CN112727677A - 一种智能偏航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能偏航系统，包括电网调度模块，数控面板，通信模块，数据采集模块，总控PLC，报警模块，减震模块，变频器，偏航电机，所述电网调度模块与通信模块信号交互连接，所述通信模块与所述数控面板信号交互连接，所述通信模块与数据采集模块信号连接，所述通信模块与总控PLC信号交互连接，所述总控PLC与变频器信号交互连接，采用变频器驱动偏航系统还可以实现偏航的调速运行，变频器偏航系统的动态调节，响应速度快，速度变化的调整，提高风电机组偏航系统的精准度，使风电机组能够达到更好的控制效果，并能在风电机组偏航动作启动和停止状态时对偏航电机冲击电流起到缓冲作用，使风电机组使用更稳定，提高风电机组的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种智能偏航系统。
背景技术
风力发电机组偏航解缆传统控制领域：由于风向具有波动性和随机性，当风向变化时，需要机舱根据风向变化不停的对风，当机舱旋转到一定角度后，就会引起塔筒内的电缆扭转。这种电缆虽然属于柔性电缆，但是也有极限扭转角度，所以在到达极限角度时，就需要风电机组自动偏航解缆，否则会发生严重电力事故。在传统风电机组控制系统中，到达电缆扭转极限角度时，机组必须停机，然后通过控制偏航模块旋转机舱将柔性电缆恢复至原来顺直状态；
现有的风电机组的偏航系统基本采用接触器将电网和偏航电机接通，并通过调相实现换向，在大风情况下制动力不足，机舱出现滑移，反作用到偏航驱动器抱闸，导致抱闸刹车片磨损加剧，加速使其失效，甚至出现滑仓断裂的情况，一些部件受损严重无法修复，只能进行更换，每年因风电机组故障所花费的人力物力都高，为此，提出一种智能偏航系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能偏航系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能偏航系统，包括电网调度模块，数控面板，通信模块，数据采集模块，总控PLC，报警模块，减震模块，变频器，偏航电机，所述电网调度模块与通信模块信号交互连接，所述通信模块与所述数控面板信号交互连接，所述通信模块与数据采集模块信号连接，所述通信模块与总控PLC信号交互连接，所述数控面板与所述总控PLC信号交互连接，所述总控PLC与变频器信号交互连接，所述变频器分别连接顺时针偏航模块和逆时针偏航模块，所述偏航电机与变频器连接，所述顺时针偏航模块和逆时针偏航模块与偏航电机信号连接，所述偏航电机连接报警模块，所述变频器与所述报警模块连接，所述报警模块与所述总控PLC信号交互连接，所述减震模块连接所述变频器；
所述电网调度模块包括数据存储模块，实时数据模块，数据预测模块，计划指令模块，所述数据存储模块包括计算系统和大数据运算平台，实时数据模块用于为数据采集模块和电网调度模块提供数据，数据预测模块用于计算当前实时数据并根据运算程序得出的数据推测，计划指令模块用于为电网调度模块制定的计划；
所述电网调度模块用于对数据采集模块收集的关于发电机组的风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，通过通信模块传输至数据存储模块之后的数据进行分析，然后对比其它实时数据，根据数据存储模块的数据做出预测，制定发电计划的指令，然后通过通信模块发送至总控PLC，总控PLC对发电计划作出详细生产计划，并根据生产状态进行调整；
所述数控面板模块包括手动输入模块和指令输入模块，指令输入模块为预设程序，按下对应按键直接将运行程序发送至总控PLC；
所述手动输入模块用于搭配可视化LCD操作面板，具有变频器的参数设定、多行显示变频器状态、直觉式操作参数设定、自定参数群组功能，方便对总控PLC进行快速操作；
所述变频器根据总控PLC的信号指令控制偏航电机使顺时针偏航模块和逆时针偏航模块达到顺时针偏航和逆时针偏航；
所述偏航电机的偏航动作顺序为：在变频器正常状态下，当接收到偏航动作信号时，首先打开偏航电机制动抱闸，检查偏航电机状态是否存在短路现象；在负载状态正常条件下，驱动偏航电机运转；当偏航信号停止时，变频器停止驱动偏航电机运转；偏航电机停止后，偏航电机制动抱闸闭合，偏航结束；
所述报警模块对变频器的温度和故障与偏航电机的温度和故障进行监测，当变频器的温度和偏航电机的温度超过预警温度和出现故障时，所述报警模块发出警报并对总控PLC发出信号，总控PLC控制报警模块的警报关闭。
作为本技术方案的进一步优选的：当风向改变需要偏航时，由所述主控PLC输出顺时针和逆时针偏航动作信号，变频器通过识别接收到的偏航动作信号类型，来控制偏航电机的正转和反转，实现顺时针和逆时针的偏航。
作为本技术方案的进一步优选的：所述变频器驱动偏航系统实现偏航的调速运行，变频器偏航系统的动态调节，响应速度快，速度变化的调整。
作为本技术方案的进一步优选的：当负载出现明显波动时，所述变频器将提供最佳的转矩响应，借由磁场控制方式，将偏航电机速度波动降到最低，并抑制震动，在定速运转时，会由负载功率自动计算最佳的电压值供应给负载。
作为本技术方案的进一步优选的：在瞬间断电时，所述总控PLC控制偏航电机通过操作减速至停车，在电源回复时，追速起动。
作为本技术方案的进一步优选的：所述变频器与偏航电机之间成闭环控制，在偏航电机与变频器的温度较高时和发生异常频率时，变频器检测到本身和偏航电机发生故障，所述变频器会切断输出并向报警模块输出故障报警信号，所述报警模块将信号传导至总控PLC内。
作为本技术方案的进一步优选的：所述总控PLC与所述变频器之间为相互连接，所述在总控PLC对变频器发出操作指令之后，所述变频器将信号返回给所述总控PLC。
作为本技术方案的进一步优选的：所述数据采集模块在风电场内收集风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，并对电缆的对绕缆圈数进行记录。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用变频器驱动偏航系统还可以实现偏航的调速运行，变频器偏航系统的动态调节，响应速度快，速度变化的调整，提高风电机组偏航系统的精准度，使风电机组能够达到更好的控制效果，并能在风电机组偏航动作启动和停止状态时对偏航电机冲击电流起到缓冲作用，使风电机组使用更稳定，提高风电机组的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种智能偏航系统，包括电网调度模块，数控面板，通信模块，数据采集模块，总控PLC，报警模块，减震模块，变频器，偏航电机，电网调度模块与通信模块信号交互连接，通信模块与数控面板信号交互连接，通信模块与数据采集模块信号连接，通信模块与总控PLC信号交互连接，数控面板与总控PLC信号交互连接，总控PLC与变频器信号交互连接，变频器分别连接顺时针偏航模块和逆时针偏航模块，偏航电机与变频器连接，顺时针偏航模块和逆时针偏航模块与偏航电机信号连接，偏航电机连接报警模块，变频器与报警模块连接，报警模块与总控PLC信号交互连接，减震模块连接变频器；
电网调度模块包括数据存储模块，实时数据模块，数据预测模块，计划指令模块，数据存储模块包括计算系统和大数据运算平台，实时数据模块用于为数据采集模块和电网调度模块提供数据，数据预测模块用于计算当前实时数据并根据运算程序得出的数据推测，计划指令模块用于为电网调度模块制定的计划；
电网调度模块用于对数据采集模块收集的关于发电机组的风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，通过通信模块传输至数据存储模块之后的数据进行分析，然后对比其它实时数据，根据数据存储模块的数据做出预测，制定发电计划的指令，然后通过通信模块发送至总控PLC，总控PLC对发电计划作出详细生产计划，并根据生产状态进行调整；
数控面板模块包括手动输入模块和指令输入模块，指令输入模块为预设程序，按下对应按键直接将运行程序发送至总控PLC；
手动输入模块用于搭配可视化LCD操作面板，具有变频器的参数设定、多行显示变频器状态、直觉式操作参数设定、自定参数群组功能，方便对总控PLC进行快速操作；
变频器根据总控PLC的信号指令控制偏航电机使顺时针偏航模块和逆时针偏航模块达到顺时针偏航和逆时针偏航；
偏航电机的偏航动作顺序为：在变频器正常状态下，当接收到偏航动作信号时，首先打开偏航电机制动抱闸，检查偏航电机状态是否存在短路现象；在负载状态正常条件下，驱动偏航电机运转；当偏航信号停止时，变频器停止驱动偏航电机运转；偏航电机停止后，偏航电机制动抱闸闭合，偏航结束；
报警模块对变频器的温度和故障与偏航电机的温度和故障进行监测，当变频器的温度和偏航电机的温度超过预警温度和出现故障时，报警模块发出警报并对总控PLC发出信号，总控PLC控制报警模块的警报关闭。
本实施例中，具体的：当风向改变需要偏航时，由主控PLC输出顺时针和逆时针偏航动作信号，变频器通过识别接收到的偏航动作信号类型，来控制偏航电机的正转和反转，实现顺时针和逆时针的偏航；变频器能够根据总控PLC的信号指令控制偏航电机使顺时针偏航模块和逆时针偏航模块达到顺时针偏航和逆时针偏航，更便捷的进行偏航工作。
本实施例中，具体的：变频器驱动偏航系统实现偏航的调速运行，变频器偏航系统的动态调节，响应速度快，速度变化的调整，进而能够提高风电机组偏航系统的精准度，使风电机组能够达到更好的控制效果。
本实施例中，具体的：当负载出现明显波动时，变频器将提供最佳的转矩响应，借由磁场控制方式，将偏航电机速度波动降到最低，并抑制震动，在定速运转时，会由负载功率自动计算最佳的电压值供应给负载。
本实施例中，具体的：在瞬间断电时，总控PLC控制偏航电机通过操作减速至停车，在电源回复时，追速起动，能够节省启动时产生扭力所需的电力能源。
本实施例中，具体的：变频器与偏航电机之间成闭环控制，在偏航电机与变频器的温度较高时和发生异常频率时，变频器检测到本身和偏航电机发生故障，变频器会切断输出并向报警模块输出故障报警信号，报警模块将信号传导至总控PLC内。
本实施例中，具体的：总控PLC与变频器之间为相互连接，在总控PLC对变频器发出操作指令之后，变频器将信号返回给总控PLC，总控PLC对发电计划作出详细生产计划，并根据生产状态进行调整，更便捷的进行偏航工作。
本实施例中，具体的：数据采集模块在风电场内收集风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，并对电缆的对绕缆圈数进行记录。
工作原理或者结构原理，使用时，电网调度模块对数据采集模块收集的关于发电机组的风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，通过通信模块传输至数据存储模块之后的数据进行分析，然后对比其它实时数据，制定发电计划的指令，然后通过通信模块发送至总控PLC，总控PLC对发电计划作出详细生产计划，并根据生产状态进行调整，变频器能够根据总控PLC的信号指令控制偏航电机使顺时针偏航模块和逆时针偏航模块达到顺时针偏航和逆时针偏航，更便捷的进行偏航工作，手动输入模块搭配可视化LCD操作面板，具有进行变频器的参数设定、可多行显示变频器状态、直觉式操作参数设定、自定参数群组等功能，方便对总控PLC进行快速操作；当风向改变需要偏航时，由主控PLC输出顺时针和逆时针偏航动作信号，变频器通过识别接收到的偏航动作信号类型，来控制偏航电机的正转和反转，进而实现顺时针和逆时针的偏航。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种智能偏航系统，包括电网调度模块，数控面板，通信模块，数据采集模块，总控PLC，报警模块，减震模块，变频器，偏航电机，其特征在于：所述电网调度模块与通信模块信号交互连接，所述通信模块与所述数控面板信号交互连接，所述通信模块与数据采集模块信号连接，所述通信模块与总控PLC信号交互连接，所述数控面板与所述总控PLC信号交互连接，所述总控PLC与变频器信号交互连接，所述变频器分别连接顺时针偏航模块和逆时针偏航模块，所述偏航电机与变频器连接，所述顺时针偏航模块和逆时针偏航模块与偏航电机信号连接，所述偏航电机连接报警模块，所述变频器与所述报警模块连接，所述报警模块与所述总控PLC信号交互连接，所述减震模块连接所述变频器；
所述电网调度模块包括数据存储模块，实时数据模块，数据预测模块，计划指令模块，所述数据存储模块包括计算系统和大数据运算平台，实时数据模块用于为数据采集模块和电网调度模块提供数据，数据预测模块用于计算当前实时数据并根据运算程序得出的数据推测，计划指令模块用于为电网调度模块制定的计划；
所述电网调度模块用于对数据采集模块收集的关于发电机组的风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，通过通信模块传输至数据存储模块之后的数据进行分析，然后对比其它实时数据，根据数据存储模块的数据做出预测，制定发电计划的指令，然后通过通信模块发送至总控PLC，总控PLC对发电计划作出详细生产计划，并根据生产状态进行调整；
所述数控面板模块包括手动输入模块和指令输入模块，指令输入模块为预设程序，按下对应按键直接将运行程序发送至总控PLC；
所述手动输入模块用于搭配可视化LCD操作面板，具有变频器的参数设定、多行显示变频器状态、直觉式操作参数设定、自定参数群组功能，方便对总控PLC进行快速操作；
所述变频器根据总控PLC的信号指令控制偏航电机使顺时针偏航模块和逆时针偏航模块达到顺时针偏航和逆时针偏航；
所述偏航电机的偏航动作顺序为：在变频器正常状态下，当接收到偏航动作信号时，首先打开偏航电机制动抱闸，检查偏航电机状态是否存在短路现象；在负载状态正常条件下，驱动偏航电机运转；当偏航信号停止时，变频器停止驱动偏航电机运转；偏航电机停止后，偏航电机制动抱闸闭合，偏航结束；
所述报警模块对变频器的温度和故障与偏航电机的温度和故障进行监测，当变频器的温度和偏航电机的温度超过预警温度和出现故障时，所述报警模块发出警报并对总控PLC发出信号，总控PLC控制报警模块的警报关闭。
2.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：当风向改变需要偏航时，由所述主控PLC输出顺时针和逆时针偏航动作信号，变频器通过识别接收到的偏航动作信号类型，来控制偏航电机的正转和反转，实现顺时针和逆时针的偏航。
3.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：所述变频器驱动偏航系统实现偏航的调速运行，变频器偏航系统的动态调节，响应速度快，速度变化的调整。
4.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：当负载出现明显波动时，所述变频器将提供最佳的转矩响应，借由磁场控制方式，将偏航电机速度波动降到最低，并抑制震动，在定速运转时，会由负载功率自动计算最佳的电压值供应给负载。
5.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：在瞬间断电时，所述总控PLC控制偏航电机通过操作减速至停车，在电源回复时，追速起动。
6.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：所述变频器与偏航电机之间成闭环控制，在偏航电机与变频器的温度较高时和发生异常频率时，变频器检测到本身和偏航电机发生故障，所述变频器会切断输出并向报警模块输出故障报警信号，所述报警模块将信号传导至总控PLC内。
7.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：所述总控PLC与所述变频器之间为相互连接，所述在总控PLC对变频器发出操作指令之后，所述变频器将信号返回给所述总控PLC。
8.根据权利要求1所述的一种智能偏航系统，其特征在于：所述数据采集模块在风电场内收集风速、风向、对风角度、电缆扭缆角度、有功功率和无功功率的数据，并对电缆的对绕缆圈数进行记录。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210430 |
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