CN107701372B - 一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法，包括步骤：1)确定机组运行状态；2)在机组的运行状态由启动状态或并网状态向停机状态切换时，若变桨执行器正常，机组将按照设定的变桨速率收桨，收桨过程中若出现一支或多支桨叶收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，将认为变桨执行器失效；3)主控发送紧急顺桨命令，若变桨系统还有收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，主控报出变桨执行器故障提醒现场运维人员对此进行关注，确保故障修复后再进行启机；4)若变桨系统确认失效，机组将根据失效情况自动偏离主风向。本发明可有效降低变桨执行器失效时机组的运行载荷，提高机组的可靠性和安全性。

Description

一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法。
背景技术
风能作为一种环境友好型能源，目前已被广泛的开发利用，随着风电机组装机规模的不断增长，对机组运行的安全性和可靠性要求也越来越高。变桨系统作为机组捕获风能的执行机构，其运行的稳定性，关系到机组的发电能力以及安全性能。在机组正常运行中，若发生故障或人为停机时，变桨系统会进行收桨以降低机组载荷，从而对机组进行保护，但若此时变桨执行器发生故障，出现不收桨、收桨不到位或收桨过慢情况，轻者会导致机组触发超速故障，重者会导致发电机损坏、叶片折断、机组飞车，更甚者会导致倒塔。当前机组控制策略中，没有将该种情形考虑进去或考虑不充分，机组的运行存在安全隐患，因此急需一种针对该情形下的机组自我保护控制策略。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法，可有效降低变桨执行器失效时机组的运行载荷，提高机组的可靠性和安全性。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法，包括以下步骤：
1)确定机组运行状态
根据机组的转速、桨叶角度及运行模式信息，确定机组运行状态，运行状态分为：停机、启动、并网；
2)预判断变桨执行器是否失效
在机组的运行状态由启动状态或并网状态向停机状态切换时，若变桨执行器正常，机组将按照设定的变桨速率收桨，收桨过程中若出现一支或多支桨叶收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，将认为变桨执行器失效；其中，收桨速率过慢是指实际收桨速率小于设定收桨速率，收桨不到位是指最终收桨位置与设定位置有偏差，不收桨是指桨叶位置未发生变化；
3)启动变桨急停机制
若变桨执行器失效，机组的主控将发送紧急顺桨命令，即EFC命令，若变桨系统还有收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，主控报出变桨执行器故障以提醒现场运维人员对此进行关注，确保故障修复后再进行启机，以保证机组运行安全；
4)偏离主风向
若变桨系统确认失效，机组将进入紧急偏航模式，根据失效情况自动偏离主风向，以降低机组运行载荷，确保机组安全；其具体情况如下：
4.1)若一只桨叶失效，机组将偏离主风向至少A度；
4.2)若两只桨叶失效，机组将偏离主风向至少B度；
4.3)若三只桨叶失效，机组将偏离主风向至少C度；
其中，A、B和C为针对不同失效情况经过严格载荷计算与仿真验证得到的最小安全偏离主风向角度，且A≤B≤C≤90。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明控制方法充分考虑变桨执行器失效发生的条件，并能在变桨执行器失效情况下有效消减机组的运行载荷，实现对机组的安全保护，避免变桨执行器失效时叶片折断、发电机损坏、机组倒塔等事故的出现。
附图说明
图1为变桨执行器失效情况框图。
图2为本发明控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例所提供的变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法，包括以下步骤：
1)确定机组运行状态
根据机组的转速、桨叶角度及运行模式等信息，确定机组运行状态，运行状态分为：停机、启动、并网。
2)预判断变桨执行器是否失效
在机组的运行状态由启动状态或并网状态向停机状态切换时，若变桨执行器正常，机组将按照设定的变桨速率收桨，收桨过程中若出现一支或多支桨叶收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，将认为变桨执行器失效；其中，收桨速率过慢是指实际收桨速率远远小于设定收桨速率，收桨不到位是指最终收桨位置与设定位置有偏差，不收桨是指桨叶位置未发生变化。
3)启动变桨急停机制
若变桨执行器失效，机组的主控将发送紧急顺桨命令，即EFC命令，若变桨系统还有收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，主控报出变桨执行器故障(需手动复位)以提醒现场运维人员对此进行关注，确保故障修复后再进行启机，以保证机组运行安全。
4)偏离主风向
若变桨系统确认失效，机组将进入紧急偏航模式，根据失效情况自动偏离主风向，以降低机组运行载荷，确保机组安全；其具体情况如下：
4.1)若一只桨叶失效，机组将偏离主风向至少A度；
4.2)若两只桨叶失效，机组将偏离主风向至少B度；
4.3)若三只桨叶失效，机组将偏离主风向至少C度；
其中，A、B和C为针对不同失效情况经过严格载荷计算与仿真验证得到的最小安全偏离主风向角度，且A≤B≤C≤90。
综上所述，本发明控制方法充分考虑了变桨执行器失效发生的条件，并能在变桨执行器失效情况下有效消减机组的运行载荷，实现对机组的安全保护，从而有效避免变桨执行器失效时叶片折断、发电机损坏、机组倒塔等事故的出现，具有实际的应用前景，值得推广。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种变桨执行器失效下的风力发电机组自我保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定机组运行状态
根据机组的转速、桨叶角度及运行模式信息，确定机组运行状态，运行状态分为：停机、启动、并网；
2)预判断变桨执行器是否失效
在机组的运行状态由启动状态或并网状态向停机状态切换时，若变桨执行器正常，机组将按照设定的变桨速率收桨，收桨过程中若出现一支或多支桨叶收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，将认为变桨执行器失效；其中，收桨速率过慢是指实际收桨速率小于设定收桨速率，收桨不到位是指最终收桨位置与设定位置有偏差，不收桨是指桨叶位置未发生变化；
3)启动变桨急停机制
若变桨执行器失效，机组的主控将发送紧急顺桨命令，即EFC命令，若变桨系统还有收桨过慢、收桨不到位或不收桨的情况，主控报出变桨执行器故障以提醒现场运维人员对此进行关注，确保故障修复后再进行启机，以保证机组运行安全；
4)偏离主风向
若变桨系统确认失效，机组将进入紧急偏航模式，根据失效情况自动偏离主风向，以降低机组运行载荷，确保机组安全；其具体情况如下：
4.1)若一只桨叶失效，机组将偏离主风向至少A度；
4.2)若两只桨叶失效，机组将偏离主风向至少B度；
4.3)若三只桨叶失效，机组将偏离主风向至少C度；
其中，A、B和C为针对不同失效情况经过严格载荷计算与仿真验证得到的最小安全偏离主风向角度，且A≤B≤C≤90。
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