[發明專利]風力渦輪機故障檢測電路和方法

有效

• 申請號: 201280009780.5
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN103392067A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: X·W·羅;M·C·圖馬卜高;M·帕克胡
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;H02H3/16;H02M1/32;H03D9/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

技術領域

本發明涉及一種風力渦輪機故障檢測電路和方法。

背景技術

已知的是將電流傳感器用于功率變換器系統以確定接地故障的存在，接地故障可能引起功率損失并且帶來安全危害。檢測三相功率變換器的接地故障的常用方法是對功率變換器的電流輸出進行求和。期望的結果將是，當輸出電流平衡時，即當輸出電流彼此相位差為120°并且具有相同的振幅時，輸出電流相互抵消以得到0的總和電流值。一方面，如果在功率變換器中存在電流泄漏，則在功率變換器的輸出處記錄非零的讀數，而這是對可能的接地故障的指示。

然而，由于經由斷路器（CB）耦合的變換器切換產生的噪聲，這樣的檢測接地故障的方法可能是不精確或可靠的。該噪聲通常經由CB內或外的雜散參數（雜散阻抗或電容）耦合。

本發明的目的是提供一種風力渦輪機故障檢測電路和方法，其解決了現有技術的缺點中的至少一個或為公眾提供了有用的選擇。

發明內容

大體上，本發明提出直接測量或檢測真實的接地電流并且使用所檢測的真實的接地電流來確定是否存在故障狀況。

在本發明的第一特定表達方式中，提供了一種風力渦輪機，該風力渦輪機包括：功率變換器，其被布置為接收來自發電機的電力并且提供調節后的電力，包括在高頻率下工作的多個電氣開關，該功率變換器被容納在功率變換器柜（cabinet）中；故障檢測電路，其包括被配置為測量從功率變換器柜流到接地元件的接地電流以獲得真實的接地電流的磁力計；以及比較器，其被配置為基于真實的接地電流來確定故障的存在。

在本發明的第二特定表達方式中，提供了一種用于風力渦輪機的故障檢測方法，該方法包括測量從功率變換器流到功率變換器的接地元件的接地電流以獲得真實的接地電流；并且基于真實的接地電流來確定故障的存在。

所描述的實施例的優點是其允許對真實的接地電流進行更精確的測量并且因此允許更可靠且精確地識別故障狀況。

接下來基于第一表達方式來描述優選的特征，但是應當認識到，這些特征也可適用于本發明的第二表達方式。

優選地，磁力計被配置為測量接地電流的交流（AC）分量和直流（DC）分量。以該方式，獲得更可靠的測量。可以將磁力計直接耦合到匯流條，而匯流條可以被布置為將功率變換器電耦合到接地元件。

磁力計可以被耦合為跨越匯流條的槽（slot），并且可以被配置為局部地（partically）測量接地電流以獲得真實的接地電流。以該方式，這減小了接地阻抗，并且該布置特別適合于測量小于200A的電流。在替代方式中，風力渦輪機故障檢測電路可以包括被布置為檢測由流經匯流條的接地電流建立的磁場的磁路。該匯流條可以被布置為將功率變換器電耦合到接地元件。這使得磁力計能夠測量磁場以測量接地電流，并且該替代布置對于測量大于200A的電流特別有用。

匯流條可以被布置為經由功率變換器柜電耦合到功率變換器或直接電耦合到功率變換器。

有利地，磁力計包括霍爾效應傳感器。該電路包括被布置為當檢測到接地故障時斷開斷路器的分勵脫扣器。

在一個示例中，比較器是運算放大器。在另一示例中，電路可以包括被布置為測量來自功率變換器的三相輸出電流的電流傳感器設備，并且在該情況下，比較器可以包括被配置為處理功率變換器的真實的接地電流和三相輸出電流的處理器。優選地，該處理器被配置為對該三相電流進行求和以生成合成的電流輸出。此外，處理器被配置為將真實的接地電流和合成的電流輸出與基準進行比較。基于該比較，處理器可以被配置為當真實的接地電流小于該基準并且合成的電流輸出大于該基準時指示局部放電狀況。如果存在局部放電狀況，則處理器可以被配置為將局部放電狀況發送到診斷系統以進行分析。

作為第一替代方式，處理器可以被配置為當真實的接地電流大于基準并且合成的電流輸出小于基準時，指示測量錯誤狀況。作為第二替代方式，處理器可以被配置為當真實的接地電流大于基準并且合成的電流輸出大于基準時，指示接地故障狀況。如果存在接地故障狀況，則處理器可以被配置為控制分勵脫扣器以斷開斷路器。

故障檢測電路可以形成風力渦輪機診斷系統、斷路器或風力渦輪機的一部分。

附圖說明

現在將參考附圖來描述本發明的實施例，在附圖中：

圖1是示出包括根據本發明的實施例的功率變換器的風力渦輪機的電力系統的概覽的框圖；

圖2是包括故障檢測電路的圖1的功率變換器的特寫圖形表示；

圖3示出圖2的故障檢測電路的霍爾效應傳感器如何被電連接在功率變換器和地之間以檢測真實的接地電流；