变速恒频风力发电机组控制系统试验方法new

1、ICS FGB/T ××××××××××××-××-××实施××××-××-××发布国家质量监督检验检疫总局 发布中华人民共和国国家标准风力发电机组 变速恒频控制系统第2部分：试验方法Wind Turbine Generator System Variable Speed Constant Frequency Control System Part 2: t

2、est method目次目次1前言11.范围12.规范性引用文件13试验条件13.1 试验环境13.2 试验准备23.3 试验仪器24控制系统试验方法24.1 一般检验24.2 绝缘耐压试验24.3 一般功能测试34.3.1 塔底控制34.3.2 顶部控制34.3.3 远程控制44.3.4 自动控制44.4 协调控制试验44.4.1 与变流器协调44.4.1.1 通讯试验44.4.1.2 功能试验54.4.2 与变桨距控制系统协调控制54.5 并网试验54.6 变速控制试验（最大功率跟踪）64.7 恒转速试验（并网前）64.8 功率控制试验64.9 安全保护试验64.9.1 叶轮超速64.9.

3、2 过振动74.9.3 紧急关机按钮74.9.4 看门狗信号丢失74.9.5 安全链断开74.9.6 过度扭缆74.9.7 解缆74.9.8 电网掉电74.9.9 发电机过速84.9.10 叶轮过速84.9.11 制动器磨损84.9.12 制动器反馈信号丢失84.9.13 风速信号丢失84.9.14 风向信号丢失84.9.15 叶轮转速传感器失效84.9.16 发电机转速传感器失效84.9.17 并网反馈信号丢失94.9.18 液压系统油位低94.9.19 液压系统油压低94.9.20 发电机功率超临界值94.9.21 发电机过热94.9.22 与变桨距控制系统通讯故障94.9.23 与变流器

4、通讯故障94.9.24 与中央监控通讯中断104.10 抗电磁干扰试验104.11 环境实验104.11.1 低温试验104.11.2 高温试验104.11.2 湿热性能环境试验104.12 其它试验105.变桨距控制系统试验115.1 电气测试115.2 绝缘耐压试验115.3 一般功能试验115.3.1 人机界面操作功能试验115.3.2 与控制系统通讯功能试验125.3.3 自动控制功能试验125.4 变桨电机温升试验135.5 高低温试验135.5.1 低温工作试验135.5.2高温工作试验135.6 振动试验145.7 抗电磁干扰试验145.8 防护等级试验145.9 过载能力试验1

5、45.10 安全保护试验145.10.1 电网掉电145.10.2 编码器故障145.10.3 变桨电机过流155.10.4 变桨电机过热155.10.5 伺服驱动器内部故障155.10.6 伺服驱动器准备好信号丢失155.10.7 通讯故障155.10.8 看门狗故障156.试验报告15前言本标准参考了GB/T 19069-2003风力发电机组 控制器 技术条件、GB/T风力发电机组 第1部安全要求、GB/T 3859.2-93半导体变流器 应用导则、IEC 60204-1：1997 GB/T - 机械安全 机械电气设备 第1部分：通用技术要求等技术文件、GB/T 19070-2003风力发

6、电机组 控制器 试验方法等国内相关标准, 对并网型水平轴变速恒频风力发电机组控制系统给出了确定性能的方法和试验要求。本标准的术语与有关标准协调一致。本标准由全国风力机械标准化技术委员会提出。本标准由全国风力机械标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：中国科学院电工研究所。本标准参加起草单位：本标准主要起草人： 风力发电机组 变速恒频控制系统 第2部分：试验方法1.范围本部分规定了并网型水平轴变速恒频风力发电机组控制系统的试验条件、试验内容和试验方法。本部分适用于并网型变速恒频风力发电机组控制系统性能试验。本部分规定了并网型变速恒频风力发电机组变桨距控制系统的试验条件、试验内容和试验方法。本部

7、分适用于并网型变速恒频风力发电机组变桨距控制系统性能试验。2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后的所有修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 19960.1-2005 风力发电机组 第1部分：通用技术条件GB/T 19960.2-2005 风力发电机组 第2部分：通用试验方法GB/T 19069-2003 风力发电机组 第1部分：控制器技术条件GB/T 19070-2003 风力发电机组 第2部分：

8、控制器试验方法3试验条件3.1 试验环境 为满足并网型变速恒频风力发电机组试验的要求，通常对变速恒频进行模拟、地面联机试验或现场测试。1）模拟试验平台：模拟风力发电机组各类传感器信号，对控制系统的逻辑控制功能和信号模拟输出进行测试。2）地面联机试验平台：通常包括控制系统、变流器的风电机组机舱在生产车间安装完好的情况下，由整机测试拖动平台工作，实现地面联机调试的目的。3）现场测试试验：通常在风电机组安装完成的条件下，电气测试符合机组运行的状态下，进行风力发电机组控制系统的现场测试。具体试验环境划分见风力发电机组 变速恒频控制系统 第1部分：技术条件第5.3 .2控制系统试验项目。 为满足并网型变

9、速恒频风力发电机组变桨距控制系统试验的要求，通常对变速恒频风力发电机组变桨距控制系统进行模拟试验平台或地面联机试验。1）模拟试验平台：模拟风力发电机组控制系统信号以及变桨距控制系统的负载信号，对变桨距控制系统的运行控制，电机伺服控制功能进行测试。2）地面联机试验平台：通常包括控制系统、变桨距控制系统的风电机组机舱在生产车间安装完好的情况下，变桨距控制系统接受控制信号，实现地面联机调试的目的。3.2 试验准备试验机组满足控制系统和变桨距控制系统的试验条件。检查装于试验机组上的各类传感器及其安装规程是否符合其本身的标准规定，其性能和精度是否满足系统检测、控制和安全保护要求，设定值应符合风力发电机组

10、检测与保护的要求。3.3 试验仪器试验用仪器、仪表应在校核有效期内。所需试验仪器、仪表见附录A。4控制系统试验方法4.1 一般检验 检查电气元件、辅助元件的安装、接线以及柜体质量是否符合相关标准和图纸的规定。4.2 绝缘耐压试验按GB/T 3859.1中6.4.1的规定进行试验。4.3 一般功能测试4.3.1 塔底控制 依照试验机组“操作说明书”的要求和步骤，进行下列试验:a) 风力发电机组运行状态显示和参数的设置、修改b) 手动启动 1） 启动：操作人机界面相应的启动功能键，观察机组启动过程。2） 快速启动：操作人机界面相应的快速启动功能键，观察机组 启动过程。 c) 手动关机 在试验机组正

11、常运行时，操作人机界面相应的关机功能键，观察机组关机过程。 d) 手动偏航在安全链闭合情况下，操作人机界面相应的功能键，执行偏航动作，观察偏航方向是否与要求的方向一致、偏航角度是否准确、偏航过程中手动关机是否平稳。 e) 手动复位操作复位键，观察机组是否清除故障标志，进入待机状态。 f) 手动解缆在试验机组发生扭缆时，操作人机界面手动解缆键，观察机组是否能够按照操作指令进行解缆操作。4.3.2 顶部控制操作过程同4.3.1。4.3.3 远程控制操作过程同4.3.1。4.3.4 自动控制 依据试验机组“操作说明书”的要求和步骤，进行下列试验:a) 自动启动满足自启动条件的情况下，观察变流器、变桨

12、距系统工作状态及并网过程。b) 自动关机观察机组脱网、叶片关桨的过程是否正常。c）自动解缆 观察机组扭缆情况下是否能够自动解缆，解缆过程是否正常。d)自动偏航 风向改变时，观察机组自动偏航过程是否正常。4.4 协调控制试验4.4.1 与变流器协调4.4.1.1 通讯试验正常上电后，观察变流器与控制系统之间能否正常进行通讯。通过人机界面或PC机观察变流器的状态信息以及测量数据，验证显示是否正确且数据一致，通讯中断后控制系统能否发出有效的保护指令。4.4.1.2 功能试验通讯正常的情况下，控制系统发出启动、并网、关机、转矩设定值或功率设定值，观察变流器的启动、并网、关机过程以及是否稳定达到给定的转

13、速或功率，验证主控制器对变流器的控制是否正确，同时变流器运行是否满足控制系统的要求，能否能够及时反馈运行状态信息。4.4.2 与变桨距控制系统协调控制4.4.2.1 通讯试验正常上电后，观察变桨距控制系统与控制系统之间能否正常进行通讯。通过人机界面或PC机观察变桨距控制系统的状态信息以及测量数据，验证显示是否正确且数据一致，通讯中断后控制系统能否发出有效的保护指令。4.4.2.2 功能试验单叶片独立变桨和三叶片同时变桨实验（从人机界面启动变桨测试子程序，该测试程序运行时确保发电机处于高速刹车状态）。通过人机界面设置变桨速度和变桨目标角度，依次观察每个叶片独立变桨和三叶片同时变桨情况是否和人机界

14、面的设定值一致。4.5 并网试验当风力发电机组无故障且风速满足并网条件时，可对风力发电机组进行并网实验。通过人机操作界面预先设置好发电机的并网转速。当发电机转速达到预先设定的并网转速时，观察主控制器是否向变流器发出并网信号，变流器在收到并网信号后是否闭合并网开关，并网后变流器是否向主控制器反馈并网成功信号。4.6 变速控制试验（最大功率跟踪）风力发电机组并网后，当风速介于启动风速和额定风速之间时，需要针对不同风速进行最大风能跟踪，控制系统依据机组的最佳叶尖速比控制发电机转速，观察机组发电功率的跟踪情况。4.7 恒转速试验（并网前）在机组运行的情况下，改变转速设定值（需满足小于或等于额定转速），

15、调节桨距角进行恒转速控制，观察转速跟踪情况并记录转速和桨距角。双馈式风力发电机组在并网前，转速波动范围不超出设定值的±3%。4.8 功率控制试验当风速大于额定风速时需进行恒功率试验，设定额定功率输出，调节变桨距控制系统，观察风力发电机组是否能稳定运行，并记录发电功率的变化情况和转速的波动范围。在现场风况满足试验条件的情况下，功率波动范围不超出额定值±3%。4.9 安全保护试验4.9.1 叶轮超速 模拟方法：拨动叶轮过速开关，观察安全链断开情况,观察关机过程和故障报警状态。4.9.2 过振动 模拟方法：触发相应的振动开关, 观察安全链断开情况,观察关机过程和故障报警状态。4.

16、9.3 紧急关机按钮 模拟方法：在发电机转速低于40%额定转速的条件下，分别按下控制柜上的紧急关机按钮和机舱里的紧急关机按钮，观察安全链能否及时断开而触发紧急关机动作,同时观察关机过程和故障报警状态。4.9.4 看门狗信号丢失模拟方法：复位看门狗输出信号, 观察安全链断开情况,观察关机过程和故障报警状态。4.9.5 安全链断开模拟方法：触发安全链输出信号,观察关机过程和故障报警状态。4.9.6 过度扭缆 模拟方法：分别触发顺时针扭缆开关和逆时针扭缆开关，观察安全链断开情况,观察关机过程和故障报警状态。4.9.7 解缆 机组扭缆且关机后,观察机组的解缆过程,核实其解缆方向以及解缆完成后的偏航角度

17、。4.9.8 电网掉电模拟方法：在机组并网运行时，在发电机输出功率低于额定值的20%的情况下，断开主回路空气开关，观察关机过程和故障报警状态。4.9.9 发电机过速模拟方法：调低发电机过速的设置点，观察关机过程和故障报警状态。4.9.10 叶轮过速模拟方法：调低叶轮过速的设置点，观察关机过程和故障报警状态。4.9.11 制动器磨损 模拟方法：拨动制动器磨损传感器限位开关，观察关机过程和故障报警状态。4.9.12 制动器反馈信号丢失 模拟方法：断开制动反馈信号，观察关机过程和故障报警状态。4.9.13 风速信号丢失 模拟方法：在机组并网运行时，断开风速传感器的风速信号，观察关机过程和故障报警状态

18、。4.9.14 风向信号丢失模拟方法：在机组并网运行时，断开风速传感器的风向信号，观察关机过程和故障报警状态。4.9.15 叶轮转速传感器失效当叶轮转速高于2rpm时，断开风轮转速传感器信号后，观察关机过程和故障报警状态。4.9.16 发电机转速传感器失效当叶轮转速高于2rpm时，断开发电机转速传感器信号后，观察关机过程和故障报警状态。4.9.17 并网反馈信号丢失模拟方法：发电机并网开关吸合后，将其反馈信号线断开，观察关机过程和故障报警状态。4.9.18 液压系统油位低模拟方法： 断开液压油位传感器信号线并维持设定时间，观察关机过程和故障报警状态。4.9.19 液压系统油压低模拟方法：启动液

19、压油泵,断开液压传感器信号线，观察关机过程和故障报警状态。4.9.20 发电机功率超临界值 模拟方法：调低功率传感器变比或动作条件设置点，观察机组动作结果及自复位情况。4.9.21 发电机过热模拟方法：调低温度传感器动作条件设置点，观察机组动作结果及自复位情况。4.9.22 与变桨距控制系统通讯故障模拟方法： 断开控制系统与变桨距控制系统通讯线并维持设定时间，观察关机过程和故障报警状态。4.9.23 与变流器通讯故障模拟方法：断开控制系统与变流器通讯线并维持设定时间，观察关机过程和故障报警状态。4.9.24 与中央监控通讯中断模拟方法：断开控制系统与中央监控通讯线并维持设定时间，观察关机过程和

20、故障报警状态。4.10 抗电磁干扰试验 风力发电机组控制系统的抗电磁干扰试验遵照IEC60801标准进行，所适用的干扰等级可根据预期的使用环境选定。当存在高频电磁波干扰的情况下，各类传感器应不误发信号，执行部件应不误动作。4.11 环境实验4.11.1 低温试验试验方法按GB/T 2423.1中“试验A”进行。产品无包装，在试验温度为-20±3(常温型)或-30±3(低温型)、额定运行条件下，使被测产品保持工作状态2h，在标准大气条件恢复2h后，控制系统应还能正常工作。4.11.2 高温试验 试验方法按GB/T 2423.2中“试验B”进行。产品无包装，在试验温度为40&#

21、177;3、额定运行条件下，使被测产品保持工作状态2h，在标准大气条件恢复2h后，控制系统应还能正常工作。4.11.2 湿热性能环境试验按GB/T 2423.3中“试验程序”的规定进行试验。4.12 其它试验 风力发电机组设计、制造单位或机组供需双方商定的其它试验，以及国家质量技术监督部门确定的其它试验。5.变桨距控制系统试验5.1 电气测试主要检查电器零件、辅助装置的安装、接线以及柜体质量是否符合相关标准和图纸的规定。5.2 绝缘耐压试验按GB/T 3859.1中6.4.1的规定进行试验。5.3 一般功能试验5.3.1 人机界面操作功能试验 依照试验机组“操作说明书”的要求和步骤，进行下列试

22、验: a) 变桨距系统运行状态参数的显示、查询、设置及修改 通过人机界面查询或修改机组的运行状态参数。 b) 手动启动，通过人机界面相应的功能键命令变桨距系统启动。c) 手动顺桨，在试验机组正常运行时，通过人机界面相应的功能键命令机组正常停机。d） 速度控制，通过人机界面可以分别对三个桨叶的运行方向和快慢速率进行点动控制。 e) 位置控制，通过人机界面可以分别对三个桨叶进行位置控制。可以设置桨叶变桨速度和给定的位置。f) 位置区间往复运动控制，通过人机界面可以分别对三个桨叶进行位置区间的运动控制。可以设置桨叶变桨速度和给定的位置区间以及到达位置后的停滞时间。g) 校验，通过人机界面设置对桨叶进

23、行0度或者顺桨角度校验，并可以通过桨叶在正常运行区间内的三轴运行，对三个桨叶的角度进行修正。5.3.2与控制系统协调控制试验a）通讯试验正常上电后，观察变桨距控制系统与控制系统之间能否正常进行通讯。通过人机界面或PC机观察变桨距控制系统的状态信息以及测量数据，验证显示是否正确且数据一致。b）人机界面控制调桨通过风力发电机组控制系统的人机界面进行变桨控制，包括对桨叶进行速度控制、点动控制、位置控制、往复区间控制。c) 自动启动在适合的风况下，观察桨叶变化速率是否正常。 c）自动停机在适合的风况下，观察桨叶变化是否正常。d）恒转速试验在适合的风况下，风电机组主控系统恒转速控制的条件下，观察桨叶变化

24、是否正常。e）恒功率试验在适合的风况下，风电机组主控系统恒功率控制的条件下，观察桨叶变化是否正常。d）三桨叶同步试验在适合的风况，风力发电机组控制系统控制桨叶的条件下，观察三叶片之间的桨距角之差是否在合理的范围之内。5.4 变桨电机温升试验 温升试验的目的在于测定变桨距系统在额定条件下连续运行时，变桨电机是否超过规定的极限温升以及是否会产生相应的保护。交流电机实验方法参见GB1032-2005中相关规定，直流电机实验方法参见GB-1311-1989中相关规定。5.5 高低温试验5.5.1 低温工作试验试验方法按GB/T 2423.1中“试验A”进行。产品无包装，在试验温度为-20±3

25、(常温型)或-30±3(低温型)、额定运行条件下，使被测产品保持工作状态2h，在标准大气条件恢复2h后，控制系统应还能正常工作。5.5.2高温工作试验试验方法按GB/T 2423.2中“试验B”进行。产品无包装，在试验温度为40±3、额定运行条件下，使被测产品保持工作状态2h，在标准大气条件恢复2h后，控制系统应还能正常工作。5.5.3 湿热性能环境试验按GB/T 2423.3中“试验程序”的规定进行试验。5.6 振动试验 风力发电机组变桨距控制系统的振动实验试验方法按GB/T 2423.10-208进行，对变桨距控制系统进行三轴三向的扫频耐久试验。所用的频率范围和幅值由风

26、力发电机组的振动特性决定。5.7 抗电磁干扰试验 风力发电机组变桨距控制系统的抗电磁干扰试验遵照IEC60801标准进行，所用的干扰等级可根据预期的使用环境选定。当存在高频电磁波干扰的情况下，各类传感器应不误发信号，执行部件应不误动作。5.8 防护等级试验 按照GB 4208-2008外壳防护等级中第13、14条规定进行试验。5.9 过载能力试验（桨驱动系统过载倍数选择指标及其选取原则，过载能力概念 在变桨电机额定运行至温升达到稳定值后，在150%的额定输入转矩下运行30s，随后转矩降至额定值以下运行一段时间，在整个试验期间，输入转矩等效值不超过额定输入转矩。5.10 安全保护试验5.10.1

27、 电网掉电 模拟方法：断开系统主电开关，观察停机过程和故障报警状态。5.10.2 编码器故障 模拟方法：断开一个编码器接线，观察停机过程和故障报警状态。5.10.3 变桨电机过流 模拟方法：调低变桨电机过流动作条件设置值，观察机组动作结果及自复位情况。5.10.4 变桨电机过热 模拟方法：调低变桨电机过热动作条件设置值，观察机组动作结果及自复位情况。5.10.5 伺服驱动器内部故障 模拟方法：拨动伺服驱动器故障输出继电器开关，观察停机过程和故障报警状态。5.10.6 伺服驱动器准备好信号丢失 模拟方法：拨动伺服驱动器准备好输出继电器开关，观察停机过程和故障报警状态。5.10.7 通讯故障 模拟方法：将通讯线路断开，观察停机过程和故障报警状态。5.10.8 看门狗故障模拟方法：触发看门狗输出信号，观察停机过程和故障报警状态。5.10.9 其它试验 风力发电机组设计、制造单位或机组供需双方商定的其它试验，以及国家质量技术监