風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，可再生能源的關(guān)注和利用程度日益增加，其中，風(fēng)力發(fā)電是一種已經(jīng)發(fā)展相對(duì)成熟的能源技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電要求有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，而變槳系統(tǒng)則是風(fēng)力發(fā)電的核心部件之一。變槳系統(tǒng)接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控系統(tǒng)的指令來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片到指定角度。額定風(fēng)速以下，葉片位置保持在0度附近，最大限度捕獲風(fēng)能，保證空氣動(dòng)力效率;當(dāng)達(dá)到或超過額定風(fēng)速時(shí)，根據(jù)主控系統(tǒng)的指令調(diào)節(jié)葉片角度，保證機(jī)組的輸出功率。
[0003]另外，變槳系統(tǒng)是目前系統(tǒng)唯一的停車機(jī)制，通過將葉片迅速順至停機(jī)位置來完成剎車。風(fēng)機(jī)在不同的狀態(tài)下停機(jī)模式有所不同，主要有以下幾種:檢測(cè)故障停機(jī)、小風(fēng)停機(jī)或大風(fēng)停機(jī)(不報(bào)故障停機(jī))和手動(dòng)停機(jī)。另外還有一種特殊停機(jī)模式，即葉片卡死停機(jī)?，F(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)上述所有停機(jī)模式，均通過觸發(fā)安全鏈并以設(shè)定速率完成緊急收槳停機(jī)動(dòng)作。
[0004]然而，現(xiàn)有設(shè)計(jì)具有以下不足之處:首先，隨著同功率機(jī)組葉片不斷大型化開發(fā)，大葉片機(jī)組開發(fā)過程中，在葉片卡死工況下，由于葉輪氣動(dòng)不平衡導(dǎo)致主軸所受極限載荷較大，現(xiàn)有的按照設(shè)定速率緊急停機(jī)模式，對(duì)機(jī)組結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度校核是不能通過的；其次，無論何種停機(jī)模式，均采用單一的停機(jī)操作流程，將無法有效地保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)基于不同的停機(jī)模式采用相應(yīng)的停機(jī)操作流程，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)操作的安全性，并降低機(jī)組設(shè)計(jì)載荷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法，所述方法包括:獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的停機(jī)模式;根據(jù)所述停機(jī)模式，按照第一緊急停機(jī)流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機(jī)操作，或者按照第二緊急停機(jī)流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機(jī)操作。
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制裝置，所述裝置包括:停機(jī)模式獲取模塊，用于獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的停機(jī)模式;停機(jī)操作控制模塊，用于根據(jù)所述停機(jī)模式，按照第一緊急停機(jī)流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機(jī)操作，或者按照第二緊急停機(jī)流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機(jī)操作。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置，通過獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的停機(jī)模式，進(jìn)一步根據(jù)停機(jī)模式，按照第一緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機(jī)操作，或者按照第二緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)了基于不同的停機(jī)模式采用相應(yīng)的停機(jī)操作流程，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)操作的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的第一變槳安全鏈的示例性結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的第二變槳安全鏈的示例性結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例一
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖，如圖1所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的控制方法包括:
[0016]步驟110:獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的停機(jī)模式。
[0017]步驟120:根據(jù)停機(jī)模式，按照第一緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機(jī)操作，或者按照第二緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機(jī)操作。
[0018]這里，需要強(qiáng)調(diào)的是，“第一”、“第二”僅是一種指代，用以區(qū)別不同的緊急停機(jī)流程，而不作為對(duì)停機(jī)流程的具體限定。
[0019]從本發(fā)明的目的出發(fā)，對(duì)于不同的停機(jī)模式不再采用單一的停機(jī)操作流程，而是結(jié)合停機(jī)模式所反映出的工況情況，采用相應(yīng)的有效的緊急停機(jī)流程。以下對(duì)基于不同的停機(jī)模式采用相應(yīng)的停機(jī)操作流程進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]一種情況，停機(jī)模式可以為對(duì)應(yīng)執(zhí)行第二緊急停機(jī)流程的葉片卡死故障停機(jī)模式，相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例，步驟120中按照第二緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機(jī)操作的處理可包括:獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的三只葉片中最大的槳距角；判斷最大的槳距角是否小于角度閾值，如果最大的槳距角小于角度閾值，則控制未卡死葉片以設(shè)定的第二速率收槳直至達(dá)到角度閾值后進(jìn)入等待過程;在等待過程中獲取葉輪轉(zhuǎn)速，并記錄等待時(shí)間，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速閾值或者等待時(shí)間大于時(shí)間閾值時(shí)，控制未卡死葉片繼續(xù)以設(shè)定的第二速率收槳直至安全位置。
[0021]進(jìn)一步地，步驟120中按照第二緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機(jī)操作的處理還可包括:如果最大的槳距角大于角度閾值，則控制未卡死葉片以設(shè)定的第二速率收槳直至停機(jī)。
[0022]也就是說，對(duì)葉片卡死工況的停機(jī)模式進(jìn)行優(yōu)化，由原有設(shè)計(jì)的按照單一的設(shè)定速率進(jìn)行緊急收槳停機(jī)操作，轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行不同停機(jī)速率和分段停機(jī)操作。在具體的實(shí)現(xiàn)方式中，以單只葉片卡死故障為例，在葉片卡死故障觸發(fā)后，如果當(dāng)前三只葉片中最大槳距角大于設(shè)定角度，則兩只未卡死葉片以某速率停機(jī)收槳;如果當(dāng)前三只葉片最大槳距角小于設(shè)定角度時(shí)，則兩只未卡死葉片以某速率緊急停機(jī)收槳，直至兩只未卡死葉片的槳距角均達(dá)到該設(shè)定角度，停止收槳，進(jìn)入等待狀態(tài);在等待狀態(tài)中，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速閾值或等待時(shí)間大于時(shí)間閾值，繼續(xù)以某速率收槳停機(jī)，直至此兩只葉片收槳到安全位置完成停機(jī)過程。
[0023]需要說明的是，前述葉片卡死故障可為在以下至少一種情況對(duì)應(yīng)的模式:變槳系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)丟失、變槳系統(tǒng)的第二變槳安全鏈斷開、任意兩葉片的槳距角的差值超過閾值，或者變槳系統(tǒng)的第一變槳安全鏈和第二變槳安全鏈均斷開，其中，第二變槳安全鏈的優(yōu)先級(jí)高于第一變槳安全鏈的優(yōu)先級(jí)。
[0024]又一種情況，執(zhí)行第一緊急停機(jī)流程對(duì)應(yīng)的停機(jī)模式可以為以下至少一種情況對(duì)應(yīng)的模式:手動(dòng)停機(jī)、小風(fēng)期停機(jī)、大風(fēng)期停機(jī)和第一變槳安全鏈斷開。需要說明的是，在風(fēng)電領(lǐng)域，由于受到氣候和地形兩個(gè)因素的影響，有小風(fēng)季節(jié)和大風(fēng)季節(jié)的區(qū)分。在小風(fēng)季節(jié)或是大風(fēng)季節(jié)均會(huì)進(jìn)行停機(jī)處理，停機(jī)期間進(jìn)行風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)以提高風(fēng)電廠的發(fā)電量，因此，小風(fēng)季節(jié)和大風(fēng)季節(jié)的情況對(duì)應(yīng)的模式，分別為小風(fēng)期停機(jī)和大風(fēng)期停機(jī)。
[0025]相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例，步驟120中按照第一緊急停機(jī)流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機(jī)操作的處理可包括:控制葉片以設(shè)定的第一速率收槳直至安全位置。
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的第一變槳安全鏈的示例性結(jié)構(gòu)示意圖，參照?qǐng)D2，這里，第一變槳安全鏈可包括第一外部安全鏈和第一內(nèi)部安全鏈。第一外部安全鏈由外部主控系統(tǒng)的128K4繼電器信號(hào)控制并聯(lián)在每個(gè)變槳柜內(nèi)的18K9繼電器。如果外部控制信號(hào)斷開，那么任何一個(gè)變槳柜都能通過18K9繼電器的觸點(diǎn)來觸發(fā)第一緊急停機(jī)流程。同樣，第一內(nèi)部安全鏈由分布在每個(gè)變槳柜內(nèi)的13K4繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)而成，當(dāng)任意一個(gè)變槳柜內(nèi)的13K4觸點(diǎn)斷開，將觸發(fā)第一緊急停機(jī)流程。
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的第二變槳安全鏈的示例性結(jié)構(gòu)示意圖，參照?qǐng)D3，同樣地，第二變槳安全鏈可包括第二外部安全鏈和第二內(nèi)部安全鏈。第二外部安全鏈由外部信號(hào)控制并聯(lián)在每個(gè)變槳柜內(nèi)的18K11、18K12、18K13繼電器。如果外部控制信號(hào)斷開，那么每個(gè)變槳柜都能通過18Κ11、18Κ12、18Κ13繼電器的觸點(diǎn)來觸發(fā)第二緊急停機(jī)流程。同樣，第二內(nèi)部安全鏈由分布在每個(gè)變槳柜內(nèi)131(10、131(11、131(12繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)而成，當(dāng)任意一個(gè)變槳柜內(nèi)的繼電器觸點(diǎn)斷開，將觸發(fā)第二緊急停機(jī)流程，同時(shí)需通知主控系統(tǒng)。
[0028]由此，下面結(jié)合實(shí)際應(yīng)用詳細(xì)說明一下前述葉片卡死故障的四種情況:
[0029]—是變槳系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)丟失。此種情況意味著變槳驅(qū)動(dòng)器無法繼續(xù)工作，此時(shí)葉片無法移動(dòng)。但也有少數(shù)可能，驅(qū)動(dòng)信號(hào)丟失后，驅(qū)動(dòng)器仍可完成順槳?jiǎng)幼?。?duì)上述兩種情況不做區(qū)分，均按卡死故障對(duì)待。
[0030]二是變槳系統(tǒng)的第二變槳安全鏈斷開。變槳外安全鏈由主控系統(tǒng)121Κ11傳遞過來的第二變槳安全鏈斷開。此信號(hào)正常時(shí)為高電平，當(dāng)主控系統(tǒng)檢測(cè)出葉片卡死故障，或發(fā)現(xiàn)第二變槳安全鏈的外部安全鏈斷開時(shí)，將此信號(hào)設(shè)置為低電平。當(dāng)主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間的通訊總線故障時(shí)，此信號(hào)也會(huì)變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)也會(huì)進(jìn)入第二緊急停機(jī)流程，即主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間的通訊總線故障均按照葉片卡死故障對(duì)待。
[0031 ]此外，還有第二變槳安全鏈的內(nèi)部安全鏈斷開。主控系統(tǒng)接收到的內(nèi)部安全鏈控制信號(hào)通過輸入控制器，正常時(shí)為高電平，當(dāng)另外兩個(gè)變槳柜的其中之一發(fā)生卡死故障時(shí)，此信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，按照第二緊急停機(jī)流程停機(jī)。
[0032]三是任意兩葉片的槳距角的差值超過閾值。具體來說，變槳程序從主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間的通訊總線讀取三個(gè)變槳柜的當(dāng)前位置，并兩兩進(jìn)行比較，若差值大于某角度值就認(rèn)為某葉片卡死而報(bào)出故障。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，兩兩葉片的角度差不會(huì)大于設(shè)定角度值。
[0033]然而，在實(shí)際應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)編碼器問題會(huì)影響到變槳位置比較故障的判斷。以下針對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器問題可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行說明:(1)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出值在某周期內(nèi)發(fā)生跳變。變槳程序會(huì)將跳變?yōu)V除掉，無故障報(bào)出；(2)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出值跳變超過某周期，且跳變值不超過某角度值。變槳程序報(bào)出變槳速度超限故障，按照第一緊急