CN117267048A - 一种风电机组智能化应急偏航保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电机组智能化应急偏航保护方法，涉及风电机组应急保护领域，旨在解决现有技术中在自动系统失灵情况下缺少应急手段的问题，采用的技术方案是，加装独立偏航控制系统和手动偏航控制系统，在主控系统失效的情况下，能够通过独立偏航控制系统独立控制风电机组偏航，在独立偏航控制系统也失效的情况下，还能够通过手动控制系统直接手动控制偏航，大幅提高了故障下的应急安全保障。对于故障的应对更加全面，从而进一步提高设备的安全性；且通过多级应急系统的响应，可对故障进行初步的检测筛选，从而大幅提高了后续的检修维护效率。

Description

一种风电机组智能化应急偏航保护方法

技术领域

本发明涉及风电机组应急保护领域，具体为一种风电机组智能化应急偏航保护方法。

背景技术

在风电机组出现变桨后备电源损坏、叶片卡桨等意外情况发生时，会导致机组出现飞车的风险。当风电机组出现严重超速飞车情况时，如不及时降低叶轮转速会导致机组出现倒塔的毁灭性损失。为降低机组飞车情况出现后造成严重损失的概率，急需一种有效的保护方案。

中国专利CN201410359178.5公开了一种防止风力发电机组飞车的方法，采用的技术方案是，通过桨距角判定是否有飞车风险，若有飞车风险，则通过检测风轮转速的加速度，判断偏航方向进行偏航。

中国专利CN201810171876.0公开了一种防飞车控制方法和装置、风力发电机组，采用的技术方案是，确认风力发电机组的刹车系统是否已失效；若刹车系统已失效，则根据当前风向角计算初始侧风位置，使风力发电机组的偏航系统根据初始侧风位置执行侧风操作；对侧风过程中采集的风向数据进行长周期滤波处理，得到平均风向角，及对风向数据进行短周期滤波处理，得到瞬时风向角；根据平均风向角和瞬时风向角，判断风向是否发生突变；若风向发生突变，则根据平均风向角计算更新的侧风位置，并使偏航系统根据更新的侧风位置执行侧风操作。

上述两个现有技术虽然均能通过偏航方法对风电机组进行保护，但均依赖于风电系统的总控制系统，若总控制系统失效，缺少必要的应急手段。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的在总控制系统失效的情况下缺少应急手段的问题，本发明公开了一种风电机组智能化应急偏航保护方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，检测当前风电机组的转速，若超过设定值，判断高转速维持时间，若超过设定时间，则判定为超速，启动偏航系统，避免事故进一步扩大；

步骤2，启动偏航系统后，先判定风向与机舱两侧夹角，将夹角较小的一侧定为偏航方向，再根据风向确定偏航角度，防止机舱与风向垂直；

步骤3，通过控制装置控制启动偏航系统，同步打开超速风电机组的偏航系统，此操作能够通过控制系统远程同步控制所有需偏航的风电机组，操作简便效率高，控制装置通过传感器检测机舱的旋转情况，若机舱在设定时间旋转至设定角度，则判定系统正常；若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则判定主控系统异常，执行步骤4，以在紧急时刻应急；

步骤4，控制装置启动独立偏航系统，每套独立偏航系统单独控制一套风电机组的偏航系统，独立偏航系统无法控制其他风电机组，只能先确定需要偏航的风电机组，再单独开启，控制装置通过传感器检测机舱的旋转情况，若机舱在设定时间旋转至设定角度，则判定独立偏航系统正常；若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则判定独立偏航异常，执行步骤5；

步骤5，控制装置通过警报报警，告知工作人员系统异常，工装人员手动启动偏航系统，使风电机组偏航，手动偏航系统是在主控的自动系统全部失效时的应急措施。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，通过风向标判定当前风向，根据当前机舱朝向，计算叶片向两个方向旋转至与风向平行分别需旋转的角度，将较小角度的一侧定为旋转方向，需旋转角度定为旋转角度，每台风电机组现场配备有偏航自控装置，风电机组的偏航自控装置将该方向与角度信息传送总控制平台。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则检测当前该风电机组在设定时间内的角度变化，若发生改变，但未到达设定角度，且仍在旋转，说明风电机组的偏转平台出现故障，偏转速度较慢，则标记该风电机组，并通知维护人员；若发生改变，但未到达设定角度且不再旋转，说明偏转参数错误，则启动独立偏航控制系统，修改偏转参数，测试其是否会继续旋转，若会发生旋转，则通过修正参数，使机舱偏航至正确角度，若不会发生偏转，则通知维护人员；若检测当前该风电机组在设定时间内未发生角度变化，则通知维护人员。

作为本发明的一种优选技术方案，所述对于通过独立偏航控制系统无法正确偏航的风电机组，维护人员通过现场手动启动偏航系统偏航。

作为本发明的一种优选技术方案，手动启动偏航系统的风电机组，风电机组的偏航自控装置根据在先回传的偏航数据启动偏航系统偏航。

作为本发明的一种优选技术方案，若手动启动偏航系统的风电机组后，该风电机组进行了正确偏航，则判定为通讯系统发生故障，主控系统与风电机组的偏航自控装置之间无法建立正常通讯，维护人员后续维护过程中可重点检修通讯系统；若风电机组未正确偏航，则判定为风电系统的偏航自控装置出现故障，维护人员后续维护过程中可重点检修风电系统的偏航自控装置。

作为本发明的一种优选技术方案，在风电机组未正确偏航时，需对传感器与偏航系统均进行维护。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括应急手控系统，此系统可通过人工手控直接控制偏航系统的运转，在通过偏航自控装置的内置程序仍然无法启动偏航系统时，可通过应急手控系统人工直接控制偏航系统的电机通断电，进行人工偏航。

本发明的有益效果：本发明通过设置独立偏航控制系统和手动偏航控制系统，能够在偏航总控制系统无法实现风电机组偏航时，应急启动，使风电机组偏航，以降低飞车带来更大的危险隐患。而手动偏航控制又分为了手动启动自动偏航和纯手动控制旋转两种，手动启动自动偏航用于应对通讯系统故障带来的偏航故障问题，而纯手动控制旋转用于应对偏航系统自身系统故障带来的无法偏航，对于故障的应对更加全面，从而进一步提高设备的安全性；且通过多级应急系统的响应，可对故障进行初步的检测筛选，从而大幅提高了后续的检修维护效率。

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地介绍。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为本发明原理示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种风电机组智能化应急偏航保护方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，检测当前风电机组的转速，若超过1990rpm，且超过3s，则判定为超速，启动偏航系统，并开启声光报警；

步骤2，启动偏航系统后，通过风向标判定当前风向，根据当前机舱朝向，计算叶片向两个方向旋转至与风向平行分别需旋转的角度，将较小角度的一侧定为旋转方向，需旋转角度定为旋转角度；风电机组的偏航自控装置将该方向与角度信息传送总控制平台；

步骤3，通过控制装置控制启动偏航系统，同步打开超速风电机组的偏航系统，输出偏航电机刹车打开信号、左/右偏航动作信号，控制机组最快达到测风90度；随后偏航电机刹车打开信号、左/右偏航动作信号停止输出，1s延迟后智能偏航系统自动触发信号停止输出，控制装置通过传感器检测机舱的旋转情况，若机舱在设定时间旋转至设定角度，则判定系统正常；若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则检测当前该风电机组在设定时间内的角度变化，若发生改变，但未到达设定角度，且仍在旋转，则标记该风电机组，并通知维护人员；若发生改变，但未到达设定角度且不再旋转，则启动独立偏航控制系统，修改偏转参数，测试其是否会继续旋转，若会发生旋转，则通过修正参数，使机舱偏航至正确角度，若不会发生偏转，则通知维护人员；若检测当前该风电机组在设定时间内未发生角度变化，则通知维护人员，执行步骤4；

步骤4，控制装置启动独立偏航系统，每套独立偏航系统单独控制一台风电机组的偏航系统，控制装置通过传感器检测机舱的旋转情况，若机舱在设定时间旋转至设定角度，则判定独立偏航系统正常；若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则判定独立偏航异常，执行步骤5；

步骤5，控制装置通过警报报警，告知工作人员系统异常，工装人员手动启动偏航系统，风电机组的偏航自控装置根据在先回传的偏航数据启动偏航系统偏航，使风电机组偏航。

若手动启动偏航系统的风电机组后，该风电机组进行了正确偏航，则判定为通讯系统发生故障，维护人员后续维护过程中可重点检修通讯系统；若风电机组未正确偏航，则判定为风电系统的偏航自控装置出现故障，维护人员后续维护过程中可重点检修风电系统的偏航自控装置。

在风电机组未正确偏航时，需对传感器与偏航系统均进行维护。

还包括应急手控系统，此系统可通过人工手控直接控制偏航系统的运转，在通过偏航自控装置的内置程序仍然无法启动偏航系统时，可通过应急手控系统人工直接控制偏航系统的电机通断电，进行人工偏航。

当机组发生异常超速时，各系统均有可能发生故障，导致保护系统失效，将以上内容进行系统性融合，根据不同应用权限、判别条件、超速后机组状态诊断，启动不同方式应急偏航方式，使机舱时刻保持偏离风向90度位置，同时提供有效手动偏航操作。除手动操作外，其他所有方式均应考虑风向夹角问题，偏航方向始终向小角度方向运行。主要的启动流程如下：

主控系统增加侧风90°功能逻辑，指令优先执行；

增加独立于主控的应急偏航系统，进行侧风90°偏航。该指令在主控系统失效的情况下执行；

加装一套手动强制偏航硬件回路，当自动偏航系统失效时，进行手动操作，完成侧风90°偏航。

上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，检测当前风电机组的转速，若超过设定值，判断高转速维持时间，若超过设定时间，则判定为超速，启动偏航系统；

步骤2，启动偏航系统后，先判定风向与机舱两侧夹角，将夹角较小的一侧定为偏航方向，再根据风向确定偏航角度；

步骤3，通过控制装置控制启动偏航系统，同步打开超速风电机组的偏航系统，控制装置通过传感器检测机舱的旋转情况，若机舱在设定时间旋转至设定角度，则判定系统正常；若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则判定主控系统异常，执行步骤4；

步骤4，控制装置启动独立偏航系统，每套独立偏航系统单独控制一台风电机组的偏航系统，控制装置通过传感器检测机舱的旋转情况，若机舱在设定时间旋转至设定角度，则判定独立偏航系统正常；若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则判定独立偏航异常，执行步骤5；

步骤5，控制装置通过警报报警，告知工作人员系统异常，工装人员手动启动偏航系统，使风电机组偏航。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：所述步骤2中，通过风向标判定当前风向，根据当前机舱朝向，计算叶片向两个方向旋转至与风向平行分别需旋转的角度，将较小角度的一侧定为旋转方向，需旋转角度定为旋转角度，风电机组的偏航自控装置将该方向与角度信息传送总控制平台。

3.根据权利要求2所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：所述步骤3中，若机舱在设定时间内未旋转至指定角度，则检测当前该风电机组在设定时间内的角度变化，若发生改变，但未到达设定角度，且仍在旋转，则标记该风电机组，并通知维护人员；若发生改变，但未到达设定角度且不再旋转，则启动独立偏航控制系统，修改偏转参数，测试其是否会继续旋转，若会发生旋转，则通过修正参数，使机舱偏航至正确角度，若不会发生偏转，则通知维护人员；若检测当前该风电机组在设定时间内未发生角度变化，则通知维护人员。

4.根据权利要求3所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：所述对于通过独立偏航控制系统无法正确偏航的风电机组，维护人员通过现场手动启动偏航系统偏航。

5.根据权利要求4所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：手动启动偏航系统的风电机组，风电机组的偏航自控装置根据在先回传的偏航数据启动偏航系统偏航。

6.根据权利要求5所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：若手动启动偏航系统的风电机组后，该风电机组进行了正确偏航，则判定为通讯系统发生故障，维护人员后续维护过程中可重点检修通讯系统；若风电机组未正确偏航，则判定为风电系统的偏航自控装置出现故障，维护人员后续维护过程中可重点检修风电系统的偏航自控装置。

7.根据权利要求6所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：在风电机组未正确偏航时，需对传感器与偏航系统均进行维护。

8.根据权利要求5所述的一种风电机组智能化应急偏航保护方法，其特征在于：还包括应急手控系统，此系统可通过人工手控直接控制偏航系统的运转，在通过偏航自控装置的内置程序仍然无法启动偏航系统时，可通过应急手控系统人工直接控制偏航系统的电机通断电，进行人工偏航。