[發明專利]一種風電機組葉輪過速控制方法

在審

• 申請號: 201910866443.1
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110594098A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 張士龍;張偉;劉慶超;盧成志
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 33209 杭州天欣專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳紅

本發明公開了一種風電機組葉輪過速控制方法，風電機組葉輪過速控制裝置包括檢測風電機組葉輪速度的測點、風電機組葉輪速度前置器、風電機組葉輪速度判定部件、試驗裝置、通信線纜和交流電源；方法如下：檢測風電機組葉輪速度的測點檢測葉輪速度及變化速率信號并傳輸至風電機組葉輪速度前置器；風電機組葉輪速度前置器通過通信線纜將信號傳輸至風電機組葉輪速度判定部件；風電機組葉輪速度判定部件將檢測風電機組葉輪速度的測點中同類測點通過三取二判斷信號為“真”；風電機組葉輪速度判定部件收到葉輪過速速率高1值時，發出自動收漿的命令，作用于變槳系統；收到葉輪過速速率高2值或者葉輪速度達到安全鏈的葉輪過速模塊定值時，觸發邏輯出口。

技術領域

本發明涉及一種風電機組葉輪過速控制方法，屬于風電機組邏輯設計領域。

背景技術

近年來，全球可再生能源利用年增長率達到25%。可再生能源的利用將以電力行業為主導，非水力可再生能源的發電比例將擴大兩倍。據統計，2030年可再生能源的消費將超過22億t油當量。風能發電作為除水力發電外技術最成熟的一種可再生能源發電，其裝機容量占整個可再生能源發電裝機總容量的絕大部分。

風力發電機組包括風輪、發電機；風輪中含葉片、輪轂、加固件等組成；它有葉片受風力旋轉發電、發電機機頭轉動等功能。風力發電電源由風力發電機組、支撐發電機組的塔架、蓄電池充電控制器、逆變器、卸荷器、并網控制器、蓄電池組等組成。

設備復雜的風電機組快速發展的同時，風電機組的監控還處在開發階段。

風電控制系統包括現場風力發電機組控制單元、高速環型冗余光纖以太網、遠程上位機操作員站等部分。現場風力發電機組控制單元是每臺風機控制的核心，實現機組的參數監視、自動發電控制和設備保護等功能；每臺風力發電機組配有就地HMI人機接口以實現就地操作、調試和維護機組；高速環型冗余光纖以太網是系統的數據高速公路，將機組的實時數據送至上位機界面；上位機操作員站是風電廠的運行監視核心，并具備完善的機組狀態監視、參數報警，實時/歷史數據的記錄顯示等功能，操作員在控制室內實現對風場所有機組的運行監視及操作。

風電控制系統的現場控制站包括：塔座主控制器機柜、機艙控制站機柜、變槳距系統、變流器系統、現場觸摸屏站、以太網交換機、現場總線通訊網絡、UPS電源、緊急停機后備系統等。

1、塔座控制站

塔座控制站即主控制器機柜是風電機組設備控制的核心，主要包括控制器、I/O模件等。控制器硬件采用32位處理器，系統軟件采用強實時性的操作系統，運行機組的各類復雜主控邏輯通過現場總線與機艙控制器機柜、變槳距系統、變流器系統進行實時通訊，以使機組運行在最佳狀態。

控制器的組態采用功能豐富、界面友好的組態軟件，采用符合IEC61131-3標準的組態方式，包括：功能圖（FBD）、指令表（LD）、順序功能塊（SFC）、梯形圖、結構化文本等組態方式。

2、機艙控制站

機艙控制站采集機組傳感器測量的溫度、壓力、轉速以及環境參數等信號，通過現場總線和機組主控制站通訊，主控制器通過機艙控制機架以實現機組的偏航、解纜等功能，此外還對機艙內各類輔助電機、油泵、風扇進行控制以使機組工作在最佳狀態。

3、變槳距系統

大型MW級以上風電機組通常采用液壓變槳系統或電動變槳系統。變槳系統由前端控制器對3個風機葉片的槳距驅動裝置進行控制，其是主控制器的執行單元，采用CANOPEN與主控制器進行通訊，以調節3個葉片的槳距工作在最佳狀態。變槳系統有后備電源系統和安全鏈保護，保證在危急工況下緊急停機。

4、變流器系統

大型風力發電機組目前普遍采用大功率的變流器以實現發電能源的變換，變流器系統通過現場總線與主控制器進行通訊，實現機組的轉速、有功功率和無功功率的調節。

5、現場觸摸屏站