CN203248316U - 变桨系统的运行控制系统 - Google Patents

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王宇
史晓鸣
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Abstract

一种变桨系统的运行控制系统，包括用以和变桨系统通讯的主控制器、用于监测电网电压的电网检测模块和带低电压穿越功能的电变桨系统，所述电网检测模块与所述主控制器连接，所述主控制器与电变桨系统通信连接，所述运行控制系统还包括受控单刀双掷式开关，所述主控制器与所述受控单刀双掷式开关连接，所述受控单刀双掷开关的输入端与电变桨系统连接，所述受控单刀双掷开关的第一输出端与电网连接、第二输出端与备用电源连接。本实用新型提供一种能有效解决过电压现象、提升可靠性的变桨系统的运行控制系统。

Description

变桨系统的运行控制系统
技术领域
本实用新型属于可再生能源风电领域，尤其涉及变桨系统的运行控制系统。
背景技术
风电机组的电动变桨系统是风力发电机组的重要组成部件之一，主要根据风的变化，控制桨叶旋转至主控系统给定的桨距角，并要求桨距角在工作位置和顺桨位置之间可以连续调节，其运行管理和安全控制必须实现自动化。特别是为适应风速的变化，变桨系统必须具有响应速度快、工作可靠稳定等特点。
风电机组的变桨系统主要有三个功能：（1）限制风电机组的功率输出。额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速，这样可跟踪最优Cp，获得最优的功率输出；额定风速以上调节叶片桨距角，保证风力发电机组恒功率输出。（2）控制制动刹车。当风电机组需要停机时，变桨系统会将叶片转到顺桨位置，通过空气刹车来制动风电机组。
目前广泛使用的电动变桨系统都具备国家要求的低电压穿越功能，在电网电压跌落期间，由备用电源切入变桨系统直流母线侧，继续为交/直流电机供电，从而实现在电网电压跌落后，变桨系统保持正常工作。而对于过电压，大部分变桨系统的设计仅满足国家标准规定的1.1Ue倍，0.2S的过压要求。一旦电网出现超出标准规定的过压状况，往往会导致变桨驱动器直流母线侧电压迅速升高，而且备用电源也无法切入，在此期间，直流变桨系统可以通过使用备用电源直接切入点直流电机侧，直接顺桨。但现在普遍使用的交流变桨系统通常无法执行任何的变桨或顺桨命令。一般发生过电压现象，普遍会造成大面积脱网事故，严重者，会导致变桨驱动器烧坏，不能顺桨，出现飞车现象，造成严重的损失。因此，现在风电行业越来越多的开始关注风电机组的过电压能力。而对于电变桨系统，目前通常的解决办法，是增加变桨系统内各器件的耐压等级，大幅提高各部件的参数特性，此类方式只能被动的接受电网过电压的考验，一方面增加了系统成本，另一方面也并不能太多的提高机组的安全性能，对于长时间过压，同样会造成严重损失。
发明内容
为了克服现有的电动变桨系统的无法有效处理过电压现象、可靠性较低的不足，本实用新型提供一种能有效解决过电压现象、提升可靠性的变桨系统的运行控制系统。
本实用新型方法解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种变桨系统的运行控制系统，包括用以和变桨系统通讯的主控制器、用于监测电网电压的电网检测模块和带低电压穿越功能的电变桨系统，所述电网检测模块与所述主控制器连接，所述主控制器与电变桨系统通信连接，所述运行控制系统还包括受控单刀双掷式开关，所述主控制器与所述受控单刀双掷式开关连接，所述受控单刀双掷开关的输入端与电变桨系统连接，所述受控单刀双掷开关的第一输出端与电网连接、第二输出端与备用电源连接。
本实用新型的技术构思为：利用变桨系统具备的低电压穿越特性，在电网出现过电压时，风电机组主控主动控制变桨系统切出电网，使变桨系统在此期间免遭电网问题的影响，从而使变桨系统可以在电网长时间过压状态保持正常跟随变桨。如变桨系统无故障，使变桨系统处于低电压穿越状态，由备用电源供电，继续跟随主控的变桨指令，如果电网在规定时间内恢复正常，且机组无其它故障，机组主控发送命令，将变桨系统供电重新切入，机组实现在过电压时，不脱网运行；如变桨系统或风机其它部件在电网故障时出现问题，也可迅速降低变桨系统驱动器直流母线侧的电压值，从而使备用电源切入，顺利实现顺桨刹车功能。
本实用新型的有益效果主要表现在：在电网过电压时，由主控制器主动将变桨系统切出电网，使变桨系统免遭到电网波动的破坏，尤其是长时间过电压的影响；并在使变桨系统处于备用电源供电状态，在一定时间内可以保持正常工作；有效解决了过电压的问题，提升了可靠性。
附图说明
图1是变桨系统的运行控制系统的原理框图。
具体实施方式：
下面结合附图对本方法作进一步描述。
参照图1，一种变桨系统的运行控制系统，包括用以和变桨系统通讯的主控制器、用于监测电网电压的电网检测模块和带低电压穿越功能的电变桨系统，所述电网检测模块与所述主控制器连接，所述主控制器与电变桨系统通信连接，所述运行控制系统还包括受控单刀双掷式开关，所述主控制器与所述受控单刀双掷式开关连接，所述受控单刀双掷开关的输入端与电变桨系统连接，所述受控单刀双掷开关的第一输出端与电网连接、第二输出端与备用电源连接。
本实施例中，所述主控制器包括风电机组自带的主控PLC系统。
所述电网检测模块包括风电机组中变流器的电网电压检测系统、主控中的电网检测模块及变桨系统中的电子式电网电压检测模块，本方法可任选其一作为判断依据。
所述变桨系统为目前MW级风电机组中普遍使用的带低电压穿越功能的电动变桨系统。该变桨系统带有备用直流电源，备用电源直接接入变桨系统驱动器的直流母线侧，在电网供电跌落时，备用电源会切入驱动器直流母线侧供电，变桨系统可以在一定时间内正常运行，直到电网电压恢复，或主控发送停机指令。但该类变桨系统，在电网发生过电压超出变桨系统设计要求时，备用电源往往无法正常切入。
所述受控单刀双掷式开关选用电网供电接触器，包括变桨系统内驱动器供电接触器，或额外增加的轮毂供电接触器，两者任选其一，该接触器线圈。
本实施例的在电网过电压状态时，主控及变桨系统的工作流程如下：
（1）电网电压检测模块，检测到电网供电电压超出预设的报警阀值，并将该警报通过主控制器的IO模块发送给主控制器。该报警阀值需根据国家规范或变桨系统本身的特性来确定。
（2）主控制器通过通讯发给变桨系统的PLC电网供电切出命令，变桨系统PLC控制接触器将变桨系统切出电网。（通讯方式可为RS485、CANOPEN、profibus等）
（3）备用电源待驱动器直流母线电压跌落后切入。变桨系统人为进入低电压穿越状态，并依靠备用电源保证继续正常运行，该状态持续时间为3S。
（4）在3S内，如风电机组未发生其它停机故障，并且电网检测模块判断电网电压恢复正常。主控制器通过通讯发给变桨系统的PLC电网供电切入命令，变桨系统PLC控制接触器将电网供电切入变桨系统，备用电源被强制切出，变桨系统从备用电源恢复到正常电网供电工作状态。
（5）在3S内，风电机组如发生停机故障或电网电压超出风电机组其它部件的承受范围，变桨系统将会依照主控制器的停机命令使用备用电源顺桨刹车。
（6）超出3S，如电网未恢复正常，变桨系统则默认为电网未恢复正常，会自动使用备用电源顺桨刹车，同时主控也会发送紧急停机命令，从而做到对风电机组的充分保护。

Claims (1)

1.一种变桨系统的运行控制系统，其特征在于：包括用以和变桨系统通讯的主控制器、用于监测电网电压的电网检测模块和带低电压穿越功能的电变桨系统，所述电网检测模块与所述主控制器连接，所述主控制器与电变桨系统通信连接，所述运行控制系统还包括受控单刀双掷式开关，所述主控制器与所述受控单刀双掷式开关连接，所述受控单刀双掷开关的输入端与所述电变桨系统连接，所述受控单刀双掷开关的第一输出端与电网连接、第二输出端与备用电源连接。
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