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

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例的目的在于，提供一種風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置，以實現(xiàn)基于不同的停機模式采用相應(yīng)的停機操作流程，提高風力發(fā)電機組停機操作的安全性，并降低機組設(shè)計載荷。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的實施例提供了一種風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制方法，所述方法包括:獲取風力發(fā)電機組的停機模式;根據(jù)所述停機模式，按照第一緊急停機流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機操作，或者按照第二緊急停機流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機操作。
[0007]本發(fā)明的實施例還提供了一種風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制裝置，所述裝置包括:停機模式獲取模塊，用于獲取風力發(fā)電機組的停機模式;停機操作控制模塊，用于根據(jù)所述停機模式，按照第一緊急停機流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機操作，或者按照第二緊急停機流程控制所述變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機操作。
[0008]本發(fā)明實施例提供的風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置，通過獲取風力發(fā)電機組的停機模式，進一步根據(jù)停機模式，按照第一緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機操作，或者按照第二緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機操作，實現(xiàn)了基于不同的停機模式采用相應(yīng)的停機操作流程，提高了風力發(fā)電機組停機操作的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例一的風力發(fā)電機組變槳系統(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)明實施例二的風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制方法及裝置進行詳細描述。
[0014]實施例一
[0015]圖1為本發(fā)明實施例一的風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖，如圖1所示，風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的控制方法包括:
[0016]步驟110:獲取風力發(fā)電機組的停機模式。
[0017]步驟120:根據(jù)停機模式，按照第一緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機操作，或者按照第二緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機操作。
[0018]這里，需要強調(diào)的是，“第一”、“第二”僅是一種指代，用以區(qū)別不同的緊急停機流程，而不作為對停機流程的具體限定。
[0019]從本發(fā)明的目的出發(fā)，對于不同的停機模式不再采用單一的停機操作流程，而是結(jié)合停機模式所反映出的工況情況，采用相應(yīng)的有效的緊急停機流程。以下對基于不同的停機模式采用相應(yīng)的停機操作流程進行詳細說明。
[0020]一種情況，停機模式可以為對應(yīng)執(zhí)行第二緊急停機流程的葉片卡死故障停機模式，相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明示例性的實施例，步驟120中按照第二緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機操作的處理可包括:獲取風力發(fā)電機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到角度閾值后進入等待過程;在等待過程中獲取葉輪轉(zhuǎn)速，并記錄等待時間，當葉輪轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速閾值或者等待時間大于時間閾值時，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]進一步地，步驟120中按照第二緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行分段停機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。
[0022]也就是說，對葉片卡死工況的停機模式進行優(yōu)化，由原有設(shè)計的按照單一的設(shè)定速率進行緊急收槳停機操作，轉(zhuǎn)變?yōu)檫M行不同停機速率和分段停機操作。在具體的實現(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收槳;如果當前三只葉片最大槳距角小于設(shè)定角度時，則兩只未卡死葉片以某速率緊急停機收槳，直至兩只未卡死葉片的槳距角均達到該設(shè)定角度，停止收槳，進入等待狀態(tài);在等待狀態(tài)中，當葉輪轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速閾值或等待時間大于時間閾值，繼續(xù)以某速率收槳停機，直至此兩只葉片收槳到安全位置完成停機過程。
[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應(yīng)的模式:變槳系統(tǒng)的驅(qū)動器信號丟失、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)先級高于第一變槳安全鏈的優(yōu)先級。
[0024]又一種情況，執(zhí)行第一緊急停機流程對應(yīng)的停機模式可以為以下至少一種情況對應(yīng)的模式:手動停機、小風期停機、大風期停機和第一變槳安全鏈斷開。需要說明的是，在風電領(lǐng)域，由于受到氣候和地形兩個因素的影響，有小風季節(jié)和大風季節(jié)的區(qū)分。在小風季節(jié)或是大風季節(jié)均會進行停機處理，停機期間進行風機檢修維護以提高風電廠的發(fā)電量，因此，小風季節(jié)和大風季節(jié)的情況對應(yīng)的模式，分別為小風期停機和大風期停機。
[0025]相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明示例性的實施例，步驟120中按照第一緊急停機流程控制變槳系統(tǒng)執(zhí)行停機操作的處理可包括: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)明實施例一的第一變槳安全鏈的示例性結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖2，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繼電器信號控制并聯(lián)在每個變槳柜內(nèi)的18K9繼電器。如果外部控制信號斷開，那么任何一個變槳柜都能通過18K9繼電器的觸點來觸發(fā)第一緊急停機流程。同樣，第一內(nèi)部安全鏈由分布在每個變槳柜內(nèi)的13K4繼電器的觸點串聯(lián)而成，當任意一個變槳柜內(nèi)的13K4觸點斷開，將觸發(fā)第一緊急停機流程。
[0027]圖3為本發(fā)明實施例一的第二變槳安全鏈的示例性結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖3，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控制并聯(lián)在每個變槳柜內(nèi)的18K11、18K12、18K13繼電器。如果外部控制信號斷開，那么每個變槳柜都能通過18Κ11、18Κ12、18Κ13繼電器的觸點來觸發(fā)第二緊急停機流程。同樣，第二內(nèi)部安全鏈由分布在每個變槳柜內(nèi)131(10、131(11、131(12繼電器的觸點串聯(lián)而成，當任意一個變槳柜內(nèi)的繼電器觸點斷開，將觸發(fā)第二緊急停機流程，同時需通知主控系統(tǒng)。
[0028]由此，下面結(jié)合實際應(yīng)用詳細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)動器信號丟失。此種情況意味著變槳驅(qū)動器無法繼續(xù)工作，此時葉片無法移動。但也有少數(shù)可能，驅(qū)動信號丟失后，驅(qū)動器仍可完成順槳動作。對上述兩種情況不做區(qū)分，均按卡死故障對待。
[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。此信號正常時為高電平，當主控系統(tǒng)檢測出葉片卡死故障，或發(fā)現(xiàn)第二變槳安全鏈的外部安全鏈斷開時，將此信號設(shè)置為低電平。當主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間的通訊總線故障時，此信號也會變?yōu)榈碗娖?，此時也會進入第二緊急停機流程，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)部安全鏈控制信號通過輸入控制器，正常時為高電平，當另外兩個變槳柜的其中之一發(fā)生卡死故障時，此信號變?yōu)榈碗娖?，按照第二緊急停機流程停機。
[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變槳柜的當前位置，并兩兩進行比較，若差值大于某角度值就認為某葉片卡死而報出故障。機組正常運行時，兩兩葉片的角度差不會大于設(shè)定角度值。
[0033]然而，在實際應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)編碼器問題會影響到變槳位置比較故障的判斷。以下針對旋轉(zhuǎn)編碼器問題可能出現(xiàn)的情況進行說明:(1)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出值在某周期內(nèi)發(fā)生跳變。變槳程序會將跳變?yōu)V除掉，無故障報出；(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。變槳程序報出變槳速度超限故障，按照第一緊急