CN113653597A - 一种风力发电机组过速自动保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组过速自动保护电路，包括转速检测模块，用于检测叶轮和发电机的转速，包括叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置；转速监控模块，通过接收叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置的信号进而监控叶轮和发电机的转速，并根据设定值在不同转速下发出不同命令至中间动作继电器，将主控PLC正常工作状态中间继电器的反馈触点串联到中间继电器动作回路。本发明当主控PLC失效无法控制和变桨系统故障无法收桨，机组发生过速的紧急情况，机组能够自动执行偏航命令，使机组偏离主风向，确保机组完全背离主风向。若风向发生突变，机组叶轮转速再次升高至危险值，此保护电路亦可再次启动，执行保护动作。

Description

一种风力发电机组过速自动保护电路
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组过速自动保护电路。
背景技术
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。
风力发电机组进行发电时，都要保证输出电频率恒定。这无论对于风机并网发电还是风光互补发电都非常必要。要保证风电的频率恒定，一种方式就是保证发电机的恒定转速，即恒速恒频的运行方式，因为发电机由风力机经过传动装置进行驱动运转，所以这种方式无疑要恒定风力机的转速，这种方式会影响到风能的转换效率；另一种方式就是发电机转速随风速变化，通过其它的手段保证输出电能的频率恒定，即变速恒频运行。
风力发电机组常规的过速保护是由主控PLC和机组安全链判断机组状态，当触发故障条件时，进行紧急收桨动作。
但是现有技术缺少一种在常规保护的基础上，设计一套机组自动偏航保护系统，使得当主控PLC失效无法控制和变桨系统故障无法收桨，机组发生过速的紧急情况，机组能够自动执行偏航命令，使机组偏离主风向，并实施检测机组叶轮转速，直至机组转速降低至安全阈值后继续偏航90度，确保机组完全背离主风向的技术，因此本文提供一种风力发电机组过速自动保护电路予以解决。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种风力发电机组过速自动保护电路，用于解决上述存在的问题。
本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供一种风力发电机组过速自动保护电路，包括
转速检测模块，用于检测叶轮和发电机的转速，包括叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置；
转速监控模块，通过接收叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置的信号进而监控叶轮和发电机的转速，并根据设定值在不同转速下发出不同命令至中间动作继电器，将主控PLC正常工作状态中间继电器的反馈触点串联到中间继电器动作回路；
过速模块，用根据转速监控模块监测的数据判断输出高电平或在延时N秒后停止输出高电平，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
更进一步的，述转速监控模块包括叶轮转速监控模块和发电机转速监控模块。
更进一步的，所述叶轮转速监控模块实时接收叶轮转速信号，用于判断叶轮转速是否超过设定阈值。
更进一步的，若判断叶轮转速超过阈值，则控制过速模块输出高电平，控制继电器吸合，同时打开偏航制动器压力半释放和偏航电机的电磁刹车。
更进一步的，若判断叶轮转速小于阈值，则控制过速模块延时N秒后停止输出高电平，控制继电器断开，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
更进一步的，所述发电机转速监控模块实时接收发电机转速信号，用于判断发电机转速是否超过设定阈值。
更进一步的，判断发电机转速超过设定阈值，则控制过速模块输出高电平，此时判断主控PLC正常工作反馈中间继电器是否断开，如果断开则控制继电器吸合，偏航驱动系统得电，机组开始偏航。
更进一步的，判断发电机转速小于设定阈值，则控制过速模块延时N秒后停止输出高电平，控制继电器断开，保护动作结束，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
本发明的有益效果为：
本发明在常规保护的基础上，设计一套机组自动偏航保护系统，当主控PLC失效无法控制和变桨系统故障无法收桨，机组发生过速的紧急情况，机组能够自动执行偏航命令，使机组偏离主风向，并实施检测机组叶轮转速，直至机组转速降低至安全阈值后继续偏航90度，确保机组完全背离主风向。若风向发生突变，机组叶轮转速再次升高至危险值，此保护电路亦可再次启动，执行保护动作，具有很强的市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种风力发电机组过速自动保护电路的原理框图；
图2是一种风力发电机组过速自动保护电路原理图的左半部分；
图3是一种风力发电机组过速自动保护电路原理图的右半部分；
图4是本发明实施例偏航驱动系统电路原理图的左半部分；
图5是本发明实施例偏航驱动系统电路原理图的右半部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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1
本实施例公开了如图1所示的一种风力发电机组过速自动保护电路，包括
转速检测模块，用于检测叶轮和发电机的转速，包括叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置；
转速监控模块，通过接收叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置的信号进而监控叶轮和发电机的转速，并根据设定值在不同转速下发出不同命令至中间动作继电器，将主控PLC正常工作状态中间继电器的反馈触点串联到中间继电器动作回路；
过速模块，用根据转速监控模块监测的数据判断输出高电平或在延时N秒后停止输出高电平，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
本实施例中，只有当PLC故障时，此备用保护控制才能动作，以此减少因电磁干扰而频繁误触发偏航保护控制。
实施例2
本实施例对的一种风力发电机组过速自动保护电路使用进行说明，参照图2和图3所示，272U2叶轮转速监控模块实时接收272S1叶轮转速信号，判断叶轮转速是否超过设定阈值，若超过阈值，则272U2过速模块15号口输出高电平，控制272K3继电器吸合，打开偏航制动器压力半释放和偏航电机的电磁刹车，为紧急偏航做准备。
本实施例中，当转速小于设定阈值后，272U2过速模块15号口延时N秒(根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间)停止输出高电平，控制272K3继电器断开。
本实施例中，272U6发电机转速监控模块实时接收272S2发电机转速信号，判断发电机转速是否超过设定阈值，若超过阈值，则272U6过速模块15号口输出高电平，此时判断主控PLC正常工作反馈中间继电器是否断开，如果断开则控制272K7继电器吸合，偏航驱动系统(其电路原理图如图4和5所示)得电，机组开始偏航。
本实施例中，当转速小于设定阈值后，272U6过速模块15号口延时N秒(根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间)停止输出高电平，控制272K7继电器断开，保护动作结束。
综上，本发明在常规保护的基础上，设计一套机组自动偏航保护系统，当主控PLC失效无法控制和变桨系统故障无法收桨，机组发生过速的紧急情况，机组能够自动执行偏航命令，使机组偏离主风向，并实施检测机组叶轮转速，直至机组转速降低至安全阈值后继续偏航90度，确保机组完全背离主风向。若风向发生突变，机组叶轮转速再次升高至危险值，此保护电路亦可再次启动，执行保护动作，具有很强的市场应用前景。
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精神和范围。

Claims (8)

1.一种风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，包括
转速检测模块，用于检测叶轮和发电机的转速，包括叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置；
转速监控模块，通过接收叶轮转速检测装置和发电机转速检测装置的信号进而监控叶轮和发电机的转速，并根据设定值在不同转速下发出不同命令至中间动作继电器，将主控PLC正常工作状态中间继电器的反馈触点串联到中间继电器动作回路；
过速模块，用根据转速监控模块监测的数据判断输出高电平或在延时N秒后停止输出高电平，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，所述转速监控模块包括叶轮转速监控模块和发电机转速监控模块。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，所述叶轮转速监控模块实时接收叶轮转速信号，用于判断叶轮转速是否超过设定阈值。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，若判断叶轮转速超过阈值，则控制过速模块输出高电平，控制继电器吸合，同时打开偏航制动器压力半释放和偏航电机的电磁刹车。
5.根据权利要求3所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，若判断叶轮转速小于阈值，则控制过速模块延时N秒后停止输出高电平，控制继电器断开，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
6.根据权利要求2所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，所述发电机转速监控模块实时接收发电机转速信号，用于判断发电机转速是否超过设定阈值。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，判断发电机转速超过设定阈值，则控制过速模块输出高电平，此时判断主控PLC正常工作反馈中间继电器是否断开，如果断开则控制继电器吸合，偏航驱动系统得电，机组开始偏航。
8.根据权利要求6所述的风力发电机组过速自动保护电路，其特征在于，判断发电机转速小于设定阈值，则控制过速模块延时N秒后停止输出高电平，控制继电器断开，保护动作结束，其中N是根据偏航速度计算偏航90度所需要的时间。
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