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| GB/T 19070-2017 |
英文版
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失速型风力发电机组 控制系统 试验方法
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GBT 19070-2017
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标准编号: GB/T 19070-2017 (GB/T19070-2017)
中文名称: 失速型风力发电机组 控制系统 试验方法
英文名称: Stall regulation wind turbines -- Control system -- Test method
行业: 国家标准 (推荐)
中标分类: F11
国际标准分类: 27.180
字数估计: 14,115
发布日期: 2017-10-14
实施日期: 2018-05-01
起草单位: 北京科诺伟业科技股份有限公司、保定科诺伟业控制设备有限公司、科诺伟业风能设备(北京)有限公司、浙江运达风电股份有限公司、新疆金风科技股份有限公司、华仪风能有限公司、锋电能源技术有限公司、中国科学院电工研究所
归口单位: 全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC 50)
提出机构: 中国机械工业联合会
发布机构: 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会
GB/T 19070-2017: 失速型风力发电机组 控制系统 试验方法
GB/T 19070-2017 英文名称: Stall regulation wind turbines -- Control system -- Test method
ICS 27.180
F11
中华人民共和国国家标准
代替 GB/T 19070-2003
2017-10-14发布
2018-05-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
1 范围
本标准规定了定桨距失速型并网风力发电机组控制系统试验条件、试验方法及试验报告编写要求。
本标准适用于与电网并联运行、采用异步发电机的定桨距失速型风力发电机组控制系统。
5 试验目的
验证风力发电机组控制系统及安全系统是否满足相关技术条件规定或设计规范要求。
6 试验条件
6.1 试验环境
为满足失速型机组控制系统试验的要求,对失速型机组控制系统进行模拟试验、台架试验或现场试
验。试验要求如下:
a) 模拟试验:模拟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;
b) 台架试验:包括控制系统的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;
c) 现场试验:通常在机组安装完成的条件下,电气测试符合机组运行的状态下,进行机组控制系
统的现场测试。现场试验场地选择应满足GB/T 18451.2对场地的要求。
6.2 试验准备
6.2.1 被试验机组应附带GB/T 19069规定的技术文件。
6.2.2 被试验机组安装调试完毕,经检验应符合GB/T 19568的有关要求。
6.2.3 检查装于被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。
6.2.4 控制系统出厂前已调试完毕,各项参数符合相关机组控制与监测要求;各类传感器调整完毕,整
定值亦符合相关机组检测与保护要求。
6.2.5 当机组出厂前进行控制系统试验时,宜使用试验台进行台架试验。
6.2.6 安装于机组上的各种传感器及其安装规程应符合其本身的标准规定,其性能和精度应满足系统
监测、控制和安全保护的要求。
6.3 测量仪器
试验用仪器、仪表应在计量部门检定有效期内,允许有一个二次校验源(制造厂或标准计量单位)进行校验。
所需试验仪器、仪表见附录A。
7 试验内容和方法
7.1 结构外观检查
结构及外观要求的试验按GB/T 3797-2016中7.2的规定进行。
7.2 电气安全试验
主要包括:机舱控制柜(箱)、塔底控制柜(箱)等电气设备的绝缘水平检验、接地系统检查和耐压试
验。上述各项检查与试验分别按照GB/T 16935.1、GB/T 17949.1、GB/T 17627.1和GB/T 17627.2的要求进行。
7.3 监测功能试验
当机组的运行参数和运行状态发生变化时,通过HMI、监控系统等监测点观察采集数据的正确性,
以此验证控制系统对运行参数、运行状态处理部分的完整性、可靠性。
依照试验机组“操作说明书”,通过 HMI人为改变控制系统故障触发限值和复位限值,依次检验每
个故障能否正确的激活与复位,在故障激活时,控制系统应根据故障分类准确做出相应告警或者关机操
作。在故障复位时,控制系统针对可自恢复故障应能实现机组重新自动启动,而针对不可自恢复故障则
应保证机组不能重新自动启动。
7.4 塔底控制功能试验
依照试验机组“操作说明书”要求和步骤,进行下列试验:
a) 人工启动:通过操作塔底相应的功能键命令试验机组启动,观察发电机并网过程是否平稳;
b) 人工立即启动:通过操作塔底相应的功能键命令试验机组立即启动,观察发电机并网过程是否平稳;
c) 人工关机:在试验机组正常运行时,通过操作塔底相应的功能键命令机组正常关机,观察风轮
叶片扰流板是否甩出,机械制动闸动作是否有效;
d) 人工复位:通过操作塔底相应的功能键对机组进行复位,观察机组是否清除故障标志,进入待机状态;
e) 人工偏航:在试验机组正常运行时,通过操作塔底相应的功能键命令试验机组执行偏航动作,
观察偏航方向是否与要求一致、偏航角度是否准确以及偏航过程中机组是否平稳;
f) 人工解缆:在出现扭缆故障的情况下,通过操作塔底相应的功能键进行人工解缆操作。
7.5 机舱控制功能试验
依照试验机组“操作说明书”的要求和步骤,进行下列试验:
a) 人工启动:通过操作机舱相应的功能键命令试验机组启动,观察发电机并网过程是否平稳;
b) 人工关机:在试验机组正常运行时,通过操作机舱相应的功能键命令机组正常关机,观察风轮
叶片扰流板是否甩出,机械制动闸动作是否有效;
c) 人工复位:通过操作机舱相应的功能键对机组进行复位,观察机组是否清除故障标志,进入待机状态;
d) 人工偏航:在试验机组正常运行时,通过操作机舱相应的功能键命令试验机组执行偏航动作,
观察偏航方向是否与要求一致、偏航角度是否准确以及偏航过程中机组是否平稳;
e) 人工解缆:在出现扭缆故障的情况下,通过操作机舱相应的功能键进行人工解缆操作。
7.6 远程监控功能试验
依照试验机组“操作说明书”要求和步骤,进行下列试验:
a) 远程通讯:在试验机组正常运行时,通过远程监控系统与试验机组的通讯过程,检查上位机收
到的机组运行数据是否与下位机显示的数据一致;
b) 远程启动:将试验机组设置为待机状态,通过远程监控系统对试验机组发出启动命令,观察试
验机组启动的过程是否满足人工启动要求;
c) 远程关机:在试验机组正常运行时,通过远程监控系统对试验机组发出关机命令,观察试验机
组是否执行了与人工关机相同的关机程序;
d) 远程偏航:在试验机组正常运行时,通过远程监控系统对试验机组发出偏航命令,观察试验机
组是否执行了与人工偏航相同的偏航动作。
7.7 自动控制功能试验
a) 自动启动:在适合的风况下,观察机组启动时发电机并网过程是否平稳;
b) 自动关机:在适合的风况下,观察机组关机时发电机脱网过程是否平稳;
c) 自动解缆:在满足自动解缆条件情况下,观察机组自动解缆过程是否正常;
d) 自动偏航:在适合的风向变化情况下,观察机组自动偏航过程是否正常;
e) 上电自复位:在系统第一次上电或电网故障停电后又恢复正常时,在电网及安全链无故障情况
下,观察机组自动复位功能是否有效。
7.8 软并网功能试验
使机组主轴升速,当异步发电机转速接近同步速(约为同步速的92%~99%)时,并网接触器动作,
发电机经一组电力电子装置与电网连接,控制电力电子器件的触发单元,使电力电子器件的导通角由
暂态过程结束时,旁路开关闭合,将电力电子装置短接。
在上述试验过程中,通过瞬态记录器记录波形参数和并网过程中的冲击电流值,同时观察并网接触
器和旁路接触器动作是否正常。
7.9 补偿电容投切试验
在机组并网运行时,通过调整发电机输出功率,在不同负载功率下观察电容补偿装置投切动作是否正常。
7.10 通信试验
连接控制系统与监控系统,正常上电后观察控制系统与 HMI以及监控系统之间能否正常进行通
信。通过HMI或监控系统界面观察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仍能正常工作。
7.11.1 风轮转速超临界值
模拟方法:模拟叶轮过速信号,使其从常闭状态断开,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.2 发电机转速超临界值
模拟方法:模拟发电机过速信号,使其从常闭状态断开,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.3 机舱振动超极限值
模拟方法:分别拨动摆锤振动开关常开、常闭触点的模拟开关,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.4 过度扭缆(模拟试验法)
模拟方法:分别拨动扭缆开关常开、常闭触点的模拟开关,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.5 紧急关机
7.11.6 二次电源失效
模拟方法:断开二次电源,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.7 电网失效
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。
7.11.8 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。
7.11.9 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。
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。
7.11.11 电机并网信号丢失
模拟方法:电机并网接触器吸合后,将接触器的反馈信号线断开,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.12 软并网装置旁路信号丢失
模拟方法:软并网装置旁路接触器吸合后,将接触器的反馈信号线断开,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.13 1号制动器故障
模拟方法:强制松开高速刹车1,相应的同步触点吸合后拨动刹车释放传感器的模拟开关,观察关
机过程和故障报警状态。
7.11.14 2号制动器故障
机过程和故障报警状态。
7.11.15 叶尖压力异常
模拟方法:断开叶尖压力传感器信号线,并维持数秒(具体时间见机组“操作说明书”),观察关机过
程和故障报警状态。
7.11.16 齿轮箱油位低
模拟方法:模拟齿轮油温度使之高于机组“操作说明书”的规定,拨动齿轮油位传感器的油位低模拟
开关并维持数秒(具体时间见机组“操作说明书”),观察关机过程和故障报警状态。
7.11.17 无齿轮箱油压
模拟方法:启动齿轮油泵,断开齿轮箱油压力传感器信号线并维持数秒(具体时间见机组“操作说明
7.11.18 液压油位低
模拟方法:拨动液压油位传感器的油位低模拟开关并维持数秒(具体时间见机组“操作说明书”),观
察关机过程和故障报警状态。
7.11.19 解缆故障
模拟方法:调低偏航扭缆保护动作条件设置值并维持数秒(具体时间见机组“操作说明书”),观察关
机过程和故障报警状态。
7.11.20 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。
7.11.21 发电机过热
7.11.22 风轮转速超临界值
使机组主轴升速至临界转速,观察叶轮超速模拟开关动作结果、机组关机过程和故障报警状态。
注:试验时,临界转速参数可适当调低(试验完毕后需恢复至原设置值),以保证机组安全。
7.11.23 过度扭缆(台架试验法)
控制机组偏航,使之产生过度扭缆效果,当扭缆开关常开、常闭触点模拟开关动作时,观察关机过程
和故障报警状态。
7.11.24 轻度扭缆(CW顺时针)
控制机组偏航,使之产生轻度扭缆效果,当右扭缆角度超过扭缆保护动作条件设置点并维持数秒
(具体时间见机组“操作说明书”),观察关机过程和故障报警状态。
控制机组偏航,使之产生轻度扭缆效果,当左扭缆角度超过扭缆保护动作条件设置点并维持数秒
(具体时间见机组“操作说明书”),观察关机过程和故障报警状态。
7.11.26 风速测量值失真(偏高)
在机组并网运行时,使发电机负载功率低于10%额定功率,使风速传感器产生持续数秒(具体时间
依机组“操作说明书”的规定)高于8m/s的等效风速信号,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.27 风速测量值失真(偏低)
在机组并网运行时,使发电机负载功率高于10%额定功率,使风速传感器产生持续数秒(具体时间
依机组“操作说明书”的规定)低于3m/s的等效风速信号,观察关机过程和故障报警状态。
7.11.28 风轮转速传感器失效
7.11.29 发电机转速传感器失效
在机组并网运行时,使风轮转速高于2rpm,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。
7.11.30 电机接触器和旁路接触器同时脱不开
模拟方法:控制系统在给出断开电机接触器和旁路接触器信号后,保持电机接触器和旁路接触器反
馈信号一直有效,观察关机过程和故障报警状态。
7.12 电磁兼容性能试验
7.12.1 机组控制系统的抗电磁干扰试验按照GB/T 17626.1的规定进行。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。
7.12.2 静电放电抗扰度试验按GB/T 17626.2规定的方法进行。
7.12.4 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验按GB/T 17626.4规定的方法进行。
7.12.5 浪涌抗扰度试验按GB/T 17626.5规定的方法进行。
7.12.6 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验按GB/T 17626.6规定的方法进行。
7.12.7 振铃波抗扰度试验按GB/T 17626.12规定的方法进行。
7.13 低温性能试验
低温试验按照GB/T 2423.1-2008规定的试验Ad进行。
7.14 高温环境试验
高温试验按照GB/T 2423.2-2008规定的试验Bd进行。
7.15 湿热性能试验
7.16 机械性能试验
7.16.1 振动试验(正弦)
振动响应试验和振动耐久试验按GB/T 11287规定的方法进行。
7.16.2 冲击响应试验
冲击响应试验和冲击耐久试验按GB/T 14537规定的方法进行。
7.16.3 碰撞试验
碰撞试验按GB/T 14537规定的方法进行。
7.17 其他试验
机组设计、制造单位或机组供需双方商定的其他试验。
试验报告内容及格式见附录B。
GB/T 19070-2017
GB
NATIONAL STANDARD OF THE
PEOPLE’S REPUBLIC OF CHINA
ICS 27.180
F 11
Replacing GB/T 19070-2003
Stall regulation wind turbines –
Control system - Test method
ISSUED ON. OCTOBER 14, 2017
IMPLEMENTED ON. MAY 1, 2018
Issued by. General Administration of Quality Supervision, Inspection and
Quarantine of the PRC;
Standardization Administration of the PRC.
Table of Contents
Foreword ... 3
1 Scope ... 6
2 Normative references ... 6
3 Terms and definitions ... 7
4 Abbreviations ... 8
5 Test purpose ... 8
6 Test conditions ... 8
7 Test content and methods ... 9
8 Test report ... 19
Appendix A (Normative) Instrument, meter requirements ... 20
Appendix B (Normative) Format and content of test report ... 21
Foreword
This Standard is drafted in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009.
This Standard replaces GB/T 19070-2003 “Test method for electrical controller
of wind turbine generator systems”.
As compared with GB/T 19070-2003, in addition to editorial modifications, the
main technical changes of this Standard are as follows.
- CHANGE “off-field on-line test” to “field test” (SEE 3.1; 3.2 of the 2003
version);
- DELETE “panel”, “operation panel”, USE “HMI” in this article (SEE Chapter
4 of the 2003 version);
- IMPROVE “test environment” (SEE 6.1; 6.1 of the 2003 version);
- ADJUST “general inspection” (SEE 7.1, 7.2; 7.1 of the 2003 version);
- ADD “monitoring function test” (SEE 7.3);
- ADJUST the order of control function tests (SEE 7.4, 7.5, 7.6, 7.7; 7.2 of
the 2003 version);
- In the test of automatic control function, ADD “power-on self-resetting” (SEE
7.7);
- MODIFY “soft grid-connected function test” (SEE 7.8; 7.4.1 of the 2003
version);
- MODIFY “compensation capacitor opening-closing test” (SEE 7.9; 7.4.2 of
the 2003 version);
- DELETE “small motor-large motor switch test” (SEE 7.4.3 of the 2003
version);
- DELETE “large motor-small motor switch test” (SEE 7.4.4 of the 2003
version);
- ADD “communication test” (SEE 7.10);
- ADD “supercritical value of generator speed” (SEE 7.11.2);
- DELETE “large motor grid-connected signal loss” (SEE 7.3.10 of the 2003
version);
- DELETE “small motor grid-connected signal loss” (SEE 7.3.11 of the 2003
Stall regulation wind turbines -
Control system - Test method
1 Scope
This Standard specifies the test conditions, test methods, and preparation
requirements of test report for control system of fixed-pitch stall regulation grid-
connected wind turbines.
This Standard is applicable to the control system of fixed-pitch stall regulation
wind turbines, which operates in parallel with the power grid and uses
asynchronous generator.
2 Normative references
The following documents are indispensable for the application of this document.
For the dated references, only the versions with the dates indicated are
applicable to this document. For the undated references, the latest version
(including all the amendments) are applicable to this document.
Cold
GB/T 2423.2-2008 Environmental testing - Part 2. Test methods - Tests B.
Dry heat
GB/T 2423.3-2016 Environmental testing - Part 2. Testing method - Test Cab.
Damp heat, steady state
GB/T 2900.53 Electrotechnical terminology - Wind turbine generator systems
GB/T 3797-2016 Electrical control assemblies
GB/T 11287 Relays - Part 21. Vibration, shock, bump and seismic tests on
measuring relays and protection equipment - Section one. Vibration tests
GB/T 14537 Shock and bump tests on measuring relays and protection
equipment
GB/T 16935.1 Insulation coordination for equipment within low-voltage
systems - Part 1. Principles requirements and tests
GB/T 17626.1 Electromagnetic compatibility - Testing and measurement
techniques - Overview of immunity tests
GB/T 17626.2 Electromagnetic compatibility (EMC) - Testing and
measurement techniques - Electrostatic discharge immunity test
GB/T 17626.3 Electromagnetic compatibility - Testing and measurement
GB/T 17626.4 Electromagnetic compatibility - Testing and measurement
techniques - Electrical fast transient/burst immunity test
GB/T 17626.5 Electromagnetic compatibility - Testing and measurement
techniques - Surge immunity test
GB/T 17626.6 Electromagnetic compatibility - Testing and measurement
techniques - Immunity to conducted disturbances, induced by radio-
frequency fields
GB/T 17626.12 Electromagnetic compatibility - Testing and measurement
techniques - Ring wave immunity test
1. Definitions, test and procedure requirements
GB/T 17627.2 High-voltage test techniques for low-voltage equipment - Part
2. Measuring system and test equipment
GB/T 17949.1 Guide for measuring earth resistivity, ground impedance and
earth surface potentials of a ground system - Part 1. Normal measurements
GB/T 18451.2 Power performance measurements of electricity producing
wind turbines
GB/T 19069 Stall regulation wind turbines - Control system - Technical
condition
JB/T 7879 The rule for naming the product of wind energy conversion system
3 Terms and definitions
What defined in GB/T 2900.53 and GB/T 19069, and the following terms and
definitions are applicable to this document.
3.1 Field test
accordance with the provisions of 7.2 in GB/T 3797-2016.
7.2 Electrical safety test
It mainly includes. the insulation level inspection, grounding system
examination, and voltage withstand test of engine room control cabinet (box),
examinations and tests shall be carried out in accordance with the requirements
of GB/T 16935.1, GB/T 17949.1, GB/T 17627.1, and GB/T 17627.2, respectively.
7.3 Monitoring function test
When the operating parameters and operating state of the turbines change,
through HMI, monitoring system, and other monitoring points, the correctness
of collected data is observed; to verify the integrity and reliability of the
processing by control system for the operating parameters and operating state.
According to the “operating instructions” of test turbines, by HMI, artificially
CHANGE the fault triggering limit value and resetting limit value of control
reset. When the fault is activated, the control system shall, according to the fault
classification, accurately make the corresponding alarm or shutdown. When the
fault is reset, the control system, for the self-recoverable fault, shall be able to
restart the unit automatically. While for the non-self-recoverable fault, the
control system shall ensure that the unit cannot restart automatically.
7.4 Control function test for tower bottom
According to the requirements and procedures of “operating instructions” of test
turbines, CONDUCT the following tests.
a) Manual start. By operating the corresponding function key at the tower
connected process of generator is stable;
b) Manual immediate start. By operating the corresponding function key at
the tower bottom, COMMAND the test turbines to immediately start;
OBSERVE whether the grid-connected process of generator is stable;
c) Manual shutdown. When the test turbines are in normal operation, by
operating the corresponding function key at the tower bottom, COMMAND
the turbines to normally shut down; OBSERVE whether the wind wheel
blade spoiler is thrown away, and whether the mechanical damper brake
action is effective;
bottom, RESET the turbines; OBSERVE whether the turbines clear the
closed contacts of pendulum vibration switch; OBSERVE shutdown process
and fault alarm state.
7.11.4 Excess cable twist (simulation test method)
Simulation method. TOUCH the analog switch of normally open and normally
closed contacts of cable twist switch; OBSERVE shutdown process and fault
alarm state.
7.11.5 Emergency shutdown
Simulation method. PRESS the emergency shutdown switch on the control
shutdown process and fault alarm state.
7.11.6 Secondary power supply failure
Simulation method. DISCONNECT the secondary power supply; OBSERVE
shutdown process and fault alarm state.
7.11.7 Power grid failure
Simulation method. When the turbines are in grid-connected operation, under
the condition that the output power of generator is below 20% of the rated value,
DISCONNECT the air switch of major loop; OBSERVE shutdown process and
fault alarm state.
Simulation method. TOUCH the limit switch of brake wear sensor; OBSERVE
shutdown process and fault alarm state.
7.11.9 Wind speed signal loss
Simulation method. When the turbines are in grid-connected operation,
DISCONNECT the wind speed signal of wind speed sensor; OBSERVE
shutdown process and fault alarm state.
7.11.10 Wind direction signal loss
Simulation method. When the turbines are in grid-connected operation,
DISCONNECT the wind direction signal of wind speed sensor; OBSERVE
7.11.11 Motor grid-connected signal loss
Simulation method. After the motor grid-connected contactor is sucked,
DISCONNECT the feedback signal line of the contactor; OBSERVE shutdown
When the turbines are in grid-connected operation, MAKE the load power of
generator lower than 10% of the rated power; and MAKE the wind speed sensor
generate an equivalent wind speed signal above 8 m/s for several seconds (The
specific time is in accordance with the “operating instructions” of turbines);
OBSERVE shutdown process and fault alarm state.
7.11.27 Distortion of wind speed measured value (low)
generator higher than 10% of the rated power; and MAKE the wind speed
sensor generate an equivalent wind speed signal below 3 m/s for several
seconds (The specific time is in accordance with the “operating instructions” of
turbines); OBSERVE shutdown process and fault alarm state.
7.11.28 Wind wheel speed sensor failure
When the turbines are in grid-connected operation, MAKE the generator speed
higher than 100 rpm; after disconnecting the signal of wind wheel speed sensor,
OBSERVE shutdown process and fault alarm state.
7.11.29 Generator speed sensor failure
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