CN110374802A - 一种风电机组ets保护装置及逻辑设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法，属于风电机组逻辑设计领域。本发明包括用于检测风电机组ETS触发信号的测点群，其结构特点在于：还包括风电机组ETS保护装置前置器、风电机组ETS机柜、风电机组ETS试验装置、通信线缆和交流电源；所述测点群与风电机组ETS保护装置前置器通过通信线缆连接，所述风电机组ETS保护装置前置器与风电机组ETS机柜通过通信线缆连接，所述风电机组ETS试验装置安装在风电机组ETS机柜内，所述风电机组ETS机柜与交流电源连接。

Description

一种风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法
技术领域
本发明涉及一种风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法，属于风电机组逻辑设计领域。
背景技术
近年来，全球可再生能源利用年增长率达到25％.可再生能源的利用将以电力行业为主导，非水力可再生能源的发电比例将扩大两倍。据统计，2030年可再生能源的消费将超过22亿t油当量。风能发电作为除水力发电外技术最成熟的一种可再生能源发电，其装机容量占整个可再生能源发电装机总容量的绝大部分。
风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。
设备复杂的风电机组快速发展的同时，风电机组的监控确还处在开发阶段，对目前监控的背景简单介绍如下：
“监控(Supervisory Control)”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。
组态软件已经在一些对监控要求“高、精、尖”的领域应用。简单介绍下组态，组态软件能够实现对自动化过程和装备的监视和控制。它能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令等等。
组态软件，上位机软件的一种。组态软件<＝上位机软件。又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。
组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。
风电机组设备庞大、结构复杂、安全隐患繁多，并且安全隐患原因多种多样，近年来多次发生风电机组倒塔等事故，因此急需一种风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法来保护风电机组。
有鉴于此，在申请号为201510838752.X的专利文献中公开了SIL3在DCS系统中的控制方法，目前还没有针对风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法开展相关研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该风电机组ETS保护装置，包括用于检测风电机组ETS触发信号的测点群，其结构特点在于：还包括风电机组ETS保护装置前置器、风电机组ETS机柜、风电机组ETS试验装置、通信线缆和交流电源；所述测点群与风电机组ETS保护装置前置器通过通信线缆连接，所述风电机组ETS保护装置前置器与风电机组ETS机柜通过通信线缆连接，所述风电机组ETS试验装置安装在风电机组ETS机柜内，所述风电机组ETS机柜与交流电源连接。
进一步地，所述测点群位于风电机组ETS保护装置前置器的前方。
进一步地，所述测点群与风电机组ETS保护装置前置器的数据均输入风电机组ETS机柜。
进一步地，所述风电机组ETS机柜安装于风电场电子间内。
进一步地，所述风电机组ETS机柜同电气保护柜布局在一排。
进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法。
进一步地，通信线缆为软接线、硬接线的两种接线冗余设计，使得保护更加可靠。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，其特点在于：所述逻辑设计方法如下：
步骤一、风电机组的故障触发作测点群中的测点；
步骤二、测点群中的故障信号测点将信号传输至风电机组ETS保护装置前置器；
步骤三、风电机组ETS保护装置前置器将信号通过通信线缆传输至风电机组ETS机柜；
步骤四、风电机组ETS机柜将测点群中同类测点通过三取二判断信号为“真”；
步骤五、风电机组ETS机柜触发逻辑出口；
步骤六、当测点群中故障信号复归后才能再次启动风电机组并网发电。
进一步地，所述步骤五中，逻辑出口为：
(一)风电机组叶片(三只)快速顺浆至90°位置；
(二)同时风电机组发电机跳闸，脱离电网；
(三)同时风电机组偏航至对风的方向。
进一步地，通过风电机组ETS试验装置来试验风电机组ETS保护装置的性能是否处于良好备用状态；应用了双通道设计(开关打至“试验位置1”时，只有“试验1通道”联通；开关打至“试验位置2”时，只有“试验2通道”联通；当开关打至“正常位置”时，两通道都联通，有且只有两通道都联通时逻辑出口才能触发。)，允许重要信号在线试验。
进一步地，试验前，将试验开关打至“试验”位置，逐步触发测点群中故障信号(模拟信号)，验证风电机组ETS机柜中各信号灯亮；试验后，将所有测点群中故障信号(虚拟信号)复归，复位逻辑出口，将试验开关打至“正常”位置。
进一步地，风电机组ETS试验装置每年进行一次试验，确保风电机组ETS保护装置动作正常。
相比现有技术，本发明具有以下优点：
1、结构完善、系统紧凑，实用性强，适合风电行业使用，具备可操作性，实践证明是一种很好的方法。
2、具备科学性，能满足危及情况时保护风电机组的要求。
3、具有灵敏度高、计算速度快、结果直观形象等优点。
4、可操作性强，在考虑科学性的基础上，指标有理有据，原始数据方便获取，具备可操作性。
5、可比性强。
6、向导性强，量化统计，可以为科学研究提供数据。
7、具有广泛适用性。
附图说明
图1是本发明实施例的风电机组ETS保护装置的示意图。
图2是本发明实施例的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法示意图。
图中：测点群 1、风电机组ETS保护装置前置器 2、风电机组ETS机柜 3、风电机组ETS试验装置 4、通信线缆 5、交流电源 6。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图2所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的风电机组ETS保护装置，包括用于检测风电机组ETS触发信号的测点群1、风电机组ETS保护装置前置器2、风电机组ETS机柜3、风电机组ETS试验装置4、通信线缆5和交流电源6。
本实施例中的所述测点群1位于风电机组ETS保护装置前置器2的前方，所述测点群1与风电机组ETS保护装置前置器2通过通信线缆5连接，所述风电机组ETS保护装置前置器2与风电机组ETS机柜3通过通信线缆5连接，所述风电机组ETS试验装置4安装在风电机组ETS机柜3内，所述风电机组ETS机柜3与交流电源6连接，所述测点群1与风电机组ETS保护装置前置器2的数据均输入风电机组ETS机柜3，所述风电机组ETS机柜3安装于风电场电子间内，所述风电机组ETS机柜3同电气保护柜布局在一排。
本实施例中的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，如下：
步骤一、风电机组的故障触发作测点群1中的测点；
步骤二、测点群1中的故障信号测点将信号传输至风电机组ETS保护装置前置器2；
步骤三、风电机组ETS保护装置前置器2将信号通过通信线缆5传输至风电机组ETS机柜3；
步骤四、风电机组ETS机柜3将测点群1中同类测点通过三取二判断信号为“真”；
步骤五、风电机组ETS机柜3触发逻辑出口；
步骤六、当测点群1中故障信号复归后才能再次启动风电机组并网发电。
所述步骤五中，逻辑出口为：
(一)风电机组叶片(三只)快速顺浆至90°位置；
(二)同时风电机组发电机跳闸，脱离电网；
(三)同时风电机组偏航至对风的方向。
本实施例中，通过风电机组ETS试验装置4来试验风电机组ETS保护装置的性能是否处于良好备用状态；应用了双通道设计开关打至“试验位置1”时，只有“试验1通道”联通；开关打至“试验位置2”时，只有“试验2通道”联通；当开关打至“正常位置”时，两通道都联通，有且只有两通道都联通时逻辑出口才能触发。，允许重要信号在线试验。
本实施例中，本实施例中的试验前，将试验开关打至“试验”位置，逐步触发测点群1中故障信号模拟信号，验证风电机组ETS机柜3中各信号灯亮；试验后，将所有测点群1中故障信号虚拟信号复归，复位逻辑出口，将试验开关打至“正常”位置。
本实施例中的风电机组ETS试验装置4每年进行一次试验，确保风电机组ETS保护装置动作正常。
本实施例中的风电机组ETS保护装置的目的：
当风电机组运行异常，风电机组控制系统无法控制风电机组运行在正常范围内时，为防止损害风电机组，风电机组ETS保护装置使风电机组跳闸，风电机组快速顺浆。
本实施例中的风电机组ETS保护装置的功能：
风电机组ETS保护装置的功能为监视风电机组的某些参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统将提供如下功能：
1)在危险工作状态下，对风电机组提供跳闸逻辑。
2)在危险工作状态下，对风电机组提供顺浆逻辑。
3)当风电机组启动条件确定时，在集控室中手动做风电机组复位工作。
表1 本实施例中的风电机组ETS保护装置使用环境技术参数
使用环境要求 运行温度 运输温度 运行湿度
单位 ℃ ℃ ％
数值 0～55 -25～70 15～95
表2 本实施例中的风电机组ETS保护装置电源技术参数
电源 电压范围 频率范围
单位 V Hz
数值 210～240 45～63
本实施例中的风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法，动作过程如下：
1)风电机组的故障触发测点群1中的测点。
2)测点群1中的故障信号测点将信号传输至风电机组ETS保护装置前置器2。
3)风电机组ETS保护装置前置器2通过将信号通过通信线缆5传输至风电机组ETS机柜3。
4)风电机组ETS机柜3将测点群1中同类测点通过三取二判断信号为“真”。
5)风电机组ETS机柜3触发逻辑出口。
6)逻辑出口为：
(1)风电机组叶片(三只)快速顺浆至90度位置。
(2)同时风电机组发电机跳闸，脱离电网。
(3)同时风电机组偏航至对风的方向。
本实施例中的风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法的动作过程结束。
本实施例中的风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法，试验过程如下：
(1)风电机组ETS保护装置通过风电机组ETS试验装置4来试验风电机组ETS保护装置的性能是否处于良好备用状态。
(2)应用了双通道设计(开关打至“试验位置1”时，只有“试验1通道”联通；开关打至“试验位置2”时，只有“试验2通道”联通；当开关打至“正常位置”时，两通道都联通，有且只有两通道都联通时逻辑出口才能触发)。
(3)允许重要信号在线试验。
(4)按下“进入试验”功能键。
(5)按下“确认”键，进入试验。
(6)按下要试验的功能键(比如超速110功能键)。
(7)按下“通道1”或者“通道2”选择试验通道。
(8)触发测点群1中超速110故障信号(模拟信号)。
(9)风电机组ETS机柜3中超速110信号灯亮。
(10)试验后，将测点群1中超速110故障信号(虚拟信号)复归。
(11)试验完成。
(12)将试验开关打至“正常”位置。
本实施例中的风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法的试验过程结束。
综上所述,本实施例中的风电机组ETS保护装置及逻辑设计方法具有以下优点：
1、结构完善、系统紧凑，实用性强，适合风电行业使用，具备可操作性，实践证明是一种很好的方法。
2、具备科学性，能满足危及情况时保护风电机组的要求。
3、具有灵敏度高、计算速度快、结果直观形象等优点。
4、可操作性强，在考虑科学性的基础上，指标有理有据，原始数据方便获取，具备可操作性。
5、可比性强。
6、向导性强，量化统计，可以为科学研究提供数据。
7、具有广泛适用性。
表3 风电机组ETS保护试验卡
通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风电机组ETS保护装置，包括用于检测风电机组ETS触发信号的测点群（1），其特征在于：还包括风电机组ETS保护装置前置器（2）、风电机组ETS机柜（3）、风电机组ETS试验装置（4）、通信线缆（5）和交流电源（6）；所述测点群（1）与风电机组ETS保护装置前置器（2）通过通信线缆（5）连接，所述风电机组ETS保护装置前置器（2）与风电机组ETS机柜（3）通过通信线缆（5）连接，所述风电机组ETS试验装置（4）安装在风电机组ETS机柜（3）内，所述风电机组ETS机柜（3）与交流电源（6）连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组ETS保护装置，其特征在于：所述测点群（1）位于风电机组ETS保护装置前置器（2）的前方。
3.根据权利要求1所述的风电机组ETS保护装置，其特征在于：所述测点群（1）与风电机组ETS保护装置前置器（2）的数据均输入风电机组ETS机柜（3）。
4.根据权利要求1所述的风电机组ETS保护装置，其特征在于：所述风电机组ETS机柜（3）安装于风电场电子间内。
5.根据权利要求1所述的风电机组ETS保护装置，其特征在于：所述风电机组ETS机柜（3）同电气保护柜布局在一排。
6.一种如权利要求1-5中任意一项权利要求所述的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，其特征在于：所述逻辑设计方法如下：
步骤一、风电机组的故障触发作测点群（1）中的测点；
步骤二、测点群（1）中的故障信号测点将信号传输至风电机组ETS保护装置前置器（2）；
步骤三、风电机组ETS保护装置前置器（2）将信号通过通信线缆（5）传输至风电机组ETS机柜（3）；
步骤四、风电机组ETS机柜（3）将测点群（1）中同类测点通过三取二判断信号为“真”；
步骤五、风电机组ETS机柜（3）触发逻辑出口；
步骤六、当测点群（1）中故障信号复归后才能再次启动风电机组并网发电。
7.根据权利要求6所述的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，其特征在于：所述步骤五中，逻辑出口为：
（一）风电机组叶片快速顺浆至90°位置；
（二）同时风电机组发电机跳闸，脱离电网；
（三）同时风电机组偏航至对风的方向。
8.根据权利要求6所述的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，其特征在于：通过风电机组ETS试验装置（4）来试验风电机组ETS保护装置的性能是否处于良好备用状态；应用了双通道设计，允许重要信号在线试验。
9.根据权利要求6所述的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，其特征在于：试验前，将试验开关打至“试验”位置，逐步触发测点群（1）中故障信号，验证风电机组ETS机柜（3）中各信号灯亮；试验后，将所有测点群（1）中故障信号复归，复位逻辑出口，将试验开关打至“正常”位置。
10.根据权利要求6所述的风电机组ETS保护装置的逻辑设计方法，其特征在于：风电机组ETS试验装置（4）每年进行一次试验，确保风电机组ETS保护装置动作正常。
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