CN104963809B - 风力发电机组的转速保护方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种风力发电机组的转速保护方法和系统。所述方法包括：转速监控设备周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值，将第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据第一比较结果输出转速故障信号；执行系统根据转速故障信号对风力发电机组进行安全保护操作。采用本发明实施例，可以提高机组的安全性，保证机组正常运行。

Description

风力发电机组的转速保护方法和系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组的转速保护方法和系统。

背景技术

风力发电因其采用了新型、清洁的能源进行发电而在电力领域逐步受到人们的关注。

在风力发电机组(简称“机组”)中，风力发电机的转速在很大程度上关系着整个机组的运行状态的安全性和发电效率。例如，当风力发电机转速过大时，易造成风力发电机的损坏或机组飞车等事故，而当风力发电机转速过小时，会降低风力发电机的发电量，从而影响整个机组的发电效率。因此，如何根据风力发电机转速来控制机组的运行状态，保证机组的安全性和发电效率就成为技术人员所亟需解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种风力发电机组的转速保护方法和系统，用于根据风力发电机转速来控制机组的运行状态，从而保证机组的安全性和机组的正常运行。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风力发电机组的转速保护方法，包括：

转速监控设备周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值；将所述第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据所述第一比较结果输出转速故障信号；

执行系统根据所述转速故障信号对所述风力发电机组进行安全保护操作。

本发明的实施例还提供了一种风力发电机组的转速保护系统，包括转速监控设备和执行系统；

所述转速监控设备，用于周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值；将所述第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据所述第一比较结果输出转速故障信号；

所述执行系统，用于根据所述转速故障信号对所述风力发电机组进行安全保护操作。

本发明实施例提供的风力发电机组的转速保护方法和系统，通过利用机组中的转速监控设备监控获取风力发电机的实测转速值；并将该实测转速值与机组的预设保护转速值进行比较，根据比较结果对机组进行安全保护操作，从而对风力发电机转速较为敏感的如并网系统，变桨系统等机组部分的工作状态予以控制，提高机组的安全性，保证机组正常运行，在最大程度上稳定机组的发电效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组的转速保护方法流程图；

图2为本发明实施例提供的获取第一实测转速值的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种转速脉冲信号的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种风力发电机组的转速保护方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种风力发电机组的转速保护系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种风力发电机组的转速保护系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种风力发电机组的转速保护系统的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种风力发电机组的转速保护系统的结构示意图。

具体实施方式

本方案的发明构思是，利用机组测量的风力发电机的实测转速值与机组的预设保护转速值的比较结果，对机组的运行状态如并网状态，变桨状态等进行控制操作，从而提高机组的安全性和发电效率。

实施例一

图1是本发明实施例提供的一种风力发电机组的转速保护方法流程图。该方法的执行主体为风力发电机的转速监控设备和执行系统。如图1所示，该风力发电机组的转速保护方法包括以下步骤：

步骤S101，转速监控设备周期性地获取风力发电机的第一实测转速值。

其中，转速监控设备可以是用于对转速信号采集设备(如传感器等)采集的转速信号进行识别分析，并得到相应的风力发电机转速值的设备。

在实施中，风力发电机在工作时，转速信号采集设备实时监测风力发电机的转速，例如，风力发电机的叶轮上预先标记有起始位置，转速信号采集设备可以记录每次到达该起始位置的时间，并在相应时刻点产生脉冲信号。转速监控设备接收这些脉冲信号，并分析这些信号表征的相邻两个时间的差值和旋转方向，得到叶轮旋转一周的速度，从而确定出叶轮的转速；然后利用机组中叶轮旋转与风力发电机旋转的对应关系，获取风力发电机的实测转速值，作为上述第一实测转速值。

步骤S102，转速监控设备将第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据第一比较结果输出转速故障信号。

在实际应用场景中，每台机组在完成设计生产后，会为其设定有一个保护转速值，该保护转速值是机组中其他系统或设备正常工作时对应的风力发电机最为适宜的工作转速。转速监控设备可以通过将采集的第一实测转速值与该风力发电机给定预设保护转速值进行比较得到的比较结果，可获知当前机组的风力发电机的工作状态。例如，当第一实测转速值大于或小于风力发电机组的预设保护转速值时，对应为风力发电机可能处于超发或欠发的工作状态。转速监控设备得到第一比较结果后，可以确定机组的转速是否正常，如果机组的转速异常，则可以输出转速故障信号。

步骤S103，执行系统根据转速故障信号对风力发电机组进行安全保护操作。

其中，执行系统可以是用于对机组执行相应的控制操作的系统，如偏航系统、变流系统等。针对风力发电机转速较为敏感的机组运行状态涉及包括机组的偏航系统、变桨系统和变流系统等系统及设备的工作运行状态。当风力发电机转速工作在非最佳转速状态时，相对应的也会影响到这些系统或设备的工作状态。例如，当风力发电机转速过大时，其对应叶轮的实际转速过快，而为了防止机组出现飞车现象，此时，变桨系统应通过调节变桨角度尽量减小机组叶轮的转速，保证安全。而当风力发电机转速过小时，不足以满足机组以额定功率向外加电网供电，那么此时，应尽量通过偏航系统或变桨系统调节偏航角度或变桨角度，使机组最大程度捕获风能增加发电量，或直接控制脱网。

同理的，本领域技术人员还可以在机组中挖掘其他与风力发电机转速关系较为密切的系统或设备的运行状态，并根据相互的影响关系，对相应的系统或设备进行运行状态如状态参量进行控制，从而保证整个机组能够安全运行，在最大程度上稳定机组的发电效率。

本发明实施例提供的风力发电机组的转速保护方法，通过利用机组中的转速监控设备监控获取风力发电机的实测转速值；并将该实测转速值与机组的预设保护转速值进行比较，根据比较结果对机组进行安全保护操作，从而对风力发电机转速较为敏感的如并网系统，变桨系统等机组部分的工作状态予以控制，提高机组的安全性，保证机组正常运行，在最大程度上稳定机组的发电效率。

实施例二

图2为本发明提供的风力发电机组的转速保护方法另一个实施例的方法流程图，可视为图1又一种改进的实现方案。在图1所示实施例的基础上，本实施例对步骤S101以及步骤S103做了进一步细化。如图2所示，该风力发电机组的转速保护方法包括步骤如下：

步骤S201，转速监控设备周期性地接收传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号。

在实施中，传感器监测获取机组叶轮的转速脉冲信号的方式可以多种多样，例如传感器中可以设置有编码器，通过编码器生成机组叶轮的转速脉冲信号，或者还可以通过其它脉冲方式生成机组叶轮的转速脉冲信号。本发明实施例中，以传感器中设置有编码器的方式获取转速脉冲信号为例，对上述步骤S201的处理过程进行说明，具体地，可以在风力发电机的叶轮的一旁设置激光发射器，用于发射激光，另一旁设置激光接收器，用于接收激光发射器发射的激光，叶轮在旋转时，如果叶轮的叶片遮挡了激光发射器发射的激光，使得激光接收器没有接收到激光，则编码器可以生成低电平的信号，随着叶片的旋转，当激光不再被叶片所遮挡，而处于两个叶片之间的空隙的位置时，激光接收器接收到激光发射器发射的激光，此时，编码器可以生成高电平的信号，经过时间的推移和叶轮的不断旋转，最终编码器生成机组叶轮的转速脉冲信号。其中，该转速脉冲信号可以分为A相、B相和N相，如图3所示，每一相可以分为频率相同、正负两个方向的脉冲信号。A相和B相脉冲信号的频率相同，为了确定风力发电机叶轮的转向，可以为A相和B相脉冲信号的相位设置一定的相位差，如90度、45度等。N相脉冲信号可以作为参考位脉冲信号，可以通过该参考位脉冲信号确定风力发电机叶轮的初始位置。

在实际应用场景中，本领域技术人员可以为转速监控设备设置获取上述转速脉冲信号的采样周期，每当达到一个采样周期时，转速监控设备可以向传感器发送转速脉冲信号获取请求，传感器根据接收到的请求，将机组叶轮当前的转速脉冲信号发送给转速监控设备，从而使转速监控设备获取到该转速脉冲信号。转速监控设备除了可以利用上述方式获取转速脉冲信号外，还可以通过其它方式，例如，为传感器设置一个周期，每当到达该周期时，传感器可以将机组叶轮当前的转速脉冲信号发送给转速监控设备。

步骤S202，该转速监控设备对获取的转速脉冲信号进行识别，计算得到相应的叶轮转速值。

具体地，转速监控设备可以对转速脉冲信号进行信号分析，得到转速脉冲信号的信号频率，然后，通过得到的信号频率和上述的转速脉冲信号，计算得到该转速脉冲信号对应的叶轮转速值。

步骤S203，该转速监控设备根据叶轮转速值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到风力发电机的第一实测转速值。

在实施中，常见的机组如直驱机组和双馈机组，其中，直驱机组的风力发电机由叶轮直接驱动，双馈机组的风力发电机由叶轮经过齿轮箱的变速后驱动。对于直驱机组的风力发电机的叶轮转速值即为风力发电机的转速值，而对于双馈机组的风力发电机的转速值则由叶轮转速值和齿轮箱转速比决定，即风力发电机的转速值＝叶轮转速值*齿轮箱转速比。因此，如果机组为直驱机组，则可以通过上述步骤S202得到的叶轮转速值，即为风力发电机的第一实测转速值，如果机组为双馈机组，则可以将得到的叶轮转速值与双馈机组给定的齿轮箱转速比相乘，得到的计算结果即为双馈风力发电机的第一实测转速值。

上述步骤S201～S203为上述实施例一中步骤S101的细化。

步骤S204，该转速监控设备将第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据第一比较结果输出转速故障信号。

其中，步骤S204的步骤内容与如上的步骤S 102的步骤内容对应相同，在此不做赘述。

在实际应用场景中，预设保护转速值可以有多种，例如并网转速保护值、过速保护值和欠速保护值等。本发明实施例中以并网转速保护值与欠速保护值相等情况进行说明，如果预设保护转速值为并网转速保护值，则相应的处理如步骤S205。

步骤S205，当第一实测转速值小于风力发电机组的预设保护转速值时，转速监控设备输出欠速信号，执行系统中的变流系统根据该欠速信号使风力发电机组脱离电网。

其中，变流系统用于控制机组的中的风力发电机并入电网或脱离电网。欠速保护值可以是用于判断风力发电机的叶轮转速是否处于欠速状态的转速。不同类型的机组相应的欠速保护值可以不同，如，双馈机组中欠速保护值可设置为机组的并网转速保护值，如1000转/分钟；直驱机组中欠速保护值也可设置为机组的并网转速保护值，如8转/分钟等。

在实施中，可以将第一实测转速值与风力发电机组的欠速保护值进行比较，如果第一实测转速值小于欠速保护值，则转速监控设备输出欠速信号，执行系统接收到该欠速信号后，可向其中的变流系统发送脱离电网请求，变流系统可通过脱离电网请求，将机组中的风力发电机脱离电网。如果第一实测转速值大于欠速保护值，则可以不做任何处理，或者可以向变流系统发送并网请求，以使变流系统保持机组的中的风力发电机并入电网。

在实际应用中，可为控制机组脱离电网或并入电网，设置相应的硬件设备，例如并网开关等，相应地，上述步骤S205的处理可以包括：当第一实测转速值小于并网转速保护值时，转速监控设备输出欠速信号，执行系统中的变流系统的并网开关接收到欠速信号时，将其开关状态设置为分闸，以使风力发电机组脱离电网。

在实施中，如果执行系统中的变流系统的并网开关接收到欠速信号，则该并网开关将其开关状态设置为分闸，变流系统检测到并网开关分闸时，控制风力发电机组中的风力发电机脱离电网。

相应地，如果预设保护转速值为过速保护值，则相应的处理如步骤S206。

步骤S206，当该第一实测转速值大于该风力发电机组的过速保护值，转速监控设备输出过速信号，执行系统中的变桨系统控制桨叶紧急顺桨，以使风力发电机组紧急停机。

其中，变桨系统可以是通过改变风力发电机桨叶位置以实现最大风能捕获的执行机构，还可以是机组安全运行的气动刹车保障。当机组发生故障停机时，通过变桨系统控制叶片全桨叶转至顺桨位置，减少风载吸收来制动机组。过速保护值可以是用于判断风力发电机的叶轮转速是否处于过速状态的转速。不同类型的机组相应的过速保护值可以不同，如，双馈机组中过速保护值可为机组额定转速的140％，如2000转/分钟；直驱机组中过速保护值也可为机组额定转速的140％，如20转/分钟等。

在实施中，可以将第一实测转速值与风力发电机组的过速保护值进行比较，如果第一实测转速值大于风力发电机组的过速保护值，则转速监控设备生成并输出过速信号，变桨系统中的安全继电器接收到该过速信号后，可以将其变桨使能信号设置为低电平，变桨系统检测到变桨使能信号为低电平时，可控制该机组中的风力发电机的桨叶收桨至顺桨位置，这样，该机组的桨叶将停止转动，此时，工作人员可对该机组中的风力发电机进行检修。

为了防止系统中信号的抖动，可以设置相应的偏差阈值，对机组的运行状态进行控制，例如，该系统中可以预先设置多个偏差阈值，则上述步骤S205和步骤S206的处理过程分别可以为：当第一实测转速值小于风力发电机组的并网转速保护值，且二者差值的绝对值大于第一差值时，转转速监控设备输出欠速信号，执行系统中的变流系统根据该欠速信号使风力发电机组脱离电网；当该第一实测转速值大于该风力发电机组的过速保护值，且二者差值的绝对值大于第二差值时，转速监控设备输出过速信号，执行系统中的变桨系统控制桨叶紧急顺桨，以使风力发电机组紧急停机。

其中，第一差值和第二差值可以是上述设置的偏差阈值，例如，第一差值可以是并网转速保护值对应的偏差阈值，第二差值可以是过速保护值对应的偏差阈值等。

在实施中，可以将第一实测转速值分别与并网转速保护值和过速保护值进行减法计算，得到两者的差值，可将该差值的绝对值分别与第一差值和第二差值进行比较，如果第一实测转速值与并网转速保护值的差值的绝对值大于第一差值，则向机组中变流系统的并网开关发送欠速信号，该并网开关接收到欠速信号后，可以将并网开关的开关状态设置为分闸，从而使得机组的变流系统脱离电网。如果第一实测转速值与过速保护值的差值的绝对值大于第二差值，则转速监控设备向变桨系统中的安全继电器发送该过速信号，以使安全继电器将其变桨使能信号设置为低电平，变桨系统检测到变桨使能信号为低电平时，可控制该机组中的风力发电机的桨叶收桨至顺桨位置。相应的处理过程可以参见上述步骤S205和步骤S206的相关内容，在此不再赘述。

上述步骤S205～S206为实施例一中步骤S103的细化。

在执行上述实施例的方法步骤的过程中，为了保证转速监控设备获得的第一实测转速值的准确性，本实施例还增加了如下步骤(S207～S212)主控设备对转速监控设备是否发生故障进行了进一步监测。

步骤S207，该主控设备将传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号通过预设逻辑进行理论推导，得到转速脉冲信号对应的叶轮转速理论值。

其中，主控设备可以是将转速脉冲信号转换为转速理论值，并对转速监控设备是否发生故障进行监测的设备。

在实施中，技术人员可以为机组中的主控设备设置一个逻辑处理单元，用于将转速脉冲信号进行逻辑处理，得到相应的叶轮转速理论值，相应的处理方式可以包括多种，例如，转速脉冲信号可以是数字信号，这样，机组中的主控设备可以设置有数模转换单元，具体地，通过传感器得到机组叶轮的转速脉冲信号后，可以上述转速脉冲信号输入到数模转换单元中，通过数模转换单元的预设逻辑处理后，可以得到转速脉冲信号对应的模拟信号，然后，可以通过得到的模拟信号确定出叶轮转速理论值，如，机组中预先存储有模拟信号与叶轮转速理论值的对应关系，可以通过上述对应关系，查找到该模拟信号对应的叶轮转速理论值。

步骤S208，该主控设备根据叶轮转速理论值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到风力发电机的第二实测转速值。

上述步骤S208的处理过程可以参见上述实施例一中步骤S103的获取第一实测转速的相关处理过程，在此不再赘述。

步骤S209，该主控设备将第一实测转速值与第二实测转速值进行比较，得到第二比较结果。

在实施中，可以对第一实测转速值和第二实测转速值进行大小的比较，得到第二比较结果。根据第二结果可获知第一实测转速值是否偏离风力发电机的理论转速值。

步骤S210，该主控设备根据第二比较结果，确定转速监控设备是否出现故障。

在实施中，如果第一实测转速值等于第二实测转速值，则主控设备可以确定转速监控设备工作正常，未出现故障。此时，机组可以按照正常的工作流程进行工作，如果第一实测转速值不等于第二实测转速值，则表征转速监控设备可能出现故障，此时，机组中的主控设备有必要对机组的运行状态通过外加干预直接进行相应的处理操作。

以下步骤S211和S212分别给出了当第一实测转速值与第二实测转速值不相同时，主控设备对机组状态进行的相应处理操作。

步骤S211，如果第一实测转速值与第二实测转速值不相同，且二者差值的绝对值大于预定偏差阈值，则该主控设备确定转速监控设备出现故障，指示执行系统中的安全继电器将其变桨使能信号置为低电平，执行系统中的变桨系统根据低电平的变桨使能信号执行停机操作。

在实施中，可以对第一实测转速值和第二实测转速值进行大小的比较，得到两者的大小关系，并得到两者的差值的绝对值，作为第二比较结果。具体地，在得到第二比较结果后，可以将第二比较结果中的差值的绝对值与预定偏差阈值进行比较，如果第二比较结果中的差值的绝对值大于预定偏差阈值，则主控设备可以确定转速监控设备出现故障。其中，该预定偏差阈值为经验值，用于表征转速监控设备是否出现故障的衡量标准值。如果转速监控设备出现故障，则向执行系统中的安全继电器发送通知信号，指示安全继电器将其变桨使能信号设置为低电平，变桨系统检测到安全继电器中的变桨使能信号为低电平时，可以将机组中的风力发电机的桨叶收桨至顺桨位置，以使机组中的风力发电机停机。

步骤S212，如果第一实测转速值与第二实测转速值相同，或二者差值的绝对值小于或等于预定偏差阈值，则该主控设备确定转速监控设备未出现故障。

本发明实施例提供的风力发电机组的转速保护方法，在图1所示实施例的基础上，一方面，通过第一实测转速值与机组的保护转速值进行比较，根据比较结果指示机组的变流系统或者变桨系统执行相应的操作(如脱离电网或控制桨叶收桨至顺桨)，提高机组的安全性，保证机组正常运行；另一方面，通过比较第一实测转速值与第一实测转速值计算得到的理论值，确定转速监控设备是否出现故障，以对风力放电机组的运行状态进行控制，进一步提高了机组的安全性，保证机组正常运行，在最大程度上稳定机组的发电效率。

实施例三

为了详细说明本发明实施例的风力发电机组中各个设备之间的控制流程，以下结合具体的应用场景对各个设备之间的控制流程进行说明，如图4所示，其具体的处理流程可以包括以下步骤：

步骤S401，对风力发电机组进行通电，启动风力发电机组中的风力发电机进行工作。

步骤S402，安全继电器检测各个节点所处的节点状态。

其中，一个节点可以是由机组中的某一个部件或设备构成，节点状态可以多种形式表示，例如正常或异常等。

步骤S403，如果安全继电器检测到某个或多个节点的节点状态异常，则将变桨系统的变桨使能信号设置为低电平。

具体地，如果安全继电器检测到某个或多个节点的节点状态异常，则可以确定机组中相应的部件或设备出现故障，此时，可以将变桨系统的变桨使能信号设置为低电平。

步骤S404，如果执行系统中的变桨系统检测到变桨使能信号为低电平，则变桨系统执行风力发电机组的紧急停机操作，并控制桨叶收桨至顺桨。

步骤S405，如果安全继电器检测到各个节点的节点状态正常，则将变桨系统的变桨使能信号设置为高电平。

具体地，如果安全继电器检测到各个节点的节点状态正常，则可以确定风力发电机组中相应的部件或设备未出现故障，此时，可以将变桨系统的变桨使能信号设置为高电平。

步骤S406，如果执行系统中的变桨系统检测到变桨使能信号为高电平，则变桨系统接收主控设备发送的变桨指令，执行变桨操作。

步骤S407，转速监控设备周期性地获取风力发电机的第一实测转速值，将第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果。

步骤S408，当第一实测转速值小于风力发电机组的并网转速保护值，则转速监控设备将风力发电机组的变流系统的并网信号设置为低电平。

步骤S409，如果风力发电机组的变流系统检测到并网信号为低电平，则风力发电机组的变流系统脱离电网。

步骤S410，当第一实测转速值不小于风力发电机组的并网转速保护值，则转速监控设备将风力发电机组的变流系统的并网信号设置为高电平。

步骤S411，如果风力发电机组的变流系统检测到并网信号为高电平，则执行系统指示风力发电机组的变流系统并入电网。

步骤S412，如果该第一比较结果显示，该第一实测转速大于该风力发电机组的过速保护值，则执行系统将变桨系统的变桨使能信号设置为低电平，并执行上述步骤S404。

步骤S413，如果该第一比较结果显示，该第一实测转速不大于该风力发电机组的过速保护值，则执行系统将变桨系统的变桨使能信号设置为高电平，并执行上述步骤S406。

上述步骤S408～S409的处理过程还可以通过以下方式处理：当第一实测转速值小于风力发电机组的并网转速保护值，则转速监控设备确定风力发电机组出现故障，此时，转速监控设备可以指示执行系统进行紧急停机操作，风力发电机组停机后，风力发电机组可检测各个节点是否正常，如果各个节点正常，则可以执行正常通电启动风力发电机组的流程，然后，执行并网操作。

本发明实施例提供的风力发电机组的转速保护方法，转速监控设备通过获取风力发电机组的实测转速值，并将该实测转速值与机组的预设保护转速值进行比较，根据比较结果对机组进行安全保护操作，从而对风力发电机转速较为敏感的如并网系统，变桨系统等机组部分的工作状态予以控制，从而提高机组的安全性，保证机组正常运行，在最大程度上稳定机组的发电效率。

实施例四

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种风力发电机组的转速保护系统，如图5所示，该系统包括：转速监控设备510和执行系统520。

转速监控设备510用于周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值；将第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据第一比较结果输出转速故障信号；执行系统520用于根据转速故障信号对风力发电机组进行安全保护操作。

进一步地，如图6所示，在图5所示实施例的基础上，风力发电机组的预设保护转速值包括：并网转速保护值和过速保护值，并网转速保护值小于过速保护值，执行系统520包括变流系统521和变桨系统522；

转速监控设备510，用于当第一实测转速值小于并网转速保护值时，输出欠速信号；变流系统521，用于根据欠速信号使风力发电机组脱离电网；

转速监控设备510，用于当第一实测转速值大于过速保护值时，输出过速信号；变桨系统522，用于控制桨叶紧急顺桨，以使风力发电机组紧急停机。

进一步地，转速监控设备510，用于当第一实测转速值小于并网转速保护值时，输出欠速信号；变流系统521，用于当变流系统521的并网开关接收到欠速信号时，将其开关状态设置为分闸，以使风力发电机组脱离电网。

进一步地，如图7所示，在图5所示实施例的基础上，上述风力发电机组的转速保护系统还可以包括：传感器530用于监测获取风力发电机组叶轮的转速脉冲信号；转速监控设备510用于周期性地接收传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号；对获取的转速脉冲信号进行识别，计算得到相应的叶轮转速值；用于根据叶轮转速值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到风力发电机的第一实测转速值。

进一步的，如图8所示，在图7所示实施例的基础上，上述风力发电机组的转速保护系统中还可以包括：

主控设备540用于将传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号通过预设逻辑进行理论推导，得到转速脉冲信号对应的叶轮转速理论值；根据叶轮转速理论值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到风力发电机的第二实测转速值；

将第一实测转速值与第二实测转速值进行比较，得到第二比较结果；根据第二比较结果，确定转速监控设备是否出现故障。

此外，主控设备540具体还可以用于如果第一实测转速值与第二实测转速值不相同，且二者差值的绝对值大于预定偏差阈值，则确定转速监控设备出现故障；否则，确定转速监控设备未出现故障。

进一步地，主控设备540还可以用于如果确定转速监控设备出现故障，则指示执行系统520中的安全继电器将其变桨使能信号置为低电平，执行系统520中的变桨系统522根据低电平的变桨使能信号执行停机操作。

本发明实施例提供的风力发电机组的转速保护系统，通过利用机组中的转速监控设备监控获取风力发电机的实测转速值；并将该实测转速值与机组的预设保护转速值进行比较，根据比较结果对机组进行安全保护操作，从而对风力发电机转速较为敏感的如并网系统，变桨系统等机组部分的工作状态予以控制，提高机组的安全性，保证机组正常运行，在最大程度上稳定机组的发电效率。

进一步地，本实施例中，一方面，通过第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，根据比较结果指示风力发电机组的变流系统或者变桨系统执行相应的操作(如脱离电网或控制桨叶收桨至顺桨)，提高机组的安全性，保证机组正常运行；另一方面，还通过比较第一实测转速值与第一实测转速值计算得到的理论值，确定转速监控设备是否出现故障，以对风力放电机组的运行状态进行控制，进一步提高了机组的安全性，保证机组正常运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的转速保护方法，其特征在于，包括：

转速监控设备周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值，将所述第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据所述第一比较结果输出转速故障信号；

执行系统根据所述转速故障信号对所述风力发电机组进行安全保护操作；

所述转速监控设备周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值包括：

转速监控设备周期性地接收传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号；对获取的所述转速脉冲信号进行识别，计算得到相应的叶轮转速值；根据所述叶轮转速值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到所述风力发电机组的第一实测转速值；

所述方法还包括：

主控设备将所述传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号通过预设逻辑进行理论推导，得到所述转速脉冲信号对应的叶轮转速理论值；根据所述叶轮转速理论值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到所述风力发电机的第二实测转速值；将所述第一实测转速值与所述第二实测转速值进行比较，得到第二比较结果；根据所述第二比较结果，确定所述转速监控设备是否出现故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风力发电机组的预设保护转速值包括：并网转速保护值和过速保护值，所述并网转速保护值小于所述过速保护值；

当所述第一实测转速值小于所述并网转速保护值时，所述转速监控设备输出欠速信号，所述执行系统中的变流系统根据所述欠速信号使所述风力发电机组脱离电网；

当所述第一实测转速值大于所述过速保护值时，所述转速监控设备输出过速信号，所述执行系统中的变桨系统控制桨叶紧急顺桨，以使所述风力发电机组紧急停机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述第一实测转速值小于所述并网转速保护值时，所述转速监控设备输出欠速信号，所述执行系统中的变流系统根据所述欠速信号使所述风力发电机组脱离电网，包括：

当所述第一实测转速值小于所述并网转速保护值时，所述转速监控设备输出欠速信号，所述执行系统中的变流系统的并网开关接收到所述欠速信号时，将其开关状态设置为关闭，以使所述风力发电机组脱离电网。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主控设备根据所述第二比较结果，确定所述转速监控设备是否出现故障包括：

如果所述第一实测转速值与所述第二实测转速值不相同，且二者差值的绝对值大于预定偏差阈值，则所述主控设备确定所述转速监控设备出现故障；否则，所述主控设备确定所述转速监控设备未出现故障。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述主控设备确定所述转速监控设备出现故障，则指示所述执行系统中的安全继电器将其变桨使能信号置为低电平，所述执行系统中的变桨系统根据低电平的变桨使能信号执行停机操作。

6.一种风力发电机组的转速保护系统，其特征在于，包括转速监控设备和执行系统；

所述转速监控设备用于周期性地获取风力发电机组的第一实测转速值，将所述第一实测转速值与风力发电机组的预设保护转速值进行比较，获取第一比较结果，并根据所述第一比较结果输出转速故障信号；

所述执行系统用于根据所述转速故障信号对所述风力发电机组进行安全保护操作；

所述系统还包括：

传感器，用于监测获取风力发电机组叶轮的转速脉冲信号；

所述转速监控设备，用于周期性地接收传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号；对获取的所述转速脉冲信号进行识别，计算得到相应的叶轮转速值；根据所述叶轮转速值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到所述风力发电机组的第一实测转速值；

所述系统还包括：

主控设备，用于将所述传感器监测获取的风力发电机组叶轮的转速脉冲信号通过预设逻辑进行理论推导，得到所述转速脉冲信号对应的叶轮转速理论值；第二实测转速获取模块，用于根据所述叶轮转速理论值，以及风力发电机组中叶轮与风力发电机之间的转速转换关系，得到所述风力发电机的第二实测转速值；

将所述第一实测转速值与所述第二实测转速值进行比较，得到第二比较结果；故障确定模块，用于根据所述第二比较结果，确定所述转速监控设备是否出现故障。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述风力发电机组的预设保护转速值包括：并网转速保护值和过速保护值，所述并网转速保护值小于所述过速保护值，所述执行系统包括变流系统和变桨系统；

所述转速监控设备，用于当所述第一实测转速值小于所述并网转速保护值时，输出欠速信号；所述变流系统，用于根据所述欠速信号使所述风力发电机组脱离电网；

所述转速监控设备，用于当所述第一实测转速值大于所述过速保护值时，输出过速信号；所述变桨系统，用于控制桨叶紧急顺桨，以使所述风力发电机组紧急停机。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述转速监控设备，用于当所述第一实测转速值小于所述并网转速保护值时，输出欠速信号；所述变流系统，用于当所述变流系统中的并网开关接收到所述欠速信号时，将其开关状态设置为关闭，以使所述风力发电机组脱离电网。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主控设备用于：如果所述第一实测转速值与所述第二实测转速值不相同，且二者差值的绝对值大于预定偏差阈值，则确定所述转速监控设备出现故障；否则，确定所述转速监控设备未出现故障。

10.根据权利要求6或9所述的系统，其特征在于，所述主控设备还用于：如果确定所述转速监控设备出现故障，则指示所述执行系统中的安全继电器将其变桨使能信号置为低电平，所述执行系统中的变桨系统根据低电平的变桨使能信号执行停机操作。