[发明专利]风力发电机组变桨系统超级电容的故障检测设备和方法

说明书

本申请提供了一种风力发电机组变桨系统超级电容的故障检测设备和方法，涉及风力发电技术领域。在变桨电机启动至停止的持续工作过程中，超级电容与变桨电机进行能量交换，该方法包括：采集变桨电机持续工作时间段中超级电容输出的多个电压值，并对多个电压值进行排序；获取排序后的多个电压值的N分位数；根据两个目标N分位数或两个目标N分位数之间的电压值的分布情况，确定超级电容的输出电压发生异常跳变，目标N分位数为N分位数中的任意一个；基于异常跳变确定超级电容发生故障。利用本申请的技术方案能够准确地检测到超级电容发生故障。

技术领域

本申请属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组变桨系统超级电容的故障检测设备和方法。

背景技术

图1是现有技术中风力发电机组变桨系统的结构示意图。该变桨系统可以为使用直流变频器的变桨系统，包括超级电容101、变桨电机102、变频器103、充电器104、电网输入105和控制器106。

变频器103用于控制变桨电机102运行。充电器104用于在电网输入105正常时，为超级电容充电。控制器106用于控制变桨系统运行，并控制变频器103运行。如图1所示，超级电容101通过变频器103与变桨电机102连接。充电器104的输出的“+”端与超级电容101的“+”端、变频器103的“+”端电连接。充电器104的输出的“-”端与超级电容101的“-”端、变频器103的“-”端电连接。

其中，超级电容101可作为变桨系统的备用电源。充电器实时监测超级电容101的电压值，并与预设的电压值进行比较。当变桨系统调桨时，即变桨电机102运转带动叶片变桨，由于变桨电机102的耗能，超级电容的电压值下降，充电器104开始为超级电容101充电，并为变桨电机102提供电能。当电网发生故障使电网输入105无电压时，由超级电容101为变桨电机102、变频器103提供电能，驱动叶片顺桨到安全位置。

现阶段往往采用设置超级电容输出电压的最低门限值或最高门限值，来判断超级电容是否发生故障，这种方式无法检测到超级电容输出电压的异常跳变。

比如，图2为变桨系统中超级电容的输出电压的曲线示意图。如图2所示，横坐标为时间，纵坐标为输出电压。在风力发电机组进行调桨的过程中，超级电容的输出电压发生了剧烈波动。在这种情况下，超级电容已经发生了故障，但利用超级电容电压的最低门限值只能在故障发生较长时间后才能够检测到该故障，并不能检测到超级电容的电压的异常跳变所引起的故障。

发明内容

本申请实施例提供了一种风力发电机组变桨系统超级电容的故障检测设备和方法，能够准确地检测到超级电容发生故障。

第一方面，本申请实施例提供一种风力发电机组变桨系统超级电容的故障检测方法，变桨系统包括超级电容和变桨电机，在变桨电机启动至停止的持续工作过程中，超级电容与变桨电机进行能量交换；该风力发电机组变桨系统超级电容的故障检测方法包括：采集变桨电机持续工作时间段中超级电容输出的多个电压值，并对多个电压值进行排序；获取排序后的多个电压值的N分位数；根据两个目标N分位数或两个目标N分位数之间的电压值的分布情况，确定超级电容的输出电压发生异常跳变，目标N分位数为N分位数中的任意一个；基于异常跳变确定超级电容发生故障。

在一些可能的实施例中，在变桨电机启动阶段，超级电容向变桨电机提供电能，超级电容的输出电压正常向下跳变；在变桨电机停止阶段，超级电容从变桨电机吸收电能，超级电容的输出电压正常向上跳变。

在一些可能的实施例中，电压值跳变持续时间在20毫秒至1秒之间；变桨电机启动阶段持续时间大于2秒，变桨电机停止阶段持续时间大于2秒。

在一些可能的实施例中，根据两个目标N分位数或两个目标N分位数之间的电压值的分布情况，确定超级电容的输出电压发生异常跳变，包括：计算两个目标N分位数的差值；在差值超出正常差值阈值范围的情况下，确定超级电容的输出电压发生异常跳变。