專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的實(shí)施例大體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，并且更具體而言，涉及用于保護(hù)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)不受不合乎需要的扭轉(zhuǎn)振蕩(torsional oscillation)的影響的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通過現(xiàn)代配電系統(tǒng)分配的功率的品質(zhì)仍然是大型系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)者所關(guān)心的問題。一個(gè)這種功率品質(zhì)問題稱為電壓閃變(flicker)。電壓閃變是具有足以對(duì)連接到同一電路上的其它負(fù)載產(chǎn)生不良作用的量值的電壓突降(dip)。該干擾可僅作為閃光來經(jīng)歷，但是發(fā)生的量值和頻率確定閃變對(duì)系統(tǒng)使用者的影響。圖1示出了通常的電壓閃變情況。在系統(tǒng)100上的閃變發(fā)生負(fù)載110典型地由大型馬達(dá)、焊接機(jī)或電弧爐所導(dǎo)致。這些負(fù)載的特征在于相對(duì)較短的持續(xù)時(shí)間的高涌入電流 (inrush current)，如在馬達(dá)起動(dòng)時(shí)所經(jīng)歷的那樣。馬達(dá)的涌入電流典型地具有低功率因素，并且導(dǎo)致具有增大的量值的電壓突降沿著饋電線到達(dá)負(fù)載的連接點(diǎn)上。這在負(fù)載和源 120之間導(dǎo)致電壓閃變問題，當(dāng)這些問題足夠嚴(yán)重時(shí)通常導(dǎo)致使用者投訴130。分配串聯(lián)電容器(distribution series capacitor) 140長(zhǎng)久以來被看作這些類型的閃變問題的成本有效的解決方案。不幸的是，配備有分配串聯(lián)電容器的分配類電功率線路經(jīng)受兩種不同的且潛在地破壞性的現(xiàn)象，與變壓器相關(guān)的鐵磁共振和在起動(dòng)期間的馬達(dá)的自激。鐵磁共振可為可在功率變壓器芯體飽和時(shí)出現(xiàn)的系統(tǒng)非線性所導(dǎo)致的嚴(yán)重的且快速形成的振蕩過電壓狀況。這些非線性通常響應(yīng)于在斷路器操作之后的較大的涌入電流而與串聯(lián)電容器相互作用，以產(chǎn)生低頻共振狀況。感應(yīng)馬達(dá)的自激是可在同一系統(tǒng)上發(fā)生的潛在地破壞性的狀況。用語“自激”指的是可在包括串聯(lián)電容器的供電電路中發(fā)生的次諧波振蕩。次諧波振蕩由當(dāng)馬達(dá)處于起動(dòng)過程中時(shí)在串聯(lián)電容器和感應(yīng)馬達(dá)之間的相互作用所導(dǎo)致。這些振蕩典型的特征在于馬達(dá)起動(dòng)問題和持續(xù)的過電流狀況。當(dāng)發(fā)生鐵磁共振時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即采取行動(dòng)，以防止對(duì)其它設(shè)備造成損害。鐵磁共振是迅速發(fā)生的、高量值的且低頻率的振蕩，其能夠達(dá)到超過正常100% -200%的電力系統(tǒng)電壓水平達(dá)很短的時(shí)間段。當(dāng)發(fā)生自激時(shí)，產(chǎn)生低頻振蕩，而馬達(dá)起動(dòng)順序失效。馬達(dá)將尋找適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行頻率，這將導(dǎo)致較大的電流浪涌，而軸加速度交替變化(alternate)。發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)(例如熱原動(dòng)機(jī)、感應(yīng)發(fā)電機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)等)通常離負(fù)載中心非常遠(yuǎn)。 為了能夠長(zhǎng)距離地輸送功率，通常使用串聯(lián)電容器來升高所產(chǎn)生的長(zhǎng)輸送線路的功率限值。串聯(lián)電容器可導(dǎo)致串聯(lián)共振式振蕩，已知串聯(lián)共振式振蕩會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)軸造成損害。還可對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸送和控制構(gòu)件造成損害。串聯(lián)共振式振蕩發(fā)生在供應(yīng)頻率(在北美典型地為60Hz)的次諧波處。這個(gè)效應(yīng)稱為次同步共振(SSR)。關(guān)于SSR的最著名的事故在1970年發(fā)生在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州南部的莫哈維發(fā)電站，并且在1971年再次發(fā)生。發(fā)電機(jī)經(jīng)歷了逐漸變大的振動(dòng)，該振動(dòng)最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī)之間的軸區(qū)段破裂。調(diào)查確定，在30. 5Hz處的電共振產(chǎn)生了在 29. 5Hz(60Hz互補(bǔ)(compliment)頻率)處的扭矩，29. 5Hz與在30. IHz處的渦輪發(fā)電機(jī)的第二扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式的頻率幾乎一致。串聯(lián)電容器和扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)之間的這種相互作用是次同步共振的實(shí)例。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，以用于保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)不受不合乎需要的扭轉(zhuǎn)振蕩的影響。扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)包括檢測(cè)處理級(jí)，該檢測(cè)處理級(jí)將所測(cè)量的信號(hào)內(nèi)包含的能量隔離到(isolate)所關(guān)注的頻帶。從風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)構(gòu)件中獲得至檢測(cè)處理級(jí)的輸入。保護(hù)邏輯級(jí)將能量與閾值水平作比較，以獲得超過預(yù)定閾值的能量的量的指示(indication)?？蓽y(cè)量和監(jiān)測(cè)信號(hào)的扭轉(zhuǎn)內(nèi)容(content)，使得如果扭轉(zhuǎn)內(nèi)容超過預(yù)定閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間，則可產(chǎn)生報(bào)警或解扣(trip)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)不受扭轉(zhuǎn)振蕩的影響的方法。方法包括步驟從風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)構(gòu)件中獲得表示扭轉(zhuǎn)振蕩的至少一個(gè)輸入信號(hào)。另一個(gè)步驟包括檢測(cè)預(yù)定頻率范圍中的能量量值(magnitude)，后面為比較步驟，該比較步驟將該能量量值與預(yù)定值和預(yù)定時(shí)間作比較。隨后的步驟可在能量量值超過預(yù)定值達(dá)預(yù)定時(shí)間的情況下，產(chǎn)生報(bào)警或解扣信號(hào)。


圖1示出了在配電系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的電壓閃變問題；
圖2是一個(gè)已知的電網(wǎng)的簡(jiǎn)化示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的一方面的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的在風(fēng)力渦輪機(jī)中的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖5是根據(jù)本發(fā)明的一方面的用于保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)不受扭轉(zhuǎn)振蕩的影響的方法的流程圖。
部件列表
100系統(tǒng)
110閃變發(fā)生負(fù)載
120源
130投訴
140分配串聯(lián)電容器
200公用電網(wǎng)
210非傳統(tǒng)發(fā)生源(generating source)
220輸送線路
230串聯(lián)電容
240傳統(tǒng)發(fā)生源
250負(fù)載
300系統(tǒng)
302檢測(cè)處理級(jí)
304保護(hù)邏輯級(jí)
305輸入
310帶通濾波器級(jí)
320絕對(duì)值級(jí)
330低通濾波器級(jí)
331低通濾波器級(jí)輸出
340閾值比較級(jí)
350積分器級(jí)
351積分器級(jí)輸出
360復(fù)位功能
370報(bào)警/解扣檢測(cè)級(jí)
371報(bào)警/解扣檢測(cè)級(jí)輸出
400風(fēng)力渦輪機(jī)
410轉(zhuǎn)子
420低速軸
430齒輪箱
440高速軸
450聯(lián)結(jié)器
460發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸
470發(fā)電機(jī)
480渦輪機(jī)控制器
490監(jiān)測(cè)站
500方法
502檢測(cè)步驟
504比較步驟
510獲得步驟
520濾波步驟
530 修整(rectifying)步驟
540濾波步驟
550比較步驟
560積分步驟
570報(bào)警步驟
具體實(shí)施例方式現(xiàn)代公用電網(wǎng)正在發(fā)展成包括遠(yuǎn)離負(fù)載中心的完全不同的發(fā)生源的網(wǎng)絡(luò)。多個(gè)風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電站以及其它這種“非傳統(tǒng)”功率源連接到現(xiàn)有的功率輸送線路上。不同的廠商制造風(fēng)力渦輪機(jī)，并且各個(gè)廠商可制造其具有不同的運(yùn)行特性的風(fēng)力渦輪機(jī)。太陽能遇到同樣的問題。在運(yùn)行特性上的這種廣泛的可變性使得難以將這些非傳統(tǒng)功率發(fā)生源連接到現(xiàn)有輸送線路上。圖2示出了一個(gè)典型的公用電網(wǎng)200的簡(jiǎn)化實(shí)例。一個(gè)或多個(gè)非傳統(tǒng)發(fā)生源 210可連接到電網(wǎng)的不同的部分上。非傳統(tǒng)發(fā)生源210可包括各種類型的原動(dòng)機(jī)(例如風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電站等)，并且其特征可在于針對(duì)電網(wǎng)的非傳統(tǒng)電接口 (interface)。非傳統(tǒng)電接口可包括可與輸電網(wǎng)中的輕微衰減串聯(lián)共振(lightly damped series resonance)不利地相互作用的感應(yīng)發(fā)電機(jī)或功率電子系統(tǒng)(power electronic system)。非傳統(tǒng)發(fā)生源210可包括單獨(dú)的源(例如單個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī))或一組源(例如包括許多渦輪機(jī)的風(fēng)力發(fā)電廠)。單獨(dú)的風(fēng)力渦輪機(jī)可具有約1.5至約5. OMW或更大的額定功率，并且風(fēng)力發(fā)電廠可具有約100至約500MW或更大的總額定功率。這些范圍僅用于說明的目的，并且可超過或低于所給出的范圍。電網(wǎng)200還可包括一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)發(fā)生源240和一個(gè)或多個(gè)負(fù)載250。傳統(tǒng)發(fā)生源典型地包括同步電機(jī)，并且可具有每個(gè)電機(jī)約100MW至1300MW或更大的額定功率。傳統(tǒng)發(fā)生源的實(shí)例是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的燃?xì)鈩?dòng)力渦輪機(jī)或蒸汽動(dòng)力渦輪機(jī)。在長(zhǎng)輸送線路220中需要串聯(lián)電容器230來補(bǔ)償固有的感抗。串聯(lián)補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)在于，其產(chǎn)生具有低于同步頻率的頻率的輕微衰減串聯(lián)共振(例如次同步)。非傳統(tǒng)發(fā)電機(jī) 210可以可對(duì)發(fā)電機(jī)210造成損害的多種方式來與輸送線路220中的輕微衰減串聯(lián)共振相互作用。非傳統(tǒng)發(fā)電的最簡(jiǎn)單的形式是使用簡(jiǎn)單的感應(yīng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)。由于風(fēng)力的興起，通過串聯(lián)補(bǔ)償線路來輻射狀地(radial)輸送大量感生電功率對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)來說是新的。由于這個(gè)新的功率源而出現(xiàn)了潛在的問題，在這些問題當(dāng)中有稱為感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)(IGE)的特定的次同步現(xiàn)象。這個(gè)效應(yīng)的根本原因在于，感應(yīng)電機(jī)對(duì)具有比由轉(zhuǎn)子速度所引起的頻率低的頻率的電振蕩呈現(xiàn)負(fù)阻抗。當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)添加串聯(lián)電容器時(shí)，則利用網(wǎng)絡(luò)的固有電感所產(chǎn)生的次同步串聯(lián)共振由于感應(yīng)發(fā)電機(jī)負(fù)阻抗效應(yīng)而不穩(wěn)定，并且可導(dǎo)致電不穩(wěn)定。其它類型的非傳統(tǒng)發(fā)電高度地依賴于功率電子器件來將來自原動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)換成電網(wǎng)所需要的電特性。功率電子器件固有地需要以高的速度運(yùn)行的多個(gè)復(fù)雜的控制算法來執(zhí)行其功能。由于算法的高速本性的原因，將存在與由串聯(lián)補(bǔ)償所產(chǎn)生的輸電網(wǎng)的次同步串聯(lián)共振的較大程度的相互作用。這些控制算法是根據(jù)電網(wǎng)特性的簡(jiǎn)化假設(shè)來設(shè)計(jì)的。 設(shè)計(jì)這種算法來適應(yīng)任何任意電網(wǎng)特性是不實(shí)際的。另外，控制相互作用現(xiàn)象的這些算法的細(xì)節(jié)隨著制造商的不同而不同，并且典型地被看作是具有高度專利性。輸送線路的所有者/經(jīng)營(yíng)者可花費(fèi)大量的人力和經(jīng)費(fèi)來單獨(dú)地使其輸送線路適合各個(gè)完全不同的功率源。備選地，各個(gè)非傳統(tǒng)發(fā)電站的開發(fā)者必須詳細(xì)地與其發(fā)電設(shè)備的供應(yīng)商以及與其它非傳統(tǒng)發(fā)電站開發(fā)者的供應(yīng)商一起工作，以協(xié)調(diào)它們的運(yùn)行特性來適應(yīng)輸電網(wǎng)。這種協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)起來不僅極度費(fèi)力和昂貴，而且是管理競(jìng)爭(zhēng)性發(fā)電市場(chǎng)的現(xiàn)有規(guī)章所禁止的。風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)具有通常通過聯(lián)結(jié)器連接到齒輪箱輸出軸上的軸。由于串聯(lián)補(bǔ)償而引起的電網(wǎng)共振可聯(lián)合(align)，并且可導(dǎo)致在約30Hz至約50Hz的頻率范圍中的持續(xù)的扭矩振蕩。應(yīng)力在聯(lián)結(jié)器上增大至損害點(diǎn)是可能的。另外，由于這些扭矩振蕩的原因， 發(fā)電機(jī)軸可經(jīng)歷疲勞和可能的失效。圖3示出了系統(tǒng)300的示意圖，該系統(tǒng)300可用來保護(hù)發(fā)電機(jī)不受不合乎需要的扭轉(zhuǎn)振蕩的影響。系統(tǒng)300包括檢測(cè)處理級(jí)302和保護(hù)邏輯級(jí)304。
檢測(cè)處理級(jí)302將所測(cè)量的信號(hào)內(nèi)包含的能量隔離到所關(guān)注的頻帶。這個(gè)能量的量值可以標(biāo)量值(scalar value)的形式獲得，該標(biāo)量值可用來如果其超過預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行報(bào)警和/或解扣。檢測(cè)處理級(jí)302可包括輸入305、帶通濾波器級(jí)310、 絕對(duì)值級(jí)320以及低通濾波器級(jí)330。輸入305可從軸速度、軸扭矩、發(fā)電機(jī)功率或發(fā)電機(jī)氣隙扭矩(airgap torque)中的一個(gè)或它們的組合中獲得，或者可為表示風(fēng)力渦輪機(jī)的電氣部分和/或機(jī)械部分中的次同步振蕩的任何其它信號(hào)。作為非限制性實(shí)例，帶通濾波器 310可具有在約35Hz至約50Hz的范圍中的通帶。軸速度和軸扭矩可從齒輪箱的高速軸或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的輸入或輸出側(cè)中獲得。低通濾波器330的輸出331是在所關(guān)注的頻帶中的能量量值。作為非限制性實(shí)例，低通濾波器330可具有約IOHz的限值。在本發(fā)明的另一方面中，可在檢測(cè)處理級(jí)302中使用快速傅立葉變化(FFT)來隔離在合乎需要的頻率范圍內(nèi)所包含的能量。保護(hù)邏輯級(jí)304將所測(cè)量的能量與閾值作比較，以獲得超過該閾值的量的指示。 在觸發(fā)報(bào)警或解扣命令之前包括時(shí)間延遲器(time delay)。還包括復(fù)位器，以在所測(cè)量的信號(hào)在觸發(fā)報(bào)警/解扣之前回落到閾值以下的情況下使計(jì)時(shí)器復(fù)位。保護(hù)邏輯級(jí)304包括閾值比較級(jí)340、積分器級(jí)350、復(fù)位功能360以及報(bào)警/解扣檢測(cè)級(jí)370。積分器級(jí)350作為時(shí)間延遲器起作用，其隨著時(shí)間而累計(jì)超過閾值的量。這種積分器級(jí)的輸出351表示隨著時(shí)間而累計(jì)的應(yīng)力，因?yàn)榉e分器最后復(fù)位。當(dāng)積分器輸出 351達(dá)到預(yù)定水平時(shí)，則可通過輸出371來觸發(fā)報(bào)警和/或解扣命令。當(dāng)所測(cè)量的能量落到閾值以下時(shí)，復(fù)位功能360隨著時(shí)間而使積分器輸出351衰減。在本發(fā)明的其它方面，積分器級(jí)350可用時(shí)間延遲器來替代。圖4示出了結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的方面的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)300的風(fēng)力渦輪機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)400可包括轉(zhuǎn)子410、低速軸420、齒輪箱430、高速輸出軸440、聯(lián)結(jié)器 450、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸460以及發(fā)電機(jī)470。轉(zhuǎn)子410由經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)葉片的風(fēng)的力來驅(qū)動(dòng)。 低速軸用作到齒輪箱430的輸入。齒輪箱的輸出是高速軸440。高速軸440可通過聯(lián)結(jié)器 450連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸460上。但是，在一些應(yīng)用中，可省略聯(lián)結(jié)器450，并且/或者高速軸440和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸460可為單一單元。扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)300可具有從風(fēng)力渦輪機(jī)的各種部件獲得的一個(gè)或多個(gè)輸入。速度和/或軸扭矩信號(hào)可從高速軸440和/或從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸460(在發(fā)電機(jī)470的任一端處)中獲得。發(fā)電機(jī)氣隙扭矩可從發(fā)電機(jī)470中獲得。所有這些信號(hào)或這些信號(hào)中的子集可用作用于扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)300的輸入305。如果檢測(cè)到不合乎需要的扭轉(zhuǎn)振蕩，則可通過輸出371輸送報(bào)警或解扣信號(hào)。報(bào)警/解扣信號(hào)可通過無線或有線鏈路傳送給渦輪機(jī)控制器 480或本地的或遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)站490。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)不受扭轉(zhuǎn)振蕩的影響的方法 500。方法包括兩個(gè)主要步驟檢測(cè)502在預(yù)定頻率范圍中的能量的量值；以及將該能量量值與預(yù)定值和預(yù)定時(shí)間作比較504。方法包括步驟510 從風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)構(gòu)件中獲得表示扭轉(zhuǎn)振蕩的輸入信號(hào)。構(gòu)件可包括一個(gè)或多個(gè)高速軸440、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸460和/ 或發(fā)電機(jī)470。濾波步驟520利用帶通濾波器來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，后面是修整步驟530， 在修整步驟530中，利用絕對(duì)值級(jí)來對(duì)帶通濾波器的輸出進(jìn)行修整。另一個(gè)濾波步驟540 利用低通濾波器來對(duì)絕對(duì)值級(jí)的輸出進(jìn)行濾波，后面是比較步驟550，其在閾值比較級(jí)中將低通濾波器的輸出與預(yù)定值作比較。積分步驟560在積分器級(jí)中對(duì)閾值比較級(jí)的輸出進(jìn)行積分。如果積分器的輸出超過預(yù)定閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間，則可在步驟570中產(chǎn)生報(bào)警或解扣信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，積分器可用時(shí)間延遲器來替代。在本發(fā)明的另一方面中，可通過使用快速傅立葉變換來替代步驟520、530和MO以檢測(cè)預(yù)定頻率范圍中的能量的量值。
雖然結(jié)合了目前所認(rèn)為的最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例中的一個(gè)來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述， 但是將理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是相反，意在覆蓋包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)000)的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)(300)，所述扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)包括 檢測(cè)處理級(jí)(302)，其將所測(cè)量的信號(hào)內(nèi)包含的能量隔離到所關(guān)注的頻帶，所述檢測(cè)處理級(jí)具有從所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)構(gòu)件獲得的至少一個(gè)輸入；保護(hù)邏輯級(jí)(304)，其將所述能量與閾值水平作比較，以獲得超過預(yù)定閾值的能量的量的指示；其中，可對(duì)所述信號(hào)的扭轉(zhuǎn)內(nèi)容進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)測(cè)中的至少一種，使得如果所述扭轉(zhuǎn)內(nèi)容超過所述預(yù)定閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)和解扣信號(hào)中的至少一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)處理級(jí)(302)還包括 帶通濾波器級(jí)(310)；絕對(duì)值級(jí)(320)，其連接到所述帶通濾波器的輸出上；以及低通濾波器級(jí)(330)，其連接到所述絕對(duì)值級(jí)的輸出上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)處理級(jí)(302)包括快速傅立葉變換(FFT)級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)邏輯級(jí)(304)還包括 閾值比較級(jí)(340)，其連接到所述檢測(cè)處理級(jí)的輸出上；積分器級(jí)(350)，其連接到所述閾值比較級(jí)的輸出上；以及報(bào)警級(jí)(370)，其連接到所述積分器級(jí)的輸出上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)邏輯級(jí)(304)還包括 閾值比較級(jí)(340)，其連接到所述檢測(cè)處理級(jí)的輸出上；時(shí)間延遲級(jí)(350)，其連接到所述閾值比較級(jí)的輸出上；以及報(bào)警級(jí)(370)，其連接到所述時(shí)間延遲級(jí)的輸出上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，至所述檢測(cè)處理級(jí)的所述輸入選自下者中的至少一個(gè)或它們的組合軸速度、軸扭矩、發(fā)電機(jī)功率以及發(fā)電機(jī)氣隙扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述軸速度選自下者中的至少一個(gè)或它們的組合發(fā)電機(jī)軸速度和齒輪箱輸出軸速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述帶通濾波器級(jí)(310)包括具有從約35Hz至約50Hz的通帶的帶通濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述低通濾波器級(jí)(330)包括具有約IOHz的限值的低通濾波器。
10.一種保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)不受扭轉(zhuǎn)振蕩的影響的方法，所述方法包括從所述風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)構(gòu)件中獲得表示扭轉(zhuǎn)振蕩的至少一個(gè)輸入信號(hào)； 檢測(cè)預(yù)定頻率范圍中的能量的量值； 將所述能量的量值與預(yù)定值和預(yù)定時(shí)間作比較；如果所述能量量值超過所述預(yù)定值達(dá)所述預(yù)定時(shí)間，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)或解扣信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)和方法，具體而言，提供了扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)(300)和方法(500)，以用于保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)不受不合乎需要的扭轉(zhuǎn)振蕩的影響。扭轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)包括檢測(cè)處理級(jí)(302)，其將所測(cè)量的信號(hào)內(nèi)包含的能量分成所關(guān)注的頻帶。從風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)構(gòu)件獲得至檢測(cè)處理級(jí)的輸入。保護(hù)邏輯級(jí)(304)將能量與閾值水平作比較，以獲得超過預(yù)定閾值的能量的量的指示?？蓽y(cè)量和監(jiān)測(cè)信號(hào)的扭轉(zhuǎn)內(nèi)容，使得如果扭轉(zhuǎn)內(nèi)容超過預(yù)定閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間，則可產(chǎn)生報(bào)警或解扣信號(hào)。
文檔編號(hào)G01M15/00GK102251922SQ20111009331
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者E·V·拉森 申請(qǐng)人:通用電氣公司