[发明专利]一种风电机组叶轮过速控制方法

说明书

本发明公开了一种风电机组叶轮过速控制方法，风电机组叶轮过速控制装置包括检测风电机组叶轮速度的测点、风电机组叶轮速度前置器、风电机组叶轮速度判定部件、试验装置、通信线缆和交流电源；方法如下：检测风电机组叶轮速度的测点检测叶轮速度及变化速率信号并传输至风电机组叶轮速度前置器；风电机组叶轮速度前置器通过通信线缆将信号传输至风电机组叶轮速度判定部件；风电机组叶轮速度判定部件将检测风电机组叶轮速度的测点中同类测点通过三取二判断信号为“真”；风电机组叶轮速度判定部件收到叶轮过速速率高1值时，发出自动收浆的命令，作用于变桨系统；收到叶轮过速速率高2值或者叶轮速度达到安全链的叶轮过速模块定值时，触发逻辑出口。

技术领域

本发明涉及一种风电机组叶轮过速控制方法，属于风电机组逻辑设计领域。

背景技术

近年来，全球可再生能源利用年增长率达到25%。可再生能源的利用将以电力行业为主导，非水力可再生能源的发电比例将扩大两倍。据统计，2030年可再生能源的消费将超过22亿t油当量。风能发电作为除水力发电外技术最成熟的一种可再生能源发电，其装机容量占整个可再生能源发电装机总容量的绝大部分。

风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。

设备复杂的风电机组快速发展的同时，风电机组的监控还处在开发阶段。

风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。

风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。

1、塔座控制站

塔座控制站即主控制器机柜是风电机组设备控制的核心，主要包括控制器、I/O模件等。控制器硬件采用32位处理器，系统软件采用强实时性的操作系统，运行机组的各类复杂主控逻辑通过现场总线与机舱控制器机柜、变桨距系统、变流器系统进行实时通讯，以使机组运行在最佳状态。

控制器的组态采用功能丰富、界面友好的组态软件，采用符合IEC61131-3标准的组态方式，包括：功能图（FBD）、指令表（LD）、顺序功能块（SFC）、梯形图、结构化文本等组态方式。

2、机舱控制站

机舱控制站采集机组传感器测量的温度、压力、转速以及环境参数等信号，通过现场总线和机组主控制站通讯，主控制器通过机舱控制机架以实现机组的偏航、解缆等功能，此外还对机舱内各类辅助电机、油泵、风扇进行控制以使机组工作在最佳状态。

3、变桨距系统

大型MW级以上风电机组通常采用液压变桨系统或电动变桨系统。变桨系统由前端控制器对3个风机叶片的桨距驱动装置进行控制，其是主控制器的执行单元，采用CANOPEN与主控制器进行通讯，以调节3个叶片的桨距工作在最佳状态。变桨系统有后备电源系统和安全链保护，保证在危急工况下紧急停机。

4、变流器系统

大型风力发电机组目前普遍采用大功率的变流器以实现发电能源的变换，变流器系统通过现场总线与主控制器进行通讯，实现机组的转速、有功功率和无功功率的调节。

5、现场触摸屏站