一种风力发电机组PLC自主可控方法技术

本发明专利技术公开一种风力发电机组PLC自主可控方法，其包括：S1：PLC系统上电运行系统参数初始化程序；S2：按照预设循环扫描周期执行入口函数，根据入口函数调用对应模块程序；S3：接收启机指令后检查故障情况；S4：检查风速是否满足预设要求；S5：检查偏航角度是否满足预设要求；S6：启动变桨，并实时检查转速是否满足预设转速值；S7：启动变频器，并等待并网运行，完成本次循环扫描控制。本次循环扫描控制。本次循环扫描控制。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组PLC自主可控方法


[0001]本专利技术涉及风力发电控制领域，具体而言，涉及一种风力发电机组PLC自主可控方法。

技术介绍

[0002]随着我国风能产业的持续发展，风力发电机组(以下简称风电机组)数量持续增加，早期风电机组的问题、缺陷慢慢凸显出来，很多问题经过主机厂家的不断优化技术改进，以及风电场运维人员的精心维护，都得到了良好的改进和解决。但是，风电机组进口器件老化方面所带来的问题，特别是主控系统进口PLC老化、原PLC型号因停产而无处购买所带来的问题，是困扰主机厂家和风电场的一大难题。目前，部分主机厂家解决这一难题的方案是对原有的PLC进行维修或技术改进为其它型号的进口PLC。这其中针对本身已经老化的PLC，即便维修后的运行质量也并不理想，所以使用维修PLC的风电机组故障率会比较高；而针对技术改进为其它型号进口PLC的风电机组，虽然解决了备件供应和运行故障率问题，但是技术改进除了PLC的更换外还需要对硬件线路或软件进行更新，改进成本较高，且软件、硬件都因为需要进口而受控于国外厂商，因而会存在较大的安全隐患。
[0003]例如华锐风电SL1500风电机组现场运行中的ABB PLC，为进口的ABB厂家的PLC。由于该硬件设备较老，ABB厂家已于2010年停止生产，市面上的备件也即将面临无处可买的情况。并且该PLC属于上世纪90年代设计的产品，CPU主频仅为100MHz，相比现在的主流PLC而言，其处理器性能已经远远落后。而现有的控制程序在该PLC内部运行时，CPU利用率已高达80％以上，造成了PLC发热量较大，且加速了该PLC的老化。此外，该PLC存储空间只有16MB，由于存储空间的限制，无法对控制程序进行系统性的优化；PLC本地也无法有效存储大量的详细数据记录信息，当风电机组出现问题时，有时难以准确还原故障全过程，这给风电机组的问题分析、技改优化造成一定的困难，给整个风电机组稳定运行带来了隐患。目前很多安装SL1500 ABB PLC机型的风电机组，其使用的PLC已经是维修件，自身故障率很高，已严重影响了风电场的发电效益。
[0004]此外，根据主机厂家提出的针对该机组的技改方案，部分风电场已将该PLC技改为其它进口厂家高性能的PLC，虽然机组备件和运行稳定性得到了解决，但是由于所采用的进口PLC软件、硬件均受制于国外厂商，特别是PLC的CPU处理器、软件编程平台都需要采用进口的，因此依然存在芯片断货、国内无法购买和产品非自主可控等的安全隐患问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种风力发电机组PLC自主可控方法，根据现有SL1500风电机组ABB PLC机型的控制原理，结合自主可控PLC硬件特征和软件编程平台，设计一套可应用于现有SL1500风电机组的PLC自主可控方法，用以实现SL1500风电机组主控系统PLC硬件100％国产化和软件100％国产化。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供了一种风力发电机组PLC自主可控方法，其包括：
[0007]步骤S1：PLC系统上电运行系统参数初始化程序；
[0008]步骤S2：PLC系统按照预设循环扫描周期执行入口函数，根据入口函数调用对应模块程序；
[0009]步骤S3：PLC系统接收启机指令后检查故障情况，如果系统有故障反馈，则将系统设定为故障状态，待修复后执行故障复位；如果系统无故障则进入下一步；
[0010]步骤S4：检查风速是否满足预设要求，其中预设要求为风速≥切入值，且风速≤切出值，如果满足要求进入下一步；
[0011]如果不满足要求则将风速值与切入值进行比较，若风速值<切入值，系统进入待风模式，并返回步骤S2；
[0012]否则将风速值与切出值进行比较，若风速值>切出值，系统进入高风切出模式，并返回步骤S2；
[0013]步骤S5：检查偏航角度是否满足预设要求，其中，偏航角度的预设要求为偏航角度小于预设值，如果满足要求进入下一步，否则启动偏航角度调整，直至偏航角度满足预设要求；
[0014]步骤S6：启动变桨，并实时检查转速是否满足预设转速值，如果满足进入下一步，否则继续等待直至转速达到预设转速值；
[0015]步骤S7：启动变频器，并等待并网运行，完成本次循环扫描控制，返回步骤S2。
[0016]在本专利技术一实施例中，其中，步骤S2中所述入口函数为不同时间运行下的函数入口，对应模块程序通过入口函数进行调用，其中入口函数包括10ms任务周期调用函数、50ms任务周期调用函数和500ms任务周期调用函数。
[0017]在本专利技术一实施例中，其中，执行10ms任务周期调用函数时，每10ms对PLC系统运行正常标志位和调用的初始化参数进行判断，如果PLC系统运行正常标志位为1且调用初始化参数已完成，则依序执行：
[0018]调用制动器模块控制程序；
[0019]调用安全链模块输入信号程序；
[0020]调用偏航模块程序进行角度计算；
[0021]调用故障/告警模块程序，执行故障限值设定；
[0022]调用状态机模块程序，执行PLC状态跳转逻辑；
[0023]调用变频器模块程序，监测变频器通信与状态，控制变频器启动与停止；
[0024]调用变桨模块程序，监测变桨通信与状态，控制变桨位置；
[0025]否则返回。
[0026]在本专利技术一实施例中，其中，执行50ms任务周期调用函数时，每50ms对PLC系统运行正常标志位进行判断，如果PLC系统运行正常标志位为1，则依序执行：
[0027]调用控制器模块程序，执行控制器参数读取、计算与输出；
[0028]调用变桨模块程序，执行变桨故障读取与解析逻辑；
[0029]调用偏航模块程序，执行偏航故障读取与解析逻辑；
[0030]调用风速仪模块程序，执行风速风向检测、计算与故障判定逻辑；
[0031]调用电池模块程序，执行电池电压计算、电池柜温度计算与故障判定逻辑；
[0032]调用齿轮箱模块程序，执行齿轮油冷信号检测、控制与故障判定逻辑；
[0033]调用发电机模块程序，执行发电机信号检测、控制与故障判定逻辑；
[0034]否则返回。
[0035]在本专利技术一实施例中，其中，执行500ms任务周期调用函数时，每500ms对PLC系统运行正常标志位进行判断，如果PLC系统运行正常标志位为1，则依序执行：
[0036]调用数据存储模块程序，执行数据分类计算、统计与存储，及存储时间或存储量达到后的自动覆盖逻辑；以及
[0037]调用上位机通讯模块程序，执行上位机通讯信号的输入判断、输出控制逻辑，及历史数据传输；
[0038]否则返回。
[0039]在本专利技术一实施例中，其中，用于执行前述方法的PLC系统包括：
[0040]一CPU模块，设置于风电机组塔顶，所述CPU模块包括一自主可控龙芯2K1000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组PLC自主可控方法，其特征在于，包括：步骤S1：PLC系统上电运行系统参数初始化程序；步骤S2：PLC系统按照预设循环扫描周期执行入口函数，根据入口函数调用对应模块程序；步骤S3：PLC系统接收启机指令后检查故障情况，如果系统有故障反馈，则将系统设定为故障状态，待修复后执行故障复位；如果系统无故障则进入下一步；步骤S4：检查风速是否满足预设要求，其中预设要求为风速≥切入值，且风速≤切出值，如果满足要求进入下一步；如果不满足要求则将风速值与切入值进行比较，若风速值<切入值，系统进入待风模式，并返回步骤S2；否则将风速值与切出值进行比较，若风速值>切出值，系统进入高风切出模式，并返回步骤S2；步骤S5：检查偏航角度是否满足预设要求，其中，偏航角度的预设要求为偏航角度小于预设值，如果满足要求进入下一步，否则启动偏航角度调整，直至偏航角度满足预设要求；步骤S6：启动变桨，并实时检查转速是否满足预设转速值，如果满足进入下一步，否则继续等待直至转速达到预设转速值；步骤S7：启动变频器，并等待并网运行，完成本次循环扫描控制，返回步骤S2。2.根据权利要求1所述的风力发电机组PLC自主可控方法，其特征在于，步骤S2中所述入口函数为不同时间运行下的函数入口，对应模块程序通过入口函数进行调用，其中入口函数包括10ms任务周期调用函数、50ms任务周期调用函数和500ms任务周期调用函数。3.根据权利要求2所述的风力发电机组PLC自主可控方法，其特征在于，执行10ms任务周期调用函数时，每10ms对PLC系统运行正常标志位和调用的初始化参数进行判断，如果PLC系统运行正常标志位为1且调用初始化参数已完成，则依序执行：调用制动器模块控制程序；调用安全链模块输入信号程序；调用偏航模块程序进行角度计算；调用故障/告警模块程序，执行故障限值设定；调用状态机模块程序，执行PLC状态跳转逻辑；调用变频器模块程序，监测变频器通信与状态，控制变频器启动与停止；以及调用变桨模块程序，监测变桨通信与状态，控制变桨位置；否则返回。4.根据权利要求2所述的风力发电机组PLC自主可控方法，其特征在于，执行50ms任务周期调用函数时，每50ms对PLC系统运行正常标志位进行判断，如果PLC系统运行正常标志位为1，则依序执行：调用控制器模块程序，执行控制器参数读取、计算与输出；调用变桨模块程序，执行变桨故障读取与解析逻辑；调用偏航模块程序，执行偏航故障读取与解析逻辑；调用风速仪模块程序，执行风速风向检测、计算与故障判定逻辑；调用电池模块程序，执行电池电压计算、电池柜温度计算与故障判定逻辑；
调用齿轮箱模块程序，执行齿轮油冷信号检测、控制与故障判定逻辑；以及调用发电机模块程序，执行发电机信号检测、控制与故障判定逻辑；否则返回。5.根据权利要求2所述的风力发电机组PLC自主可控方法，其特征在于，执行500ms任务周期调用函数时，每500ms对PLC系统运行正常标志位进行判断，如果PLC系统运行正常标志位为1，则依序执行：调用数据存储模块程序，执行数据分类计算、统计与存储，及存储时间或存储量达到后的自动覆盖逻辑；以及调用上位机通讯模块程序，执行上位机通讯信号的输入判断、输出控制逻辑，及历史数据传输；否则返回。6.根据权利要求1～5任一项所述的风力发电机组PLC自主可控方法，其特征在于，用于执行该方法的PLC系统包括：一CPU模块，设置于风电机组塔顶，所述CPU模块包括一自主可控龙芯2K1000双核1G处理器、内置的多路接口、至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙维林，陈宇，徐兴华，李洪凯，马靖聪，杨松，
申请(专利权)人：锐源风能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：