CN113623147B - 一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，包括以下步骤：在对接近开关的位置进行标定时，使变桨系统在不同的叶片转速下从0‑90°运转，获取接近开关的最小触发角度A'和和最大离开角度B'；设置接近开关触发故障异常角度范围为大于B'+C'，或小于A'‑C'，C'为校准值；设置接近开关未触发故障异常角度范围为大于(A'+B')/2‑t×Vmax且小于(A'+B')/2+t×Vmax，t为接近开关故障触发程序执行周期，Vmax为变桨系统工作时叶片的最大转速；触发故障、未触发故障的异常角度范围，对接近开关触发故障进行判断。本发明在可接受的误差范围内，能够准确识别出来桨叶角度异常，同时减少误报故障的频率。

Description

一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法。
背景技术
在风力发电机组的生产过程中，在车间调试时，会对接近开关的位置进行标定，在调整好接近开关和其触发装置后，变桨系统会从0°到92°到-2°旋转一圈后，通过程序保存下接近开关触发角度A(即触发信号上升沿时的位置)和离开的角度B(即触发信号下降沿的位置)。在车间完成对接近开关位置的标定后，当风力发电机组安装到风电场进行风力发电的运行过程中，会通过接近开关实际触发和未触发的位置，结合A和B的标定角度来判断接近开关触发是否出现异常，以此来与电机编码器或旋转变压器的角度相互校验，判断桨叶角度是否异常。
但是，在现有技术中，接近开关是用于与变桨电机旋变或编码器做位置校验的，并非使用其校正角度，使用的是一种利用周围磁场变化触发的、触发精度较低的传感器。同时，车间在进行接近开关位置标定时，一般是采用一个固定的叶片转速(比如0.8°/s)进行标定，而叶片转速的变化会进一步对接近开关的触发造成影响，接近开关触发上升沿和下降沿的位置会随叶片转速的变化发生改变。
风力发电机组实际运行时，因为在风场风速实时变化的情况下，叶片转速并不是一个固定值；并且接近开关的触发精度较低，就会造成当接近开关撞块以不同速度经过接近开关时，接近开关的触发角度存在较大偏差，从而导致接近开关存在误触发的可能。使用现有技术，仅仅通过接近开关的标定位置来确定接近开关位置是否发生偏移，判断桨叶角度是否异常，就会经常性的误触发故障报错。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，以解决现有技术中存在的变桨系统接近开关会经常性的误触发故障报错的技术问题。
本发明采用的技术方案是，一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，在第一种可实现方式中，包括以下步骤：
在对接近开关的位置进行标定时，使变桨系统在不同的叶片转速下从0-90°运转，获取多组接近开关的触发角度和离开角度；
将多组接近开关的触发角度和离开角度分别按角度值大小进行比较，获取最小触发角度和和最大离开角度；
根据最小触发角度和最大离开角度计算接近开关触发故障异常角度范围；
根据最小触发角度、最大离开角度，以及接近开关故障触发程序执行周期、叶片最大转速计算接近开关未触发故障异常角度范围；
根据接近开关触发故障异常角度范围、接近开关未触发故障异常角度范围，对接近开关触发故障进行判断。
结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，接近开关触发故障异常角度范围为：
大于B'+C'，或小于A'-C'；其中，A'表示最小触发角度，B'表示最大离开角度，C'为校准值。
结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，C'为2°。
结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，接近开关未触发故障异常角度范围为：
大于(A'+B')/2-t×Vmax且小于(A'+B')/2+t×Vmax；其中，A'表示最小触发角度，B'表示最大离开角度，t表示接近开关故障触发程序执行周期，Vmax表示变桨系统工作时叶片的最大转速。
结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，接近开关故障触发程序执行周期为5-20毫秒。
结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，不同的叶片转速包括：2°/s、3°/s、4°/s、5°/s或6°/s。
由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
具备较好的容错能力，在可接受的误差范围内能够准确识别出来桨叶角度异常，同时减少误报故障的频率；实现既能够检测出桨叶角度有异常，也不会经常性的误报故障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的判断方法流程图；
图2为本发明实施例的接近开关触发正常范围和未触发故障范围区间示意图；
图3为本发明实施例的接近开关出现触发判断空档示意图；
图4为本发明实施例的接近开关触发故障范围过窄示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例
本实施例提供了一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、在对接近开关的位置进行标定时，使变桨系统在不同的叶片转速下从0-90°运转，获取多组接近开关的触发角度和离开角度
车间对风力发电机组调试的过程中、在对接近开关的位置进行标定时，根据在实际风场中、风力发电机组较为常用的转速，分别设置叶片的转速；在具体的实施方式中，优选的，叶片转速可设为2°/s、3°/s、4°/s、5°/s或6°/s。使变桨系统分别在上述的多种叶片转速下从0-90°运转，在每一种叶片转速下都会有一组接近开关的触发角度A和离开角度B，记录下多组接近开关的触发角度和离开角度。
在具体的实施方式中，记录接近开关的DI信号从低电平到高电平的跳变作为接近开关的标定触发角度A，记录接近开关的DI信号从高电平到低电平的跳变作为接近开关的标定离开角度B。
S2、根据多组接近开关的触发角度和离开角度，获取最小的触发角度和和最大的离开角度
在具体的实施方式中，将多组接近开关的触发角度和离开角度分别进行大小比较，记录下最小触发角度和A'和最大离开角度B'。
S3、根据接近开关的最小触发角度和最大离开角度设置接近开关触发故障异常角度范围
在本实施例中，设置接近开关触发故障异常角度范围如下：
<A'-C'或>B'+C' (1)
上式(1)表示的范围是：小于最小触发角度与校准值之差，或者大于最大离开角度与校准值之和。在上式(1)中，A'表示接近开关的最小触发角度，B'表示接近开关的最大离开角度；即接近开关触发角度在A'-C'～B'+C'内，都属于正常范围，超出该范围触发接近开关则判断为异常触发故障；C'为校准值，因各风力发电机组的主轴不同，C'根据不同的风力发电机组机型确定，比如对于5MW的风力发电机组，C'可取2°。
S4、根据接近开关的最小触发角度、最大离开角度和接近开关故障触发程序执行周期、叶片最大转速设置接近开关未触发故障异常角度范围
在具体的实施方式中，设置接近开关未触发故障异常角度范围如下：
(A'+B')/2±t×Vmax (2)
上式(1)表示的范围是：在(A'+B')/2-t×Vmax与(A'+B')/2+t×Vmax之间，即大于(A'+B')/2-t×Vmax且小于(A'+B')/2+t×Vmax。在上式(2)中，A'表示接近开关的最小触发角度，B'表示接近开关的最大离开角度，t表示接近开关故障触发程序执行周期，Vmax表示变桨系统工作时叶片的最大转速；即接近开关如果在该角度范围内始终未触发，则报出接近开关未触发故障。在具体的实施方式中，t取值范围为5-20毫秒；Vmax为一角速度值，t×Vmax的结果为一角度，该角度不小于接近开关故障触发程序可以识别到的最小角度。
以下对本实施例工作原理进行详细说明：
如图2所示，从触发故障逻辑角度来看，合理的故障触发逻辑应能保证：接近开关的触发角度A和离开角度B的范围，能够覆盖由于叶片转速不同可能导致的接近开关触发位置误差，同时还要能够覆盖驱动器扫描一个周期内可识别的最小角度。
图3表示的是一种接近开关出现触发判断空档的问题，通过将接近开关的触发逻辑作如下设置：触发故障异常角度范围为<A'-C'或>B'+C'，即可解决该问题。
图4表示的是一种接近开关未触发故障范围过窄、由于驱动器程序周期原因经常性出现误报的问题，通过将接近开关的触发逻辑作如下设置：未触发故障异常角度范围为(A'+B')/2±t×Vmax，即可解决该问题。
以下结合图2,用某一机型的风力发电机组，其接近开关未触发故障异常角度的控制逻辑进行说明：
计算接近开关未触发故障异常角度，85°：(#11.52+#11.55)/2±0.1°，即85°档块的中间位置，一直未触发，则报故障；其中0.1°为t×Vmax得到的角度值；
计算接近开关未触发故障异常角度，3°：(#11.58+#11.61)/2±0.1°，即3°档块的中间位置；一直未触发，则报故障；其中0.1°为t×Vmax得到的角度值。
本实施例提供的技术方法，提出了风电机组变桨系统接近开关触发故障的判断方法，还提出了接近开关触发故障的控制逻辑，具备较好的容错能力，在可接受的误差范围内能够准确识别出来桨叶角度异常，同时减少误报故障的频率；实现既能够检测出桨叶角度有异常，也不会经常性的误报故障。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
在对接近开关的位置进行标定时，使变桨系统在不同的叶片转速下从0-90°运转，获取多组接近开关的触发角度和离开角度；
将多组接近开关的触发角度和离开角度分别按角度值大小进行比较，获取最小触发角度和和最大离开角度；
根据所述最小触发角度和最大离开角度计算接近开关触发故障异常角度范围；
根据所述最小触发角度、最大离开角度，以及接近开关故障触发程序执行周期、叶片最大转速计算接近开关未触发故障异常角度范围；
根据所述接近开关触发故障异常角度范围、接近开关未触发故障异常角度范围，对接近开关触发故障进行判断；
所述接近开关触发故障异常角度范围为：大于B'+C'，或小于A'-C'；其中，A'表示最小触发角度，B'表示最大离开角度，C'为校准值；
所述接近开关未触发故障异常角度范围为：大于(A'+B')/2-t×Vmax且小于(A'+B')/2+t×Vmax；其中，A'表示最小触发角度，B'表示最大离开角度，t表示接近开关故障触发程序执行周期，Vmax表示变桨系统工作时叶片的最大转速。
2.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，其特征在于，C'为2°。
3.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，其特征在于，所述接近开关故障触发程序执行周期为5-20毫秒。
4.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统接近开关触发故障判断方法，其特征在于，所述不同的叶片转速包括：2°/s、3°/s、4°/s、5°/s或6°/s。
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