一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组领域，尤其涉及一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法。

背景技术

风力发电机组控制柜厂内测试基本是对柜内电气元件及电气回路的检测，基本不考虑风场实际运行状态的测试。而当风力发电机组在风场运行时，仍会出现各种故障，因此风力发电机组控制柜厂内模拟风场运行状态的测试就显的尤为重要。

目前，风力发电机组控制柜厂内测试基本是先用万用表的欧姆档对控制柜进行通道测试，然后上电测量电压。如果仅测量这两部分，那么在风力发电机组实际运行时，将会有以下几点不能被测试：

1)温度、压力、风速、风向等传感器等发出的信号回路不能被测试；

2)偏航电机运行条件是安全链闭合的情况下启动软启动器，然后偏航电机开始启动，根据风向偏航电机正转或者反转，这一部分不能被测试；

3)风力发电机组控制柜的通讯情况不能被测试。

如果以上几部分测试在风力发电机组控制柜厂内不被测试，那么到风场调试时容易烧毁电气元件，并且遇到电气回路问题时即要检查风力发电机组控制柜端，还需要检查风力发电机组电气执行端，这样即费时又费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑了风场实际运行状态，通过模拟风力发电机组风场运行状态进行测试的风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法。

为实现上述目的，本发明的一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法的具体技术方案为：

一种风力发电机组控制柜的测试平台，包括：

供电模块，设置在测试平台的背板的导轨上，用于向被测风力发电机组控制柜及其测试平台供电；

PLC控制器，与供电模块、被测风力发电机组控制柜和模拟测试模块相连通，用于与被测风力发电机组控制柜通讯并在线控制；

模拟测试模块，用于模拟风场环境，包括偏航电机、风速仪、风向标、旋转限位开关、振动传感器、温度传感器、420mA信号发生器，通过转动风速仪、风向标、旋转限位开关并晃动振动传感器，以模拟风场环境对风力发电机组控制柜进行测试；以及

门板指示灯与按钮模块，与PLC控制器相连通，以显示测试平台的运行模式以及实现按钮控制。

进一步，供电模块包括相连通的第一塑壳断路器QF1、第二塑壳断路QF2、第三塑壳断路器QF3、微型断路器QF4和UPS整流模块G1。

进一步，AC400V电源从第一塑壳断路器QF1接入，一路经第二塑壳断路器QF2向待测风力发电机组控制柜供电；另一路经第三塑壳断路器QF3向UPS整流模块供电，UPS整流模块将交流电AC400V变成直流电DC24V，滤波后经微型断路器QF4控制向测试平台提供DC24V电源。

进一步，PLC控制器包括CPU模块、电源模块、光纤模块及配套光纤、CAN通讯模块。

进一步，PLC控制器中的CPU模块通过网线与电脑连接，以实现在线控制。

一种风力发电机组控制柜的测试平台的测试方法，包括以下步骤：

步骤一，连通并测试电路；

步骤二，转动风速仪和风向标，以通过电脑分别观察在线控制界面的数值变化；

步骤三，分段接转动旋转限位开关的凸轮，以观察电脑在线控制界面中偏航角度是否有变化，继续转动观察安全链的状态；

步骤四，分别沿X轴及Y轴晃动振动传感器，电脑在线控制界面输出相应波形曲线；

步骤五，用手握住PT100探头，以观察电脑在线控制界面中温度值；

步骤六，将4-20mA信号发生器依次接入被测回路中。

进一步，在步骤一中，将模拟测试模块中的元件分别接入到风力发电机组控制柜相应的电气回路中，检查电气回路无问题后上电进行测试。

进一步，在步骤二中，手动转动风速仪，根据旋转速度观察电脑在线控制界面数值是否在0～50m/s变化；手动转动风向标，根据旋转速度观察电脑在线控制界面数值是否在0～360°变化。

进一步，在步骤三中，旋转限位开关与风力发电机组控制柜之间通过SSI接口通讯，手动转动旋转限位开关的凸轮，观察电脑的在线控制界面中偏航角度是否有变化，继续旋转限位开关的凸轮，到达旋转限位开关的极限位置，观察安全链是否断开。

进一步，在步骤四中，沿X轴方向晃动振动传感器，电脑在线控制界面输出相应波形曲线；沿Y轴方向晃动振动传感器，电脑在线控制界面输出相应波形曲线。

本发明的一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法的优点在于：

1)完善了风力发电机组控制柜厂内测试方法，尤其是模拟风力发电机组风场运行状态的测试；

2)本发明考虑了风场实际运行状态，在风力发电机组控制柜厂内模拟风场运行状态的测试；

3)避免了在风场调试时烧毁电气元件，省时又省力。

附图说明

图1为本发明的打开门板前风力发电机组控制柜测试平台的结构示意图；

图2为本发明的打开门板后风力发电机组控制柜测试平台的结构示意图；

图3为本发明的供电模块控制流程示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法做进一步详细的描述。

如图1至图3所示，其示为本发明的一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法，测试平台通过在模拟风场运行状态下，以实现对风力发电机组控制柜进行测试，包括供电模块、PLC控制器、模拟测试模块、门板指示灯与按钮模块。

具体来说，供电模块用于向被测风力发电机组控制柜及其测试平台供电，包括相连通的第一塑壳断路器QF1、第二塑壳断路QF2、第三塑壳断路器QF3、微型断路器QF4和UPS整流模块G1，供电模块的电气元件设置在测试平台的背板的导轨上。

其中，如图3所示，AC400V电源从第一塑壳断路器QF1接入，一路经第二塑壳断路器QF2向待测风力发电机组控制柜供电；另一路经第三塑壳断路器QF3向UPS整流模块供电，UPS整流模块将交流电AC400V变成直流电DC24V，滤波后经微型断路器QF4控制向风力发电机组控制柜的测试平台提供DC24V电源。

进一步，PLC控制器，与供电模块、被测风力发电机组控制柜和模拟测试模块相连通，用于与被测风力发电机组控制柜通讯并实现在线控制，包括CPU模块、电源模块、光纤模块及配套光纤、CAN通讯模块，PLC控制器设置在风力发电机组控制柜的测试平台的竖型背板的导轨上。

其中，CPU模块设置有配置好的控制程序，其具有两个10/100Mbit/s Ethernet接口与状态指示，通过网线与电脑(优选笔记本电脑)连接，以实现在线控制。电源模块用于提供电源。

此外，光纤模块可以扩展物理从站，增加一个控制器所带的模块数量，测试平台中的光纤模块与待测风力发电机组控制柜内的光纤模块通过光纤连接，在接上光纤、上电正常后，光纤模块指示灯亮，以证明光纤通讯正常。

进一步，模拟测试模块，用于模拟风场环境，包括偏航电机、风速仪、风向标、旋转限位开关、振动传感器、温度传感器、4-20mA信号发生器。大部分模拟测试模块设置在测试平台的桌面的安装支架上，偏航电机放置在测试平台的桌面下的空间内(即门板内)，通过转动风速仪、风向标、旋转限位开关并晃动振动传感器，以模拟风场环境对风力发电机组控制柜进行测试。

进一步，测试平台包括位于下部前侧的左右两扇门板和后侧的背板，在打开门板后，门板的内部设置有偏航电机，在内部背板上安装有导轨，供电模块卡在导轨处。

进一步，模拟测试模块包括偏航电机、风速仪、风向标、旋转限位开关、振动传感器、温度传感器、4-20mA信号发生器。大部分的模拟测试模块元件设置在测试平台上部桌面的安装支架上，偏航电机放置在测试平台的桌面下的空间内。通过转动风速仪、风向标、旋转限位开关并晃动振动传感器，以模拟风场环境对风力发电机组控制柜进行测试。其中，通过偏航电机左转与右转平稳运行的正常转动，以测试偏航电机回路为正常状态。

进一步，测试平台的门板上还设置有与PLC控制器相连通的门板指示灯与按钮模块，PLC控制器在PLC回路中与门板指示灯与按钮模块相连通，通过门板指示灯显示测试平台的运行模式。门板指示灯包括运行指示灯、停机指示灯、故障指示灯和安全链指示灯。按钮模块包括左偏航按钮、右偏航按钮、启动按钮和停止按钮。

具体来说，在正常情况下，供电后按下启动按钮，运行指示灯亮，表示正在测试；按下停止按钮，停机指示灯亮，表示测试停止；故障指示灯连接在PLC输出回路中，如果测试中出现问题，PLC控制器发出信号给故障指示灯，则故障指示灯亮起；安全链指示灯也连接在PLC回路中，如果测试中安全链部分出现故障，则安全链指示灯亮；左偏航按钮与右偏航按钮中的触点连接在PLC回路中，在安全链闭合情况下按左偏航按钮，则偏航电机往左转，按下右偏航按钮，则偏航电机往右转。

本发明还公开了一种风力发电机组控制柜的测试平台的测试方法，包括以下步骤：

步骤一，连通并测试电路。

具体来说，将模拟测试模块中的元件分别接入到风力发电机组控制柜相应的电气回路中，检查电气回路无问题后上电进行测试。

模拟风场环境，在安全链闭合的情况下，通过电脑(优选笔记本电脑)控制按钮模块以实现对PLC控制器的在线控制，启动偏航电机，判断偏航电机能否实现左转与右转平稳运行，如果偏航电机转动正常，则偏航电机回路测试正常。

步骤二，转动风速仪和风向标，以通过电脑分别观察在线控制界面的数值变化。

具体来说，手动转动风速仪，根据旋转速度观察电脑在线控制界面数值是否在0～50m/s变化。手动转动风向标，根据旋转速度观察电脑在线控制界面数值是否在0～360°变化。

步骤三，分段转动旋转限位开关的凸轮，观察电脑在线控制界面中偏航角度是否有变化，继续转动观察安全链的状态。

具体来说，旋转限位开关与风力发电机组控制柜之间通过SSI接口通讯，手动转动旋转限位开关的凸轮，观察电脑的在线控制界面中偏航角度是否有变化，继续旋转限位开关的凸轮，到达旋转限位开关的极限位置，观察安全链是否断开。待测试完成后恢复原始状态。

步骤四，晃动振动传感器，电脑在线控制界面输出相应波形曲线。

具体来说，分别沿X轴方向晃动振动传感器，电脑在线控制界面输出相应波形曲线；分别沿Y轴方向晃动振动传感器，电脑在线控制界面输出相应波形曲线(振动传感器测量值-0.5g～0.5g)。

步骤五，用手握住PT100探头，观察电脑在线控制界面中温度值是否在合理的变化范围之内。

步骤六，将4-20mA信号发生器依次接入被测回路中，调整信号发生器的电流值在4-20mA之间变化，观察电脑在线控制界面中的压力值是否有变化。

本发明的一种风力发电机组控制柜的测试平台及测试方法，完善了风力发电机组控制柜厂内测试方法，尤其是模拟风力发电机组风场运行状态的测试；考虑了风场实际运行状态，在风力发电机组控制柜厂内模拟风场运行状态的测试；避免了在风场调试时烧毁电气元件，省时又省力。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。