[發明專利]風電機組葉片收槳失效時的安全保護方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201210337702.X
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102828909A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 汪正軍;張會廣;紀國瑞;潘磊
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及風電機組葉片收槳失效時的安全保護方法、裝置及系統。

背景技術

近年來隨著風力發電不斷地發展，風電場裝機容量逐年上升，風力發電所占的比例也越來越大，逐漸成為了一種常規能源。隨著風電機組裝機容量的不斷提高，行業對風電機組的性能要求也越來越高。在風電機組的各項性能中，安全首先第一位的。為了提高風電機組的安全性，在一般的系統設計時，都會引入安全鏈系統，安全鏈系統是獨立于風電機組控制系統之外的，一旦安全鏈系統中的某一個安全因素觸發機組的安全鏈，系統便會立即停機，以保證風電機組運行的安全性。

當系統安全鏈觸發機組停機之后，作為風電機組的主要部件之一的變槳系統，在收到安全鏈停機指令時，就會迅速進行收槳動作，完成氣動剎車停機，不再捕獲風能，保證風電機組的安全。同時，變槳系統自身也有一些安全保護措施，比如在與主控失去通訊或者收不到主控協議規定的信號時，也會進行收槳停機的動作，以保證風電機組的安全。

在上述的方法中，風電機組的安全停機，都是建立在變槳系統本身性能沒有任何故障的前提之下，如果風電機組觸發安全鏈或者出現故障時，機組的安全性就依托于變槳系統，這樣顯然存在一定的風險。如果變槳系統存在某種潛在的故障而無法收槳，比如某一個或多個葉片出現通訊丟失或者卡死等葉片收槳失效的情況，機組將無法實現氣動剎車停機，繼續捕獲風能，從而導致機組葉片輪轂在短暫時間內轉速迅速升高而超速，如果不采取措施，轉速將持續升高，最終將會對機組產生毀滅性的破壞。

在現有的系統設計中，往往還未能考慮這一安全隱患，或者雖然考慮了這一安全隱患，但措施主要集中在提高安全鏈系統以及變槳系統的可靠性上。

由此可見，現有的系統設計在可靠性和安全性方面存在不足，而亟待加以進一步改進。如何創設一種提供安全保護，降低超速風險，可靠性高的風電機組葉片收槳失效時的安全保護方法、裝置及系統，實屬當前重要的研發課題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種風電機組葉片收槳失效時的安全保護方法、裝置及系統，使其降低風電機組在停機過程中的超速風險，提高風電機組的安全性，提高變槳故障判斷的可靠性，從而克服現有技術的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種風電機組葉片收槳失效時的安全保護方法，包括以下步驟：

A、采集并計算葉片輪轂的實時轉速；

B、安全鏈系統發出停機指令，且偏航系統未出現故障時，如果葉片輪轂轉速仍持續上升，則判定變槳系統出現收槳故障；

C、計算偏航角度指令，計算公式如下：

β_ref=sign(β)·(｜β｜-90)

其中，β_ref為偏航角度指令，β為風電機組機艙的實際角度位置；

D、將計算得到的偏航角度指令發給主控PLC，由主控PLC控制偏航系統進行偏航動作。

作為進一步改進，所述的步驟A中，如果計算得到的葉片輪轂的實時轉速為負值，則將該轉速值取為0。

所述的步驟B中，設本時刻為k時刻，對應的轉速為RotorSpeedd(k)，k-1時刻對應的轉速為RotorSpeed(k-1)，若

RotorSpeed(k)>RotorSpeed(k-1)，且

RotorSpeed(k-1)>RotorSpeed(k-2)，

則認為葉片轉速仍持續上升。

所述的步驟D中，首先通過主控PLC打開偏航鎖定，之后再控制偏航系統進行偏航動作。

所述的步驟D中的偏航動作，按照偏航解纜的速度執行。

此外，本發明還提供一種風電機組葉片收槳失效時的安全保護系統，包括轉速計算模塊、變槳故障判斷模塊和偏航指令計算模塊，其中：轉速計算電路，用于采集并計算葉片輪轂的實時轉速；變槳故障判斷模塊，用于對變槳系統是否出現收槳故障進行判斷；偏航指令計算模塊，用于計算偏航角度指令。

最后，本發明還提供了一種風電機組葉片收槳失效時的安全保護裝置，包括：內置有上述系統，并與安全鏈系統和主控PLC連接的安全保護控制器；采集葉片實時轉速的轉速傳感器；以及連接轉速傳感器和安全保護控制器的轉速處理電路。

作為進一步改進，所述的轉速處理電路包括采集電路、整形電路和濾波電路。

采用上述設計后，本發明與現有技術相比有如下有益效果：