本發(fā)明屬于電力教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)及其排故方法。

背景技術(shù)：

大規(guī)模利用風(fēng)力發(fā)電是減少空氣污染(可減少CO₂，SO₂，NO₂，CO等的排放量)的有效措施之一，丹麥提出要在2000年達(dá)到風(fēng)力發(fā)電占全國(guó)總發(fā)電量的10％，歐共體也提出要在下世紀(jì)20年代初達(dá)到這個(gè)目標(biāo)(目前只占0.5％)。目前全世界每年生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)總?cè)萘窟_(dá)30萬(wàn)千瓦，風(fēng)電每千瓦·時(shí)的電價(jià)約為6美分。

我國(guó)于50年代后期開始近代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究工作，1957～1958年在江蘇、吉林、遼寧、新疆等地建造了一些功率在10千瓦以下，風(fēng)輪直徑在10米以下的小型風(fēng)力發(fā)電裝置，其后處于停滯狀態(tài)，1975年以后，特別是70年代末，80年代初以來(lái)，一些部門的研究機(jī)構(gòu)及大學(xué)相繼開展了風(fēng)力發(fā)電的研究工作。然而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域中，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電的教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置并不多見，尤其是對(duì)風(fēng)力發(fā)電故障的研究裝置。實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，無(wú)法使學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，達(dá)不到實(shí)訓(xùn)研究的目的。

專利一種模擬自然風(fēng)的風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置(公開號(hào)：CN202217424U)公開了一種包括模擬自然風(fēng)裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置的實(shí)訓(xùn)裝置，該實(shí)用新型在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)風(fēng)向跟蹤的風(fēng)力發(fā)電控制過(guò)程，模擬自然風(fēng)的裝置，用鼓風(fēng)機(jī)模擬自然風(fēng)，其風(fēng)力大小，風(fēng)吹方向可以改變，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器控制。但是該實(shí)用新型只達(dá)到了模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作過(guò)程，無(wú)法對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所出現(xiàn)的故障進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)，針對(duì)性不強(qiáng)，無(wú)法深入了解學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)對(duì)的故障問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)及其排故方法，針對(duì)性強(qiáng)，適用于室內(nèi)風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實(shí)訓(xùn)，尤其是對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的排故進(jìn)行全面實(shí)訓(xùn)。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)，包括相互連接的模擬風(fēng)場(chǎng)和排故系統(tǒng)，所述排故系統(tǒng)包括機(jī)柜和設(shè)在所述機(jī)柜內(nèi)的控制操作系統(tǒng)，所述控制操作系統(tǒng)包括相互連接的故障操作系統(tǒng)和發(fā)電控制系統(tǒng)，所述故障操作系統(tǒng)包括依次相互連接的風(fēng)力排故控制箱、PLC和上機(jī)位，所述PLC連接所述發(fā)電控制系統(tǒng)，所述發(fā)電控制系統(tǒng)包括變頻器、風(fēng)光互補(bǔ)控制器、蓄電池和負(fù)載，所述變頻器和所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器分別連接所述模擬風(fēng)場(chǎng)，所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器和所述蓄電池相互連接，所述負(fù)載分別連接所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器和所述蓄電池。

優(yōu)選的，所述模擬風(fēng)場(chǎng)包括模擬風(fēng)源和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述模擬風(fēng)源分別連接所述變頻器和所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器，通過(guò)所述變頻器驅(qū)動(dòng)控制所述模擬風(fēng)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力控制。

優(yōu)選的，所述故障操作系統(tǒng)還包括觸摸屏和分別和所述觸摸屏相互連接的風(fēng)速儀和儀表顯示單元，所述觸摸屏和所述上機(jī)位相互連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通訊，方便學(xué)生操作觀察實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)。

優(yōu)選的，所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間設(shè)有第一交流斷路器，所述第一交流斷路器控制所述模擬風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電輸入。

優(yōu)選的，所述負(fù)載包括直流負(fù)載單元和交流負(fù)載單元，所述直流負(fù)載單元連接所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器，所述交流負(fù)載單元連接所述蓄電池，所述蓄電池和所述交流負(fù)載單元之間設(shè)有逆變器，實(shí)現(xiàn)交直流變換。

優(yōu)選的，所述直流負(fù)載單元和所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器之間設(shè)有第一直流斷路器，控制直流負(fù)載的開啟與斷開，所述蓄電池和所述逆變器之間設(shè)有第二直流斷路器，控制所述蓄電池接入所述逆變器，所述逆變器和所述交流負(fù)載單元之間設(shè)有第二交流斷路器，控制交流負(fù)載的開啟與斷開。

優(yōu)選的，所述發(fā)電控制系統(tǒng)還包括功率可調(diào)電阻器，所述功率可調(diào)電阻器連接所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器，所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器和所述功率可調(diào)電阻器之間設(shè)有第三直流斷路器，實(shí)現(xiàn)控制可調(diào)發(fā)電輸出功率。

所述風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)的排故方法：

S1：將所述各斷路器閉合，檢查各器件負(fù)載工作狀態(tài)是否正常；

S2：所述風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)處在正常工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)所述風(fēng)力排故控制箱設(shè)定故障點(diǎn)，所述PLC根據(jù)所述風(fēng)力排故控制箱的設(shè)定控制所述發(fā)電控制系統(tǒng)出現(xiàn)相應(yīng)故障后，關(guān)閉所述風(fēng)力排故控制箱；

S3：學(xué)生或?qū)嶒?yàn)人員正常啟動(dòng)所述發(fā)電控制系統(tǒng)并將所述風(fēng)力排故控制箱通電，根據(jù)正常系統(tǒng)現(xiàn)象與故障現(xiàn)象對(duì)比，進(jìn)行故障排除，找到故障點(diǎn)后，關(guān)閉系統(tǒng)，用線連接故障點(diǎn)后，觀察系統(tǒng)是否正常工作，達(dá)到排故效果。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)排故控制箱控制PLC進(jìn)行故障設(shè)置，操作簡(jiǎn)單，方便學(xué)生進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的教學(xué)實(shí)訓(xùn)；具有多種顯示儀表，可實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)中各項(xiàng)參數(shù)；模擬風(fēng)場(chǎng)和排故系統(tǒng)相結(jié)合，全面模擬真實(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，適用于研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的各種問題。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2是本發(fā)明的排故系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記為：1.機(jī)柜；2.觸摸屏；3.斷路器；4.風(fēng)速儀；5.儀表顯示單元；6.風(fēng)機(jī)排故控制箱；7.風(fēng)光互補(bǔ)控制器；8.功率可調(diào)電阻器；9.PLC；10.上機(jī)位；11.變頻器；12.逆變器；13.蓄電池；14.直流負(fù)載單元；15.交流負(fù)載單元。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，排故系統(tǒng)包括機(jī)柜1和設(shè)在機(jī)柜1內(nèi)的控制操作系統(tǒng)，控制操作系統(tǒng)包括相互連接的故障操作系統(tǒng)和發(fā)電控制系統(tǒng)，故障操作系統(tǒng)包括依次相互連接的風(fēng)力排故控制箱6、PLC9和上機(jī)位10，PLC9連接發(fā)電控制系統(tǒng)，故障操作系統(tǒng)還包括觸摸屏2和分別和觸摸屏2相互連接的風(fēng)速儀4和儀表顯示單元5，儀表顯示單元5顯示風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的三相電壓與電流、蓄電池13的電壓、風(fēng)光互補(bǔ)控制器7的直流負(fù)載輸出電流、逆變器12的輸出電壓與電流，觸摸屏2和上機(jī)位10相互連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通訊，上位機(jī)10可讀取儀表的數(shù)據(jù)，并提供PLC9的遠(yuǎn)程進(jìn)行故障的設(shè)置和排除，方便學(xué)生操作觀察實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)。

如圖1-2所示，一種風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)的發(fā)電控制系統(tǒng)包括變頻器11、風(fēng)光互補(bǔ)控制器7、蓄電池13和負(fù)載，模擬風(fēng)源分別連接變頻器11和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通過(guò)變頻器11驅(qū)動(dòng)控制模擬風(fēng)源，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力控制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接風(fēng)光互補(bǔ)控制器7，風(fēng)光互補(bǔ)控制器7與風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間設(shè)有交流斷路器，交流斷路器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電輸入。風(fēng)光互補(bǔ)控制器7和蓄電池13相互連接，負(fù)載分別連接風(fēng)光互補(bǔ)控制器7和蓄電池13。

如圖1-2所示，負(fù)載包括直流負(fù)載單元14和交流負(fù)載單元15，直流負(fù)載單元14連接風(fēng)光互補(bǔ)控制器7，交流負(fù)載單元15連接蓄電池13，蓄電池13和交流負(fù)載單元15之間設(shè)有逆變器12，實(shí)現(xiàn)交直流變換。直流負(fù)載單元14和風(fēng)光互補(bǔ)控制器7之間設(shè)有直流斷路器，控制直流負(fù)載的開啟與斷開，直流負(fù)載單元14可為直流LED燈和直流風(fēng)扇，方便查看負(fù)載工作狀態(tài)；蓄電池13和逆變器12之間設(shè)有直流斷路器，控制蓄電池13接入逆變器12，逆變器12和交流負(fù)載單元15之間設(shè)有交流斷路器，控制交流負(fù)載的開啟與斷開，交流負(fù)載單元15可為交流報(bào)警燈和交流風(fēng)扇，方便查看逆變器12帶載工作狀態(tài)和負(fù)載工作狀態(tài)。進(jìn)一步地，發(fā)電控制系統(tǒng)還包括功率可調(diào)電阻器8，功率可調(diào)電阻器8連接風(fēng)光互補(bǔ)控制器7，風(fēng)光互補(bǔ)控制器7和功率可調(diào)電阻器8之間設(shè)有直流斷路器，實(shí)現(xiàn)控制可調(diào)發(fā)電輸出功率。

如圖1-2所示，本發(fā)明的排故方法：

S1：將各斷路器3閉合，檢查各器件負(fù)載工作狀態(tài)是否正常；

S2：風(fēng)力發(fā)電排故系統(tǒng)處在正常工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)風(fēng)力排故控制箱6設(shè)定故障點(diǎn)，PLC9根據(jù)風(fēng)力排故控制箱6的設(shè)定控制發(fā)電控制系統(tǒng)出現(xiàn)相應(yīng)故障后，關(guān)閉風(fēng)力排故控制箱6；

S3：學(xué)生或?qū)嶒?yàn)人員正常啟動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)并將風(fēng)力排故控制箱6通電，根據(jù)正常系統(tǒng)現(xiàn)象與故障現(xiàn)象對(duì)比，進(jìn)行故障排除，找到故障點(diǎn)后，關(guān)閉系統(tǒng)，用線連接故障點(diǎn)后，觀察系統(tǒng)是否正常工作，達(dá)到排故效果。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。