[发明专利]解决风电机组背风发电故障的系统及方法

说明书

本发明提供了一种解决风电机组背风发电故障的系统及方法。该系统包括：超声波测风仪，设置在风机机舱顶部，用来测量机舱顶部实时的风速风向信号；专用PLC，连接至超声波测风仪，获取由超声波测风仪测量的风速风向信号，及风力机的桨叶角度和叶轮转速值，通过内部的故障逻辑识别算法判断机组是否处于背风发电状态，以及引起机组背风发电故障的原因是否为超声波测风仪发生故障或湍流，并执行相应的机组停机和复位指令。本发明提供的解决风电机组背风发电故障的系统及方法可以对机组处于背风发电状态和原因进行识别，并进行机组预警，同时降低因机械式测风仪器性能不可靠导致的机组故障率较高的情况。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种解决风电机组背风发电故障的系统及方法。

背景技术

早期的歌美飒G5X系列机组存在对风逻辑设计的缺陷，其主要表现为：

1)采用机械式风向标0度位置传感器和90度位置传感器输出的高、低电平组成的2位格雷码信号，通过判断信号的状态和计算信号的占空比，来判断机组是否准确对风。然而当其中一个信号错误或持续不变时，机组认为风向出现了变化，启动偏航进行对风。当偏航时间超过1000s以上(偏航系统偏航速度为0.4°/s，1000s可偏航约400°)信号仍异常时，机组报偏航超时故障。故，该机组无判断风向标故障的代码。

加之，由于机械式风向标长期暴露于恶劣的自然环境中使用，极易造成机械部件的卡涩和损坏，从而导致机组的发电性能降低。

2)现有的PLC控制器针对风速功率不匹配故障仅有风速小功率大这一个判断条件，当机组在大风期间偏航的过程中，此刻风速大功率小，机组不会报故障，因此机组极易进入背风发电状态。另外，该机组无法准确计算出与风向的偏差角度和方向，所以无法实现定向偏航控制，也无法实现对风偏差角度过大的报警功能。

以上不足，使得机组的风向标出现故障或受湍流影响时，机组易出现长时间偏航找风状态，即运行于背风发电状态，从而导致机组载荷受力不均发生倒塔事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种解决风电机组背风发电故障的系统及方法，可以对机组处于背风发电状态和原因进行识别，并进行机组预警，同时降低因机械式测风仪器性能不可靠导致的机组故障率较高的情况。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种解决风电机组背风发电故障的系统，所述系统包括：超声波测风仪，设置在风机机舱顶部，用来测量机舱顶部实时的风速风向信号；专用PLC，连接至超声波测风仪，获取由超声波测风仪测量的风速风向信号，及风力机的桨叶角度和叶轮转速值，通过内部的故障逻辑识别算法判断机组是否处于背风发电状态，以及引起机组背风发电故障的原因是否为超声波测风仪发生故障或湍流，并执行相应的机组停机和复位指令。

在一些实施方式中，超声波测风通过拓展功能电路将采集到的风速风向信号转换为主控PLC可识别的模拟风速频率信号、模拟0度位置传感器信号和模拟90度位置传感器信号，并将模拟风速频率信号、模拟0度位置传感器信号和模拟90度位置传感器信号输出至主控PLC。

在一些实施方式中，主控PLC用于判断机组是否准确对风，并决定机组是否需要偏航找风。

在一些实施方式中，超声波测风仪包括：四个超声波测风仪探头。

在一些实施方式中，四个超声波测风仪探头两两对置，对置的两个超声波测风仪探头同一工作时刻，一个发生超声波信号，另外一个接受信号。

在一些实施方式中，故障逻辑识别算法中的故障逻辑识别规则包括：超声波测风仪风速风向输出信号模式1条件下出现故障电流值，持续时间超过30s；或者超声波测风仪风速风向输出信号模式2条件下RS485通信线路握手信号丢失，持续时间超过30s。