[发明专利]风力涡轮机故障检测电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机故障检测电路和方法。

背景技术

已知的是将电流传感器用于功率变换器系统以确定接地故障的存在，接地故障可能引起功率损失并且带来安全危害。检测三相功率变换器的接地故障的常用方法是对功率变换器的电流输出进行求和。期望的结果将是，当输出电流平衡时，即当输出电流彼此相位差为120°并且具有相同的振幅时，输出电流相互抵消以得到0的总和电流值。一方面，如果在功率变换器中存在电流泄漏，则在功率变换器的输出处记录非零的读数，而这是对可能的接地故障的指示。

然而，由于经由断路器（CB）耦合的变换器切换产生的噪声，这样的检测接地故障的方法可能是不精确或可靠的。该噪声通常经由CB内或外的杂散参数（杂散阻抗或电容）耦合。

本发明的目的是提供一种风力涡轮机故障检测电路和方法，其解决了现有技术的缺点中的至少一个或为公众提供了有用的选择。

发明内容

大体上，本发明提出直接测量或检测真实的接地电流并且使用所检测的真实的接地电流来确定是否存在故障状况。

在本发明的第一特定表达方式中，提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：功率变换器，其被布置为接收来自发电机的电力并且提供调节后的电力，包括在高频率下工作的多个电气开关，该功率变换器被容纳在功率变换器柜（cabinet）中；故障检测电路，其包括被配置为测量从功率变换器柜流到接地元件的接地电流以获得真实的接地电流的磁力计；以及比较器，其被配置为基于真实的接地电流来确定故障的存在。

在本发明的第二特定表达方式中，提供了一种用于风力涡轮机的故障检测方法，该方法包括测量从功率变换器流到功率变换器的接地元件的接地电流以获得真实的接地电流；并且基于真实的接地电流来确定故障的存在。

所描述的实施例的优点是其允许对真实的接地电流进行更精确的测量并且因此允许更可靠且精确地识别故障状况。

接下来基于第一表达方式来描述优选的特征，但是应当认识到，这些特征也可适用于本发明的第二表达方式。

优选地，磁力计被配置为测量接地电流的交流（AC）分量和直流（DC）分量。以该方式，获得更可靠的测量。可以将磁力计直接耦合到汇流条，而汇流条可以被布置为将功率变换器电耦合到接地元件。

磁力计可以被耦合为跨越汇流条的槽（slot），并且可以被配置为局部地（partically）测量接地电流以获得真实的接地电流。以该方式，这减小了接地阻抗，并且该布置特别适合于测量小于200A的电流。在替代方式中，风力涡轮机故障检测电路可以包括被布置为检测由流经汇流条的接地电流建立的磁场的磁路。该汇流条可以被布置为将功率变换器电耦合到接地元件。这使得磁力计能够测量磁场以测量接地电流，并且该替代布置对于测量大于200A的电流特别有用。

汇流条可以被布置为经由功率变换器柜电耦合到功率变换器或直接电耦合到功率变换器。

有利地，磁力计包括霍尔效应传感器。该电路包括被布置为当检测到接地故障时断开断路器的分励脱扣器。

在一个示例中，比较器是运算放大器。在另一示例中，电路可以包括被布置为测量来自功率变换器的三相输出电流的电流传感器设备，并且在该情况下，比较器可以包括被配置为处理功率变换器的真实的接地电流和三相输出电流的处理器。优选地，该处理器被配置为对该三相电流进行求和以生成合成的电流输出。此外，处理器被配置为将真实的接地电流和合成的电流输出与基准进行比较。基于该比较，处理器可以被配置为当真实的接地电流小于该基准并且合成的电流输出大于该基准时指示局部放电状况。如果存在局部放电状况，则处理器可以被配置为将局部放电状况发送到诊断系统以进行分析。

作为第一替代方式，处理器可以被配置为当真实的接地电流大于基准并且合成的电流输出小于基准时，指示测量错误状况。作为第二替代方式，处理器可以被配置为当真实的接地电流大于基准并且合成的电流输出大于基准时，指示接地故障状况。如果存在接地故障状况，则处理器可以被配置为控制分励脱扣器以断开断路器。

故障检测电路可以形成风力涡轮机诊断系统、断路器或风力涡轮机的一部分。

附图说明

现在将参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是示出包括根据本发明的实施例的功率变换器的风力涡轮机的电力系统的概览的框图；

图2是包括故障检测电路的图1的功率变换器的特写图形表示；

图3示出图2的故障检测电路的霍尔效应传感器如何被电连接在功率变换器和地之间以检测真实的接地电流；