓保護(hù)裝置、接觸器、變送器、中間繼電器、接線盒和溫度傳感器；其中，電流表包括第一電流表和第二電流表，變送器包括電壓變送器、電流變送器和溫度變送器，接觸器包括第一接觸器、第二接觸器和第三接觸器，plc通過通訊線分別與通訊模塊及觸摸屏進(jìn)行連接，通訊模塊通過通訊線與永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，plc通過背板通訊線與i/o模塊相連，i/o模塊的多個輸出端分別與中間繼電器和接觸器進(jìn)行連接，plc的模擬輸入端通過電壓變送器與電壓表二次側(cè)接，plc的模擬輸入端通過電流變送器與第一電流表和第二電流表二次側(cè)接，plc的模擬輸入端通過溫度變送器連接溫度傳感器；恒壓源、熔斷器、第一電流表和第二接觸器串聯(lián)后與電壓表的一次側(cè)相并聯(lián)，電壓表兩端與過壓保護(hù)裝置并聯(lián)，第三接觸器、第二電流表和放電電阻串聯(lián)后并聯(lián)至恒壓源的支路，恒壓源的支路一端通過第一接觸器與發(fā)電機(jī)定子接線端子相連接，另一端與接地接線端子相連接。

優(yōu)選地，所述供電電源從永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的升壓變壓器低壓電網(wǎng)側(cè)取220v電源，為所述恒壓源提供220v交流電源，所述恒壓源為所述plc的控制系統(tǒng)、觸摸屏、通訊模塊、i/o模塊、電壓表、電流表、接觸器和中間繼電器提供24v直流電源。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置還包括硬件安全鏈系統(tǒng)和軟件安全鏈系統(tǒng)；硬件安全鏈系統(tǒng)將接觸器km0的輔助常閉觸點(diǎn)與接觸器km1的驅(qū)動控制回路串聯(lián)形成閉鎖，軟件安全鏈系統(tǒng)用于周期性檢測所述控制系統(tǒng)的運(yùn)行時間，當(dāng)所述控制系統(tǒng)程序運(yùn)行錯誤或超過檢測時限，所述控制系統(tǒng)進(jìn)行重新啟動處理。

優(yōu)選地，所述恒壓源為連續(xù)可調(diào)的直流恒壓電源，所述恒壓源的輸出額定電壓范圍為1kv～12kv，額定電流范圍為50ma～1a。

優(yōu)選地，所述放電電阻用于消耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)繞組中剩余的電荷，所述放電電阻的阻值范圍為：10kω-100kω，功率大于等于50瓦。

本發(fā)明提供一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

(1)通過所述plc、通訊裝置和永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)獲取永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于正常停機(jī)狀態(tài)或再次啟動狀態(tài)時間大于所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的檢測時間并且所述plc內(nèi)部定時器到達(dá)檢測周期時，啟動所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置；

(2)所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的啟動時間滿足要求時，閉合接觸器km1并保持接觸器km2和接觸器km3處于打開狀態(tài)，通過所述電壓表測量發(fā)電機(jī)定子電壓，當(dāng)定子電壓小于600v時，閉合接觸器km3，利用所述放電電阻對發(fā)電機(jī)定子殘余電荷進(jìn)行放電，放電時間大于等于20秒，當(dāng)所述第一電流表測量通過所述放電電阻的電流值小于0.1a時，延遲5秒鐘斷開接觸器km3；

(3)放電過程結(jié)束后，根據(jù)工作情況選擇吸收比測量模式，接通接觸器km2在發(fā)電機(jī)定子上施加所述恒壓源，加壓過程中分別記錄所述電壓表和電流表在15秒鐘和60秒鐘時的數(shù)據(jù)，分別計算出15秒鐘和60秒鐘時的絕緣電阻值，并計算定子繞組的吸收比，根據(jù)現(xiàn)場實際溫度和濕度進(jìn)行歸一化處理，利用歸一化絕緣電阻值和吸收比判斷發(fā)電機(jī)組定子絕緣狀態(tài)；

(4)放電過程結(jié)束后，根據(jù)工作情況選擇極化指數(shù)測量模式，接通接觸器km2在發(fā)電機(jī)定子上施加所述恒壓源，加壓過程中分別記錄所述電壓表和電流表在1分鐘和10分鐘時的數(shù)據(jù)，分別計算出1分鐘和10分鐘時的絕緣電阻值，并計算定子繞組的極化指數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實際溫度和濕度進(jìn)行歸一化處理，利用歸一化絕緣電阻值和極化指數(shù)判斷發(fā)電機(jī)組定子絕緣狀態(tài)；

(5)通過連續(xù)的檢測計算，記錄發(fā)電機(jī)定子繞組的吸收比，繪制發(fā)電機(jī)定子絕緣吸收比曲線；通過連續(xù)的檢測計算，記錄發(fā)電機(jī)定子繞組的極化指數(shù)，繪制發(fā)電機(jī)定子絕緣極化指數(shù)曲線，并記錄在所述plc的存儲單元內(nèi)，所述指示plc單次測量完畢；

(6)單次測量完畢后，首先斷開接觸器km2，之后接通接觸器km3，進(jìn)行發(fā)電機(jī)繞組殘余電量釋放，當(dāng)所述電壓表測量電壓小于50v時，斷開接觸器km3和接觸器km1，系統(tǒng)進(jìn)入下一次檢測自動計時程序，所述plc發(fā)送信號給永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)絕緣檢測完畢。

本發(fā)明提出了一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置及檢測方法，本發(fā)明的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置設(shè)置在永磁風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)的定子出線端子和接地端子處，所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置在風(fēng)電機(jī)組低風(fēng)速且正常停機(jī)時間內(nèi)，自動進(jìn)行絕緣電阻的測試，利用本發(fā)明的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置測量的絕緣電阻不僅可以進(jìn)行現(xiàn)場工作環(huán)境的歸一化處理，而且可以統(tǒng)計絕緣的極化指數(shù)和吸收比，并通過絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的趨勢曲線反映發(fā)電機(jī)的絕緣趨勢變化，用以確定發(fā)電機(jī)的絕緣狀態(tài)，制定檢修和維護(hù)計劃，顯著提高了風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維效率，降低了運(yùn)維成本。

附圖說明

圖1是永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的控制柜內(nèi)部原理圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1和2所示，永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置包括檢測控制柜、接線盒、溫度傳感器，其中檢測控制柜包括：plc、供電電源、通訊模塊、觸摸屏、i/o模塊、恒壓源、電壓表、電流表、放電電阻、熔斷器、過壓保護(hù)裝置、接觸器、變送器和中間繼電器。

控制系統(tǒng)中，plc通過通訊線與通訊模塊及觸摸屏相連，通訊模塊通過通訊線與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相連接，plc通過背板通訊線與i/o模塊相連，i/o模塊的多個輸出端分別中間繼電器和接觸器相連接，plc模擬輸入端通過電壓變送器與電壓表二次側(cè)相連接，plc模擬輸入端通過電流變送器與電流表1和電流表2二次側(cè)相連接，plc模擬輸入端通過溫度變送器與溫度傳感器相連。

供電電源從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的升壓變壓器低壓電網(wǎng)側(cè)取220v電源，為恒壓源提供220v交流電源，恒壓源為plc控制系統(tǒng)、觸摸屏、通訊模塊、i/o模塊、電壓表、電流表、接觸器和中間繼電器提供24v直流電源。

檢測裝置利用繼電器和接觸器以及plc內(nèi)部定時器系統(tǒng)實現(xiàn)了安全鏈系統(tǒng)，硬件安全鏈系統(tǒng)是將接觸器km0的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián)到接觸器km1的驅(qū)動控制回路中形成閉鎖，軟件安全鏈系統(tǒng)是周期性檢測控制系統(tǒng)的運(yùn)行時間，如果系統(tǒng)程序運(yùn)行錯誤，或是超過檢測時限將，對系統(tǒng)進(jìn)行重新啟動處理。

檢測裝置的恒壓源為連續(xù)可調(diào)的直流恒壓電源，輸出的額定電壓范圍為1kv～12kv、額定電流范圍為50ma～1a。主要為絕緣檢測系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓源。通常施加電壓為1kv，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)絕緣檢測的要求進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)。

放電電阻消耗發(fā)電機(jī)繞組中剩余電荷，放電電阻用于防止系統(tǒng)殘余電荷影響檢測系統(tǒng)的測量精度。發(fā)電電阻的選擇主要是考慮到發(fā)電機(jī)繞組的等效電容所存儲的電荷量，在檢測系統(tǒng)要求的時間內(nèi)進(jìn)行消耗。

接線盒是將發(fā)電機(jī)定子繞組的出線和系統(tǒng)地線接入，再通過電纜管將相應(yīng)的端子和檢測控制柜內(nèi)的端子進(jìn)行連接，方便系統(tǒng)接線。

溫度傳感器是在發(fā)電機(jī)組內(nèi)部放入熱電偶，用以檢測發(fā)電機(jī)繞組和發(fā)電機(jī)內(nèi)部的溫度。由于發(fā)電機(jī)進(jìn)行絕緣檢測時，環(huán)境溫度和發(fā)電機(jī)自身的狀態(tài)不一樣。測試的絕緣電阻也要進(jìn)行折算。利用溫度折算關(guān)系式將發(fā)電機(jī)絕緣電阻進(jìn)行歸一化處理。

如圖2所示，一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置，內(nèi)部原理是將恒壓源、熔斷器、電流表1和接觸器km2串聯(lián)后與電壓表的一次側(cè)相并聯(lián)，電壓表兩端與過壓保護(hù)裝置并聯(lián)，接觸器km3、電流表2和放電電阻三者串聯(lián)后并聯(lián)到恒壓源支路，恒壓源支路一端通過接觸器km1與發(fā)電機(jī)定子接線端子相連接，另一端與接地接線端子相連接。

一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的檢測方法包括以下步驟：

(1)通過所述plc、通訊裝置和風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)獲取風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組處于正常停機(jī)狀態(tài)、再次啟動狀態(tài)時間大于所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的檢測時間并且所述plc內(nèi)部定時器到達(dá)檢測周期時，啟動所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置；

(2)所述發(fā)電機(jī)絕緣檢測裝置的啟動時間滿足要求時，閉合接觸器km1并保持接觸器km2和接觸器km3處于打開狀態(tài)，通過所述電壓表測量發(fā)電機(jī)定子電壓，當(dāng)定子電壓小于600v時，閉合接觸器km3，利用所述放電電阻對發(fā)電機(jī)定子殘余電荷進(jìn)行放電，放電時間大于等于20秒，當(dāng)所述第一電流表測量通過所述放電電阻的電流值小于0.1a時，延遲5秒鐘斷開接觸器km3；

(3)放電過程結(jié)束后，根據(jù)工作情況選擇吸收比測量模式，接通接觸器km2在發(fā)電機(jī)定子上施加所述恒壓源，加壓過程中分別記錄所述電壓表和電流表在15秒鐘和60秒鐘時的數(shù)據(jù)，分別計算出15秒鐘和60秒鐘時的絕緣電阻值，并計算定子繞組的吸收比，根據(jù)現(xiàn)場實際溫度和濕度進(jìn)行歸一化處理，利用歸一化電阻值和吸收比判斷發(fā)電機(jī)組定子絕緣狀態(tài)，設(shè)置閾值，絕緣電阻值小0.5兆歐。對檢測值進(jìn)行報警。對于吸收比小于1.2時，進(jìn)行報警處理；

(4)放電過程結(jié)束后，根據(jù)工作情況選擇極化指數(shù)測量模式，接通接觸器km2在發(fā)電機(jī)定子上施加所述恒壓源，加壓過程中分別記錄所述電壓表和電流表在1分鐘和10分鐘時的數(shù)據(jù)，分別計算出1分鐘和10分鐘時的絕緣電阻值，并計算定子繞組的極化指數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實際溫度和濕度進(jìn)行歸一化處理，利用歸一化絕緣電阻值和極化指數(shù)判斷發(fā)電機(jī)組定子絕緣狀態(tài)，設(shè)置閾值，對于極化指數(shù)小于1.3時，進(jìn)行報警處理；

(5)通過連續(xù)的檢測計算，記錄發(fā)電機(jī)定子繞組的吸收比，繪制發(fā)電機(jī)定子絕緣吸收比曲線；通過連續(xù)的檢測計算，記錄發(fā)電機(jī)定子繞組的極化指數(shù)，繪制發(fā)電機(jī)定子絕緣極化指數(shù)曲線，并記錄在所述plc的存儲單元內(nèi)，所述指示plc單次測量完畢；

(6)單次測量完畢后，首先斷開接觸器km2，之后接通接觸器km3，進(jìn)行發(fā)電機(jī)繞組殘余電量釋放，當(dāng)所述電壓表測量電壓小于50v時，斷開接觸器km3和接觸器km1，系統(tǒng)進(jìn)入下一次檢測自動計時程序，所述plc發(fā)送信號給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)檢測完畢。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。