CN102155354A

CN102155354A - 一种用于风力发电机组的安全链控制系统

Info

Publication number: CN102155354A
Application number: CN2011101114858A
Authority: CN
Inventors: 田雷; 王文卓
Original assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Current assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-08-17

Abstract

一种用于风力发电机组的安全链控制系统，包括安全继电器PSR1和超速监测继电器SM1，超速监测继电器SM1通过模拟输出通道将风速信号传送到PLC，并将经过PLC计算输出开关量接入到安全链。本发明保证了系统的安全运行，提高了机组运行的可靠性。

Description

一种用于风力发电机组的安全链控制系统

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的安全链控制系统。

背景技术

在当今能源和环境问题日益受到关注的情况下，利用风能进行发电日益受到人们的重视。随着科学技术的不断发展，风力发电技术尤其是风电控制技术在世界范围内得到了飞快的发展，风力发电逐步走上了功率大、重量轻、造价低、可靠性高的商业化发展道路。控制系统是风力发电机组核心部件，是风力发电机组安全运行根本保证，所以为了提高风力发电机组运行安全性，必须认真考虑控制系统的安全性和可靠性问题。

在现代风力发电技术中，安全链控制是控制系统的的重要部分。任何一台大功率风机的控制系统，首先考虑的风机的失效安全保护，这是风机控制系统设计的关键。通常，风电机组控制系统的安全链是独立于计算机系统的硬件保护措施。因此，即使控制系统发生异常，也不会影响安全链的正常动作。安全链是将可能对风力发电机造成致命伤害的超常故障串联成一个回路，当安全链动作后将引起紧急停机，执行机构失电，机组瞬间脱网，将机组平稳停止，从而最大限度地保证机组的安全。触发安全链的故障主要包括：叶轮过速、机组部件损坏、机组振动、电源失电、紧急停机按钮动作等。

目前，很多风电机组的安全链采用纯硬件链路，但还有一些安全环节本身是需要精确的模拟量或数字量信号，难以用简单的纯硬件链路实现安全链控制，这就对风电机组的安全链控制系统的设计提出了更高的要求。为了进一步提高控制系统的准确性和灵活性，将纯硬件控制与PLC控制相结合，才能更大限度的保证机组的安全。

发明内容

本发明提出来一种用于风力发电机组安全链控制系统，其特征是：该安全链控制系统包括安全继电器和超速度监测继电器，通过超速监测继电器的模拟输出和开关输出，将硬件链路与PLC控制相结合，实现了发电机超速时的双重保护，提高了控制系统的准确性和灵活性，满足了风电机组控制系统的安全性、可靠性的要求。

本发明为实现上述目的采取的技术方案如下：

将超速监测继电器SM1的开关信号，直接链入到安全链中；将SM1的模拟信号给到PLC,经过PLC计算后，再链入到安全链中； PLC根据设定值判断机组的超速情况，断开不同等级安全链：当机组超速不严重时，断开收桨安全链，机组收桨；当机组严重超速时，同时断开收桨和抱闸安全链，机组收桨同时抱闸。通过PLC控制提高了安全链控制的灵活性和准确性。当PLC控制器失效时，还可以通过SM1的超速保护开关及时断开安全链，实现了超速时安全链的的双重保护。

风轮超速时，根据PLC和SM1设定超速值，采用抱闸和收桨双重保险控制，安全链控制系统根据超速情况不同，采取先收桨后抱闸或者收桨同时抱闸，确保风机超速时能够安全及时停机。

安全链导通前需要预先检测控制器主站和从站状态，确保控制器系统正常运行后才导通安全链。

塔底和机舱都可以通过按钮来断开和复位安全链，方便操作。

通过急停指示灯EMS1来指示安全链实时状态，方便维护人员观察操作。

本发明的有益效果体现在：

通过PLC和SM1实现了双重过速保护，保证风机超速时能够可靠停机。当PLC控制器失效时，还可以通过SM1的超速保护开关及时断开安全链；采用抱闸和收桨双重保险控制，根据超速情况不同，机组采取先收桨后抱闸或者收桨同时抱闸，确保风机超速时能够安全及时停机，提高了控制系统的准确性和灵活性；安全链导通前需要预先检测控制器主站和从站状态，控制器系统正常运行后才给出信号导通安全链，保证了系统的安全运行，提高了机组运行的可靠性；塔底和机舱都可以通过按钮来断开和复位安全链，方便操作；通过急停指示灯EMS1来指示安全链实时状态，方便维护人员观察操作。

附图说明

图1 是本发明安全链控制系统框图。

图2是本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种安全链控制系统，包括安全继电器和超速监测继电器。本发明的系统框图如图1所示，有两条安全链链路与安全继电器PSR1相连，第一条链路包括控制器监测信号、安全链其他信号和安全链储能继电器等，第二条链路包括SM1超速开关2和PLC的超速开关2,。第一条链路控制机组的整个安全链状态，第二条链路控制机组的风轮收桨。

超速监测继电器SM1包括两个开关输出通道和一个模拟输出通道，各个输出通道之间互不干扰，相互独立。SM1通过模拟输出通道将风速信号传送到PLC，将经过PLC计算输出开关量接入到安全链。PLC根据设定值判断机组的超速情况，断开不同等级安全链：当机组超速不严重时，断开收桨安全链，机组收桨；当机组严重超速时，同时断开收桨和抱闸安全链，机组收桨同时抱闸。通过PLC控制提高了安全链控制的灵活性和准确性。

将SM1超速开关1与PLC超速开关1串连，用来控制风机抱闸；SM2超速快关2与PLC超速开关2串连接入安全链，用来控制风机收桨；即使PLC程序出现故障，通过超速继电器的开关输出同样可以及时断开安全链，实现了PLC控制与硬件控制双重保障，增加了安全链控制系统的安全可靠性。

安全链导通前需要监测控制器信号，只有当塔底的主站和机舱的从站都正常运行后，PLC才给出信号导通安全链。

安全链安全链导通后，安全链储能继电器得电吸合，安全链故障开关1和开关2闭合，安全链正常信号反馈给PLC。

本发明的电路示意图如图2所示，安全继电器PSR1的A1、A2为输入端，采用24V供电。PSR1的23、24端子与安全链第一条链路相连，PSR1的43、44端子与安全链第二条链路相连，PSR1的91、92端子与急停指示灯EMS1相连。PSR1的23、24与43、44端子是常开接点，91、92端子是常闭接点。PSR1接入24V后，各接点不动作，安全链为断开状态，EMS1指示灯亮。

速监测继电器SM1监测到发电机转速，将开关输出的SM1的常开触点13、14接入到安全链来控制发电机抱闸，将SM1的常闭触点19、21接入到安全链来控制风轮的收桨，通过模拟输出的SM1的22、23将4-20mA信号给到PLC。与安全继电器PSR1的S11、S12连接的机舱急停按钮NCC1和塔底急停按钮TBC1用来控制安全链的断开，实现故障时及时停机；与安全继电器PSR1的S33、S34连接机舱复位按钮NCC2和塔底复位按钮TBC2用来复位安全链。急停指示灯EMS1用来指示安全链的状态，安全链断开时急停指示灯EMS1亮，安全链导通时指示灯EMS1熄灭。

T1为控制器监测型号，继电器K1为安全链储能继电器，K2为风轮收桨继电器，K3为主轴抱闸继电器，K20为安全链复位信号，K21为风轮超速信号1，K22为风轮超速信号2，Kn为安全链其他信号，包括变桨安全链信号、震动信号、过压信号、过流信号、扭缆保护等。

当控制器通电后，T1要预先检查控制器是否工作正常，塔底和机舱控制器正常运行后将T1置１，安全链其他信号Kn都置1后，将安全链复位信号K20置1，安全链导通；安全链导通后，K1得电，K1的常开触点11、14闭合，保持安全链导通状态。

K1常开触点21、24与风轮超速信号K22及SM1的19、21串入风轮收桨安全链，与风轮收桨继电器K2连接。K2得电时风轮开桨发电，K2失电时风轮关桨停机。K1的常闭触点21、32与SM1的13、14和风轮超速信号K21并连控制主轴抱闸继电器K3；K3得电时机组抱闸，K3失电时机组松闸。

继电器K2为风轮收桨继电器，当风机超速时用来控制变桨驱动收桨；继电器K3为抱闸继电器，当风机超速时用来控制机组抱闸停机。

Claims

1.一种用于风力发电机组的安全链控制系统，包括安全继电器PSR1和超速监测继电器SM1，其特征在于，超速监测继电器SM1通过模拟输出通道将风速信号传送到PLC，并将经过PLC计算输出开关量接入到安全链。

2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的安全链控制系统，其特征在于，所述超速监测继电器SM1包括两个开关输出通道和一个模拟输出通道，各个输出通道之间互不干扰，相互独立。

3.根据权利要求2所述的一种用于风力发电机组的安全链控制系统，其特征在于，所述超速监测继电器SM1的超速开关1与所述PLC的超速开关1串连，用来控制风机抱闸；所述超速监测继电器SM1的超速快关2与所述PLC的超速开关2串连接入安全链，用来控制风机收桨。