CN111577554A - 一种风电机组安全链保护系统 - Google Patents

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CN111577554A CN202010526274.XA CN202010526274A CN111577554A CN 111577554 A CN111577554 A CN 111577554A CN 202010526274 A CN202010526274 A CN 202010526274A CN 111577554 A CN111577554 A CN 111577554A
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郭辰
张立英
刘鑫
蔡安民
贾蓉
李家川
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Abstract

本发明公开了一种风电机组安全链保护系统，第一与门电路的输入端与第一检测器的输出端、第二检测器的输出端、第四检测器的输出端及第五检测器的输出端相连接，第一与门电路的输出端及第三检测器的输出端与第二与门电路的输入端相连接，第二与门电路的输出端与变频器安全系统的控制端相连接；第三与门电路的输入端与第三检测器的输出端及风电机组安全链中塔底急停按钮、机舱急停按钮、振动开关、扭缆开关及Profibus_ok Plc急停要求信号输入端相连接，第三与门电路的输出端与变桨系统的控制端及偏航系统使能信号端相连接，该系统能够确保风电机组在紧急情况下安全停机。

Description

一种风电机组安全链保护系统
技术领域
本发明属于风力发电领域，涉及一种风电机组安全链保护系统。
背景技术
风力发电机组控制系统的安全可靠性，不仅关系到风力发电机组能否正常发电，甚至影响到风电场长期安全可靠运行。大型风力发电机组通过控制系统的安全设计，采取必要的手段，尽量提高控制系统的可靠性，使系统尽量不出故障或少出故障，并在故障出现后以最快的速度修复系统，使之恢复正常工作。
对于风电机组保护系统，分为三个保护等级，如图1所示。
第一级为正常保护等级(正常停机)，当发生此类事件时风电机组执行正常停机程序；第二级为快速保护等级(快速停机)，当发生此类事件时系统执行快速停机程序；第三级为紧急保护等级(紧急停机)，当发生此类事件时系统启动紧急停机程序。其中，第一级和第二级保护发生后若检测到系统恢复正常可以自动启动风电机组(自复位)，但若发生第三级保护事件，系统不能自动启动，必须进行手动复位安全链回路，方能重新启动系统。
紧急保护等级即为安全链系统保护。风电机组安全链是独立于计算机系统的软硬件保护措施，在设计中采用反逻辑设计，将可能对风力机组造成严重损害的故障节点串联成一个回路。一旦其中一个节点动作，将引起整条回路断电，机组进入紧急停机过程，并使主控系统和变流系统处于闭锁状态。如果故障节点得不到恢复，整个机组的正常的运行操作都不能实现。同时，安全链也是整个机组的最后一道保护，它处于机组的软件保护之后。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种风电机组安全链保护系统，该系统能够确保风电机组在紧急情况下安全停机。
为达到上述目的，本发明所述的风电机组安全链保护系统包括第一与门电路、第二与门电路、第三与门电路、变频器安全系统、变桨系统的控制端、偏航系统使能信号端、用于检测叶轮是否超速的第一检测器、用于检测发电机是否超速的第二检测器、用于检测发电机组是否进入紧急停机状态的第三检测器、用于检测变桨变频器OK信号的第四检测器及风电机组安全链中看门狗开关状态的第五检测器，其中，第一与门电路的输入端与第一检测器的输出端、第二检测器的输出端、第四检测器的输出端及第五检测器的输出端相连接，第一与门电路的输出端及第三检测器的输出端与第二与门电路的输入端相连接，第二与门电路的输出端与变频器安全系统的控制端相连接；
第三与门电路的输入端与第三检测器的输出端及风电机组安全链中塔底急停按钮、机舱急停按钮、振动开关、扭缆开关及Profibus_ok Plc急停要求信号输入端相连接，第三与门电路的输出端与变桨系统的控制端及偏航系统使能信号端相连接。
还包括与用于对第一与门电路及第三与门电路进行复位的复位系统。
复位系统包括第四与门电路、塔底复位按钮、软件复位信号输入端及机舱复位按钮，其中，第四与门电路的输入端与塔底复位按钮、软件复位信号输入端及机舱复位按钮相连接，第四与门电路的输出端与第一与门电路的复位端及第三与门电路的复位端相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的风电机组安全链保护系统在具体操作时，通过判断风电机组安全链中各部件的状态，通过与门电路进行与运算，并根据运算结果控制变频器安全系统、变桨系统及偏航系统，进而确保风电机组在紧急情况下安全停机，结构简单，操作方便，实用性极强。
附图说明
图1为风电机组安全链的结构示意图；
图2为变桨系统安全链的结构示意图；
图3为本发明中复位系统的结构示意图；
图4为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
1、风电机组安全链
参考图1，风电机组安全链包括紧急停机按钮(塔底主控制柜和机舱控制柜)、叶轮超速模块、发电机超速模块、扭缆开关、来自变桨系统安全链的信号、振动开关、看门狗开关、到变桨系统的安全链信号、到偏航控制器安全链信号及总线OK信号。
安全链系统中各单元的节点串联成一个回路，任意一个节点动作，都将引起整个回路断电。如出现发电机超速故障，此时超速故障节点迅速由闭合变为断开，整机安全链回路失电，机组进入紧急停机状态，并引起主控系统安全连、变流系统安全连、偏航系统安全连和变桨安全链失电闭锁。
2、变桨系统安全链
参考图2，变桨系统通过每个变桨柜中K4继电器的触点来影响主控系统的安全链，而主控系统的安全链是通过每个变桨柜中的K7继电器的线圈来影响变桨系统，变桨系统安全链与主控系统的安全链相互独立而又相互影响。
在工作时，当主控系统的安全链上一个节点动作断开时，安全链到变桨的继电器115K3线圈失电，其触点断开，每个变桨柜中的K7继电器的线圈失电触点断开，变桨系统进入到紧急停机的模式，迅速90°顺桨。当变桨系统出现故障(如变桨变频器OK信号丢失、90度限位开关动作等)时，变桨系统切断K4继电器上的电源，K4继电器的触点断开，使来安全链自变桨的继电器115K7线圈失电，其触点断开，主控系统的整个安全链也断开。同时，安全链到变桨的继电器115K3线圈失电，其触点断开，每个变桨柜中的K7继电器的线圈失电触点断开，变桨系统中没有出现故障的叶片的控制系统进入到紧急停机模式，迅速90°顺桨，使安全链环环相扣，能最大限度的对机组起到保护作用。
参考图4，本发明所述的风电机组安全链保护系统包括第一与门电路FB1、第二与门电路FB2、第三与门电路FB3、变频器安全系统、变桨系统的控制端、偏航系统使能信号端、用于检测叶轮是否超速的第一检测器、用于检测发电机是否超速的第二检测器、用于检测发电机组是否进入紧急停机状态的第三检测器、用于检测变桨变频器OK信号的第四检测器及风电机组安全链中看门狗开关状态的第五检测器，其中，第一与门电路FB1的输入端与第一检测器的输出端、第二检测器的输出端、第四检测器的输出端及第五检测器的输出端相连接，第一与门电路FB1的输出端及第三检测器的输出端与第二与门电路FB2的输入端相连接，第二与门电路FB2的输出端与变频器安全系统的控制端相连接；第三与门电路FB3的输入端与第三检测器的输出端及风电机组安全链中塔底急停按钮、机舱急停按钮、振动开关、扭缆开关及Profibus_ok Plc急停要求信号输入端相连接，第三与门电路FB3的输出端与变桨系统的控制端及偏航系统使能信号端相连接。当第二与门电路FB2输出高电平时，则控制变频器安全系统启动停机；当第三与门电路FB2输出高电平时，则控制偏航系统，使其不偏航，同时控制变桨系统收桨停机。
参考图3，本发明还包括与用于对第一与门电路FB1及第三与门电路FB3进行复位的复位系统，复位系统包括第四与门电路FB4、塔底复位按钮1K1、软件复位信号输入端1K3及机舱复位按钮1K2，其中，第四与门电路FB4的输入端与塔底复位按钮1K1、软件复位信号输入端1K3及机舱复位按钮1K2相连接，第四与门电路FB4的输出端与第一与门电路FB1的复位端及第三与门电路FB3的复位端相连接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种风电机组安全链保护系统，其特征在于，包括第一与门电路(FB1)、第二与门电路(FB2)、第三与门电路(FB3)、变频器安全系统、变桨系统的控制端、偏航系统使能信号端、用于检测叶轮是否超速的第一检测器、用于检测发电机是否超速的第二检测器、用于检测发电机组是否进入紧急停机状态的第三检测器、用于检测变桨变频器OK信号的第四检测器及风电机组安全链中看门狗开关状态的第五检测器，其中，第一与门电路(FB1)的输入端与第一检测器的输出端、第二检测器的输出端、第四检测器的输出端及第五检测器的输出端相连接，第一与门电路(FB1)的输出端及第三检测器的输出端与第二与门电路(FB2)的输入端相连接，第二与门电路(FB2)的输出端与变频器安全系统的控制端相连接；
第三与门电路(FB3)的输入端与第三检测器的输出端及风电机组安全链中塔底急停按钮、机舱急停按钮、振动开关、扭缆开关及Profibus_ok Plc急停要求信号输入端相连接，第三与门电路(FB3)的输出端与变桨系统的控制端及偏航系统使能信号端相连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组安全链保护系统，其特征在于，还包括与用于对第一与门电路(FB1)及第三与门电路(FB3)进行复位的复位系统。
3.根据权利要求2所述的风电机组安全链保护系统，其特征在于，复位系统包括第四与门电路(FB4)、塔底复位按钮(1K1)、软件复位信号输入端(1K3)及机舱复位按钮(1K2)，其中，第四与门电路(FB4)的输入端与塔底复位按钮(1K1)、软件复位信号输入端(1K3)及机舱复位按钮(1K2)相连接，第四与门电路(FB4)的输出端与第一与门电路(FB1)的复位端及第三与门电路(FB3)的复位端相连接。
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