CN204344372U - 一种适用于风力发电机组的安全链控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，包括第一安全继电器、多个继电器、多个故障节点，所述第一安全继电器与多个继电器、多个故障节点组成两条安全链回路；所述变桨系统包括：第二安全继电器、第三安全断电器。还包括超速监测继电器、主控PLC。本实用新型提供的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，通过两条安全链回路的设计可针对不同故障节点进行准确定位和精细地风机安全链管理；提高了风电机组运行的安全性和可靠性。实现双重过速保护，保证了风机超速时能够可靠停机。

Description

一种适用于风力发电机组的安全链控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，属于风力发电机组风险控制技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，风力发电技术尤其是风电控制技术在世界范围内得到了飞快的发展，风力发电逐步走上了功率大、重量轻、造价低、可靠性高的商业化发展道路。控制系统是风力发电机组核心部件，是风力发电机组安全运行根本保证，所以为了提高风力发电机组运行安全性，必须认真考虑控制系统的安全性和可靠性问题。

在现代风力发电技术中，安全链控制是控制系统的的重要部分。任何一台大功率风机的控制系统，首先考虑的风机的失效安全保护，这是风机控制系统设计的关键。通常，风电机组控制系统的安全链是独立于计算机系统的硬件保护措施。因此，即使控制系统发生异常，也不会影响安全链的正常动作。安全链是将可能对风力发电机造成致命伤害的超常故障串联成一个回路，当安全链动作后将引起紧急停机，执行机构失电，机组瞬间脱网，将机组平稳停止，从而最大限度地保证机组的安全。触发安全链的故障主要包括：叶轮过速、机组部件损坏、机组振动、电源失电、紧急停机按钮动作等。

目前，很多风电机组的安全链存在以下不足：风电机组安全链仅包括一个安全继电器和单路安全链，且各个故障节点串联在一起，任意一个故障点跳开都将导致安全链断开，故障点定位较困难。为了进一步提高控制系统的准确性和灵活性，采用多个安全继电器和多路安全链，才能更大限度的提高机组的安全可靠性。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种适用于风力发电机组的安全链控制系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，包括第一安全继电器、多个继电器、多个故障节点，所述第一安全继电器与多个继电器、多个故障节点组成两条安全链回路；所述第一安全继电器24端子串联有第一安全链，所述第一安全链设置为继电器K7、K8、K9，继电器K1、K5，复位按钮NS3并联电路，K1的串联电路；所述第一安全继电器44端子串联有第二安全链，所述第二安全链设置为继电器K3、K4、K1、K6、K2的串联电路；所述K3输入节点与风轮过速故障节点相连接；所述K6输入节点与电网电压欠压故障节点相连接；所述K8输入节点与偏航扭缆故障节点相连接；所述K9输入节点与机舱震动故障节点相连接。

还包括：塔底急停按钮ES1、机舱急停按钮ES2、塔底复位按钮NS1、机舱复位按钮NS2，所述第一安全继电器S11、S12端子与ES1、ES2相连接；所述第一安全继电器S33、S34端子与NS1、NS2相连接。

还包括变桨系统，所述变桨系统包括：第二安全继电器、第三安全断电器，所述第二安全继电器的A1端子、24V电源串联变桨急停按钮S1、变桨维护按钮S2相连接；第二安全继电器的S11、S12端子串联有R1输入节点，第二安全继电器的S21、S22端子串联有R2输入节点；所述第二安全继电器输出节点串联在第一安全链内；所述第三安全继电器的A1端子通过滑环与ES1、ES2的24V电源相连接；第三安全继电器的S11、S12端子，S21、S22端子均串联有第二安全继电器的输入节点。

还包括变流器系统，所述变流器系统主断路器Q1的常开触点与第一安全链相串联。

作为优选方案，还包括超速监测继电器、主控PLC，所述超速监测继电器的DO端与继电器K3相连接，超速监测继电器的AO端与主控PLC的AI端相连接；所述主控PLC的DO端分别与继电器K4、K5、K7相连接，主控PLC的DI端分别与继电器K1、K2相连接。

有益效果：本实用新型提供的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，通过两条安全链回路的设计可针对不同故障节点进行准确定位和精细地风机安全链管理；第一安全继电器负责风电机组紧急停机；第二安全继电器负责变桨系统内部驱动器与控制器的安全链；第三安全继电器通过滑环将主控急停命令直接反馈给变桨系统驱动器，而不影响变桨系统内部安全链；变桨系统的安全继电器采用双通道冗余设计，提高了风电机组运行的安全性和可靠性。此外，通过超速监测继电器、主控PLC的设计，实现双重过速保护，保证了风机超速时能够可靠停机。

附图说明

图1为本实用新型的两条安全链回路连接示意图；

图2为本实用新型的超速监测继电器、主控PLC连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

本实用新型提供的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，包括有两条安全链回路与第一安全继电器相连，第一条回路包括控制器监测信号、安全链其他信号和安全链储能继电器等，第二条回路包括超速监测继电器的超速开关和主控PLC的超速开关。第一条回路控制风电机组的整个安全链状态，第二条回路控制风电机组的风轮收桨。

如图1所示，一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，包括第一安全继电器1、多个继电器、多个故障节点，所述第一安全继电器1与多个继电器、多个故障节点组成两条安全链回路；所述第一安全继电器1的24端子串联有第一安全链11，所述第一安全链11设置为继电器K7、K8、K9，继电器K1、K5，复位按钮NS3并联电路，K1的串联电路；所述第一安全继电器1的44端子串联有第二安全链12，所述第二安全链12设置为继电器K3、K4、K1、K6、K2的串联电路；所述K3输入节点与风轮过速故障节点相连接；所述K6输入节点与电网电压欠压故障节点相连接；所述K8输入节点与偏航扭缆故障节点相连接；所述K9输入节点与机舱震动故障节点相连接。

继电器K1为安全链储能继电器，K2为风轮收桨继电器，K3为风力超速硬件信号节点，K4为风轮超速PLC输出信号节点，K5为安全链复位信号节点，K6为电网电压欠压信号节点，K7是PLC正常信号节点，K8扭缆信号节点，K9是机舱震动信号节点，其中K2、K3、K4、K5、K6、K7为继电器常开触点，继电器得电吸合后，常开触点闭合；K8、K9为继电器常闭触点，继电器得电吸合后，常闭触点断开；K1包含三个常开触点，K1继电器得电后，常开触点闭合。

K1常开触点与风轮超速信号节点K3、K4、电网欠压信号节点K6一起串入第一安全链回路，与风轮收桨继电器K2连接。K2得电时风轮开桨发电，K2失电时风轮关桨停机。

塔底急停按钮ES1、机舱急停按钮ES2、塔底复位按钮NS1、机舱复位按钮NS2，所述第一安全继电器1的S11、S12端子与ES1、ES2相连接，用来控制安全链的断开，实现故障时及时停机。所述第一安全继电器1的S33、S34端子与NS1、NS2相连接，用来复位安全链。第一安全继电器1接入24V后，各连接点不动作，安全链为断开状态。

还包括变桨系统2，所述变桨系统2包括：第二安全继电器21、第三安全断电器22，所述第二安全继电器21的A1端子、24V电源串联变桨急停按钮S1、变桨维护按钮S2相连接，当变桨系统2需要停止驱动器或者进行维护时，要断开第二安全继电器21进而断开变桨内部安全链；第二安全继电器21的S11、S12端子串联有R1输入节点，第二安全继电器21的S21、 S22端子串联有R2输入节点；所述第二安全继电器21输出节点串联在第一安全链11内；第二安全继电器21为变桨系统2内部安全链，负责变桨系统内部驱动器和控制器的导通。R1、R2是变桨系统所有驱动器和控制器状态正常的串联输入节点，将R1、R2作为第二安全继电器21的输入，采用双回路冗余设计，增加安全可靠性。

所述第三安全继电器22的A1端子通过滑环与ES1、ES2的24V电源相连接，负责驱动器紧急收桨停机。第三安全继电器22的S11、S12端子，S21、S22端子均串联有第二安全继电器21的输入节点；将第二安全继电器21的输出节点作为第三安全断电器22的输入节点，只有当变桨系统2内部安全链正常时，第三安全断电器22才能正常工作。第三安全断电器22的供电端A1、A2通过滑环与第一安全断电器1急停24V和0V相连，当第一安全断电器1通过急停按钮断开主安全链时，变桨系统2内部安全链并不断开，而是通过第三安全断电器22的输出节点通知变桨系统驱动器进行收桨。

还包括变流器系统3，所述变流器系统3主断路器Q1的常开触点与第一安全链11相串联。

如图2所示，超速监测继电器4、主控PLC5，所述超速监测继电器4的DO端与继电器K3相连接，超速监测继电器4的AO端与主控PLC5的AI端相连接；所述主控PLC5的DO端分别与继电器K4、K5、K7相连接，主控PLC5的DI端分别与继电器K1、K2相连接。

超速监测继电器4通过模拟输出通道将风速信号传送到主控PLC5，经过主控PLC5计算，输出开关量通过继电器K4接入到安全链，同时超速监测继电器4通过开关输出通道将过速信号通过继电器K3输出到安全链。继电器K3、K4将常闭触点接入安全链，超速后断开安全链。

安全链导通前，需要监测控制器信号，只有当塔底的主站和机舱的从站都正常运行后，主控PLC5通过继电器K7才给出信号导通安全链。继电器K7将常开触点接入安全链，主控PLC5正常后，K7才能闭合。

安全链导通后，安全链储能继电器K1得电吸合，安全链正常信号通过K1的常开辅助触点反馈给主控PLC5。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，包括第一安全继电器、多个继电器、多个故障节点，其特征在于：所述第一安全继电器与多个继电器、多个故障节点组成两条安全链回路；所述第一安全继电器24端子串联有第一安全链，所述第一安全链设置为继电器K7、K8、K9，继电器K1、K5，复位按钮NS3并联电路，K1的串联电路；所述第一安全继电器44端子串联有第二安全链，所述第二安全链设置为继电器K3、K4、K1、K6、K2的串联电路；所述K3输入节点与风轮过速故障节点相连接；所述K6输入节点与电网电压欠压故障节点相连接；所述K8输入节点与偏航扭缆故障节点相连接；所述K9输入节点与机舱震动故障节点相连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，其特征在于：还包括：塔底急停按钮ES1、机舱急停按钮ES2、塔底复位按钮NS1、机舱复位按钮NS2，所述第一安全继电器S11、S12端子与ES1、ES2相连接；所述第一安全继电器S33、S34端子与NS1、NS2相连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，其特征在于：还包括变桨系统，所述变桨系统包括：第二安全继电器、第三安全断电器，所述第二安全继电器的A1端子、24V电源串联变桨急停按钮S1、变桨维护按钮S2相连接；第二安全继电器的S11、S12端子串联有R1输入节点，第二安全继电器的S21、S22端子串联有R2输入节点；所述第二安全继电器输出节点串联在第一安全链内；所述第三安全继电器的A1端子通过滑环与ES1、ES2的24V电源相连接；第三安全继电器的S11、 S12端子，S21、S22端子均串联有第二安全继电器的输入节点。

4.根据权利要求1或3所述的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，其特征在于：还包括变流器系统，所述变流器系统主断路器Q1的常开触点与第一安全链相串联。

5.根据权利要求1或3所述的一种适用于风力发电机组的安全链控制系统，其特征在于：还包括超速监测继电器、主控PLC，所述超速监测继电器的DO端与继电器K3相连接，超速监测继电器的AO端与主控PLC的AI端相连接；所述主控PLC的DO端分别与继电器K4、K5、K7相连接，主控PLC的DI端分别与继电器K1、K2相连接。