[发明专利]风力发电机组桨叶桨引线断线测试、在线监测系统及方法

说明书

本发明公开了风力发电机组桨叶避雷线断线测试、在线监测系统及方法，包括桨叶、布置在桨叶内的避雷线，避雷线自桨叶的叶尖处布置到桨叶的叶根处；其特征在于：在桨叶叶尖处布置有无源传感系统，在叶根处布置有高频电磁脉冲装置，其中高频电磁脉冲装置包括有高频传感器；在处于轮毂处设置有机组边缘终端设备；高频电磁脉冲装置向避雷线上加载高频电磁脉冲信号，通过无源传感系统收到电磁脉冲后由无源控制芯片发出具有编码特征的载波高频脉冲，通过传感器反向耦合到避雷线叶尖处，沿避雷线向叶根处传播，由叶根处高频传感器采集载波脉冲信号，能够接收到完整的载波高频信号的编码即为认定避雷线未断线；通过该套系统及方法可以实时对风机叶片的避雷系统的监测，效率高，能够在不停机的情况下进行检测，减少了因为检测所消耗的经济损失。

技术领域

本发明属于风力发电机组避雷线断线检测领域，更具体的说，是涉及一种风力发电机组桨叶避雷线断线测试、在线监测系统及方法。

背景技术

随着我国风力发电技术的不断进步和清洁能源需求的不断增加，近年来我国风电企业逐年增多，风力发电机组容量持续扩大。截止到2020年12月我国风电装机容量已达2.81亿千瓦，风电场4000多个。风电场中每台风力发电机组都是风电企业和核心资产，风电企业需要日常维护保障机组正常运行。其中叶片桨叶引下线是风力发电机组预防雷击的重要电气组件。

风力发电机组一般分散安置在风能资源比较好的各种复杂地形地带，如旷野、山顶等。而风力发电机组本身塔筒为钢架结构，叶片高点甚至达100多米，高高耸立的风机就很容易被雷电击中。根据运行统计和相关研究资料表明雷击是风电企业重大安全事故中排名第一的事故来源。

目前，风电场从防雷接地系统设计施工、风电机组、电气系统、集电线路、通讯系统防雷的措施等几个方面都进行了雷电预防设计。对于风电机组来说，雷电峰值电流、转移电荷和电流陡度是造成风机损伤的最主要因素。如果能够及时转移雷电能量，则雷击对风力发电机组影响很小，若不能及时转移能量，则极易造成雷击事故。防雷设计一般是将叶尖部分的玻璃纤维外表面预置金属化物作为接闪器，并与埋置于叶片内的桨叶引下线铜导体相连（铜导体与叶根处的金属法兰连接）。铜导线在轮毂处通过法兰与风机塔筒相连，雷击能量通过接闪器-铜导线-塔筒形成一条泄流通道预防雷击。但风力发电机组在运行过程中，内部桨叶引下线铜导体在长期受到叶片的张力作用下会导致桨叶引下线铜导体的断股甚至是断裂。一旦避雷导线发生断裂情况下叶片被雷击中，则可能产生非常严重的雷击事故。当雷电流泄流通道受阻，在断裂处会出现电弧。其燃弧过程中的强烈高温将对被击叶片产生极大的破坏。一旦发生此种故障将会叶片炸裂，危及人身及财产安全。

基于以上原因，桨叶引下线铜导体的完好对于风电机组防雷和机组的安全运行有着至关重要的作用。因此桨叶引下线的完好性测试工作对风力发电机组安全生产非常重要。

目前，国内外主要的桨叶引下线铜导体测试方法是利用电路中的欧姆定律。该方法利用外加电压，对于完好的桨叶引下线将测得极低的电阻值，彻底断裂的导线在外加电源作用下电阻表现为无穷大。基于此原理进行的桨叶引下线测试必须将所测量的桨叶引下线形成完整的闭合回路进行测试。这样的方法效率非常低下，并且测试一台风机由于专业辅助器械的使用都会产生巨大人工及机械的使用费用。因此基于这种方法的桨叶引下线测试风电场最多每年进行1次，远远达不到桨叶引下线安全生产的检测需求。

综上所述，风力发电机组桨叶引下线测试重要且有重大需求。然而目前的检测技术并不能实时对桨叶引下线状态进行检测，因此有必要开发一套风力发电机组桨叶引下线断线在线检测系统，以提高桨叶引下线线的检测效率，为风电场实时提供桨叶引下线线状态数据。这些数据有助于风电场安全智能的对风力发电机组进行管理和维护，避免风电机组带伤运行，避免潜在的人员财产损失的风险。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种风力发电机组桨叶避雷线断线测试、在线监测系统及方法，通过该套系统及方法可以实时对风机叶片的避雷系统的监测，效率高，能够在不停机的情况下进行检测，减少了因为检测所消耗的经济损失。