风力发电机组防飞车控制系统、方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种风力发电机组防飞车控制系统、方法和装置。该系统包括：第一开关模块、第二开关模块和控制模块；其中，第一开关模块的输入端与控制模块连接，第一开关模块的输出端与风力发电机组的安全链模块连接，第一开关模块被配置为响应于控制模块输出的侧风指令时闭合，以使安全链模块为偏航系统提供电源；第二开关模块的输入端与极限开关模块连接，第二开关模块的输出端与安全链模块连接，第二开关模块被配置为响应于极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号时打开，以切断偏航系统的电源，采用本发明专利技术实施例中的技术方案，能够在原安全链回路断开的前提下继续向偏航系统提供电源。

Control system, method and device for preventing wind turbine from flying away

The invention discloses a windproof generator control system, method and device for wind turbines. The system comprises a first switch module, a second switch module and a control module, wherein the input end of the first switch module is connected to the control module, the output end of the first switch module is connected to the safety chain module of the wind turbine, and the first switch module is configured to close in response to the crosswind command output by the control module. The second switch module is configured to open in response to a signal output from the limit switch module indicating that the limit position of the crosswind to the twisted cable has been indicated, so as to provide power for the yaw system; the input end of the second switch module is connected to the limit switch module; the output end of the second switch module is connected to the safety chain module; and the second switch module is configured to open in response to a signal output from the limit switch module indicating that the limit position of the crosswind By cutting off the power supply of the yaw system and adopting the technical scheme in the embodiment of the invention, the yaw system can be continuously supplied with power supply on the premise that the original safety chain loop is disconnected.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组防飞车控制系统、方法和装置
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种风力发电机组防飞车控制系统、方法和装置。
技术介绍
为保护风力发电机组的安全运行，发生风力发电机组故障时需要利用刹车系统进行紧急停机处理(即紧急刹车)。目前，刹车系统的刹车方案主要包括：气动刹车、机械刹车或者两者结合的刹车方案。其中，气动刹车方案为利用风力发电机组变桨系统将每支叶片独立驱动至顺桨位置，使叶片捕获的风能达到最小；机械刹车方案利用机械制动设备(比如，刹车盘)作用于叶轮传动机构，在高机械摩擦阻尼作用下强制叶轮完全制动。但是，考虑到设备可靠性和环境适应性等不确定因素，刹车系统依然存在整体失效的可能性。刹车系统整体失效后，风力发电机组的转速就无法得到控制，最终发生飞车事故。为避免发生飞车事故，现有技术中的方案为建立安全链回路，以在刹车系统整体失效后向偏航系统提供电源，使偏航系统将风力发电机组侧风至偏离主风向90°的安全位置，通过降低风能利用率来降低风力发电机组的转速。但是，本申请的专利技术人发现，现有技术中的安全链回路上串联有多个开关节点，比如，急停按钮节点、看门狗节点、振动开关节点和主开关节点等，这些开关节点中的任意一个被触发时都会切断偏航系统的电源，而刹车系统整体失效后，这些开关节点容易被轻易触发，使得安全链回路断开，偏航系统的电源被切断而无法启动侧风功能，导致无法有效地避免发生飞车事故。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种风力发电机组防飞车控制系统、方法和装置，能够在安全链回路断开的前提下继续向偏航系统提供电源，从而有效地避免发生飞车事故。第一方面，本专利技术实施例提供了一种风力发电机组防飞车控制系统，风力发电机组中的发电机输出电缆随偏航系统的侧风操作发生扭转，在发电机输出电缆的扭转路径上设置有极限开关模块，该系统包括：第一开关模块、第二开关模块和控制模块；其中，第一开关模块的输入端与控制模块连接，第一开关模块的输出端与风力发电机组的安全链模块连接，第一开关模块被配置为，响应于控制模块输出的侧风指令时闭合，以使安全链模块为偏航系统提供电源；第二开关模块的输入端与极限开关模块连接，第二开关模块的输出端与安全链模块连接，第二开关模块被配置为，响应于极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号时打开，以切断偏航系统的电源。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一开关模块包括一个线圈单元和两个常开单元；其中，第一开关模块的线圈单元的两端分别与控制模块和低压地连接，两个常开单元均与风力发电机组的安全链模块连接；两个常开单元被配置为响应于控制模块输出的侧风指令时全部闭合。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一开关模块为第一电磁继电器，第一电磁继电器包括一组线圈和两组常开触点；第一开关模块的线圈单元为第一电磁继电器的线圈；第一开关模块的每个常开单元为第一电磁继电器的一组常开触点。在第一方面的一种可能的实施方式中，第二开关模块包括一个线圈单元和一个常闭单元；其中，第二开关模块的线圈单元的两端分别与极限开关模块和低压地连接，常闭单元的第一端与第一开关模块连接，常闭单元的第二端与安全链模块连接；常闭单元被配置为响应于极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号时打开。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一开关模块和第二开关模块串联组成新增安全链回路，新增安全链回路与风力发电机组原安全链回路并联。在第一方面的一种可能的实施方式中，控制模块还被配置为：获取风力发电机组的运行工况数据；根据运行工况数据，判断偏航系统是否满足预定侧风条件；若偏航系统满足预定侧风条件，则向第一开关模块的线圈单元输出侧风指令。在第一方面的一种可能的实施方式中，预定侧风条件至少包括以下条件：风力发电机组在执行停机指令后的转速大于第一预定转速阈值；风力发电机组的机舱方向未处于当前风向限定的侧风角范围内。第二方面，本专利技术实施例提供了一种风力发电机组防飞车控制方法，用于如上所述的风力发电机组防飞车控制系统。该方法包括：响应于控制模块输出的侧风指令，控制第一开关模块闭合，以使安全链模块为偏航系统提供电源；响应于极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号，控制第二开关模块打开，以切断偏航系统的电源。在第二方面的一种可能的实施方式中，该方法还包括：获取风力发电机组的运行工况数据；根据运行工况数据，判断偏航系统是否满足预定侧风条件；若偏航系统满足预定侧风条件，则向第一开关模块的线圈单元输出侧风指令。在第二方面的一种可能的实施方式中，该方法还包括：根据当前风向和机舱方向确定侧风方向；控制偏航系统按照侧风方向，将机舱方向侧风至当前风向限定的侧风角范围内。在第二方面的一种可能的实施方式中，根据当前风向和机舱方向确定侧风方向，包括：获取当前风向相对于机舱方向的第一角度；若第一角度属于(270°,360°)或者(90°,180°)，则确定侧风方向为顺时针方向；若第一角度属于(0°,90°)或者(180°,270°)，则确定侧风方向为顺逆时针方向。在第二方面的一种可能的实施方式中，该方法还包括：在上次侧风操作执行完成后，获取新的当前风向相对于机舱方向的第二角度；判断第二角度是否在预定时间内持续偏离上次风向限定的允许侧风区间；若第二角度在预定时间内均持续偏离上次风向限定的允许侧风区间，则根据风力发电机组的转速确定新的侧风方向；控制偏航系统按照新的侧风方向，将机舱方向重新侧风至新的当前风向限定的侧风角范围内。在第二方面的一种可能的实施方式中，根据风力发电机组的转速确定新的侧风方向，包括：若风力发电机组的转速已下降至第二预定转速阈值，则将电缆的解缆方向作为新的侧风方向，第二预定转速阈值小于第一预定转速阈值；若风力发电机组的转速未下降至第二预定转速阈值，则将与重新侧风至新的当前风向限定的侧风角范围内需要的最短路径对应的方向作为新的侧风方向。第三方面，本专利技术实施例提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括如上所述的风力发电机组防飞车控制系统。第四方面，本专利技术实施例提供一种风力发电机组防飞车控制装置，用于如上所述的风力发电机组防飞车控制系统，该装置包括：第一控制模块，用于响应于控制模块输出的侧风指令，控制第一开关模块闭合，以使安全链模块为偏航系统提供电源；第二控制模块，用于响应于极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号，控制第二开关模块打开，以切断偏航系统的电源。在第四方面的一种可能的实施方式中，该装置还包括：第一获取模块，用于获取风力发电机组的运行工况数据；第一判断模块，用于根据运行工况数据，判断偏航系统是否满足预定侧风条件；发送模块，用于若偏航系统满足预定侧风条件，则向第一开关模块的线圈单元输出侧风指令。在第四方面的一种可能的实施方式中，该装置还包括：第一确定模块，用于根据当前风向和机舱方向确定侧风方向；第三控制模块，用于控制偏航系统按照侧风方向，将机舱方向侧风至当前风向限定的侧风角范围内。在第四方面的一种可能的实施方式中，该装置还包括：第二获取模块，用于在上次侧风操作执行完成后，获取新的当前风向相对于机舱方向的第二角度；第二判断模块，用于判断第二角度是否在预定时间内持续偏离上次风向限定的允许侧风区间；第二确定模块，用于若第二角度在预定时间内均持续偏离上次风向限定的允许侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组防飞车控制系统，所述风力发电机组中的发电机输出电缆随偏航系统的侧风操作发生扭转，在所述发电机输出电缆的扭转路径上设置有极限开关模块，其特征在于，所述系统包括：第一开关模块、第二开关模块和控制模块；其中，所述第一开关模块的输入端与所述控制模块连接，所述第一开关模块的输出端与所述风力发电机组的安全链模块连接，所述第一开关模块被配置为，响应于所述控制模块输出的侧风指令时闭合，以使所述安全链模块为所述偏航系统提供电源；所述第二开关模块的输入端与所述极限开关模块连接，所述第二开关模块的输出端与所述安全链模块连接，所述第二开关模块被配置为，响应于所述极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号时打开，以切断所述偏航系统的电源。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组防飞车控制系统，所述风力发电机组中的发电机输出电缆随偏航系统的侧风操作发生扭转，在所述发电机输出电缆的扭转路径上设置有极限开关模块，其特征在于，所述系统包括：第一开关模块、第二开关模块和控制模块；其中，所述第一开关模块的输入端与所述控制模块连接，所述第一开关模块的输出端与所述风力发电机组的安全链模块连接，所述第一开关模块被配置为，响应于所述控制模块输出的侧风指令时闭合，以使所述安全链模块为所述偏航系统提供电源；所述第二开关模块的输入端与所述极限开关模块连接，所述第二开关模块的输出端与所述安全链模块连接，所述第二开关模块被配置为，响应于所述极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号时打开，以切断所述偏航系统的电源。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一开关模块包括一个线圈单元和两个常开单元；其中，所述第一开关模块的线圈单元的两端分别与所述控制模块和低压地连接，所述两个常开单元均与所述风力发电机组的安全链模块连接；所述两个常开单元被配置为响应于所述控制模块输出的侧风指令时全部闭合。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一开关模块为第一电磁继电器，所述第一电磁继电器包括一组线圈和两组常开触点；所述第一开关模块的线圈单元为所述第一电磁继电器的线圈；所述第一开关模块的每个常开单元为所述第一电磁继电器的一组常开触点。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二开关模块包括一个线圈单元和一个常闭单元；其中，所述第二开关模块的线圈单元的两端分别与所述极限开关模块和低压地连接，所述常闭单元的第一端与所述第一开关模块连接，所述常闭单元的第二端与所述安全链模块连接；所述常闭单元被配置为响应于所述极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号时打开。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一开关模块和第二开关模块串联组成新增安全链回路，所述新增安全链回路与所述风力发电机组原安全链回路并联。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块还被配置为：获取所述风力发电机组的运行工况数据；根据所述运行工况数据，判断所述偏航系统是否满足预定侧风条件；若所述偏航系统满足所述预定侧风条件，则向所述第一开关模块的线圈单元输出侧风指令。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预定侧风条件至少包括以下条件：所述风力发电机组在执行停机指令后的转速大于第一预定转速阈值；所述风力发电机组的机舱方向未处于当前风向限定的侧风角范围内。8.一种风力发电机组防飞车控制方法，用于如权利要求1-7任意一项所述的风力发电机组防飞车控制系统，其特征在于，所述方法包括：响应于所述控制模块输出的侧风指令，控制所述第一开关模块闭合，以使所述安全链模块为所述偏航系统提供电源；响应于所述极限开关模块输出的表示已侧风至扭缆极限位置的信号，控制所述第二开关模块打开，以切断所述偏航系统的电源。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述风力发电机组的运行工况数据；根据所述运行工况数据，判断所述偏航系统是否满足预定侧风条件；若所述偏航系统满足所述预定侧风条件，则向所述第一开关模块的线圈单元输出侧风指令。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据当前风向和机舱方向确定侧风方向；控制所述偏航系...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏永胜，李峰，姬晓峰，
申请(专利权)人：北京金风慧能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11