CN102418662B - 风力发电机安全运行控制*** - Google Patents

风力发电机安全运行控制*** Download PDF

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Abstract

一种风力发电机安全运行控制***，包括主控***、滑环和变桨***，主控***上连接有主控安全链，它用作对能够威胁风力发电机正常运行的外部各电气元件及运行状态进行监测，当监测的任一电气元件和运行状态出现异常时，向主控***发出状态信号，由主控***控制变桨***进行紧急顺桨并安全停机；变桨***具有一个安全链，变桨安全链状态输出端连接于变桨***信号输入端，变桨安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的变桨***内部各运行状态进行监测，当监测的任一运行状态出现异常时，变桨***主动控制桨叶进行紧急顺桨，并将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***，由主控***控制其它子***紧急安全停机。它的安全性和可靠性高。

Description

风力发电机安全运行控制***
技术领域
本发明涉及风力发电机，具体是一种风力发电机安全运行的控制***。
背景技术
风力发电机是一种将清洁、可再生的风能转变成电力动能的装置，它由多个部分组成，而控制***则贯穿至每一个部分，相当于风力发电机的神经***。因此控制***的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量及设备安全。
目前，风力发电机的控制***主要由主控***、滑环和变桨***等构成，风力发电机的上电、待机、启动、发电和停机等指令均由核心的主控***执行，这些指令由滑环输送给变桨***，由变桨***控制其内部的轴控制柜、伺服驱动器和电机具体实现。为了保障风力发电机的正常运行，在主控***上连接有主控安全链，该安全链包括控制电源和状态继电器，控制电源为24VDC，由主控***给定；状态继电器的常开触点连接在主控***的输出端，在状态继电器上依次串联有急停开关、偏航开关、超速检测开关、震动开关等；这些开关在所检测的对象出现异常时，它的常开触点断开，状态继电器在所串联的任一常开触点断开后掉电，状态继电器的常开触点也断开，由主控***控制变桨***进行紧急顺桨并安全停机。然而，由于风电场的恶劣环境，滑环常常因为铁屑、污垢、水滴、雷击、震动等原因发生故障，导致其传递的控制信号发生短路、开路等问题，无法向变桨***传递正确的控制指令，变桨***也就无法及时地顺桨切除风能，这直接威胁了风力发电机的安全，容易酿成严重事故。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种风力发电机安全运行控制***，该控制***是在现有控制***的基础上增设了一个关联且独立于主控安全链的变桨安全链，使二者形成冗余设计，确保风力发电机能够安全可靠的运行。
本发明采用的技术方案是：一种风力发电机安全运行控制***，包括主控***、滑环和变桨***，所述主控***上连接有主控安全链，该主控安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的外部各电气元件及运行状态进行监测，当主控安全链监测的任一电气元件和运行状态出现异常时，主控安全链向主控***发出状态信号，由主控***控制变桨***进行紧急顺桨并安全停机；所述变桨***具有一个安全链，该安全链独立于主控安全链，变桨安全链状态输出端连接于变桨***信号输入端，该信号输入端接受主控***向变桨***传递的安全状态控制信号，变桨安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的变桨***内部各运行状态进行监测，当变桨安全链监测的任一运行状态出现异常时，变桨***主动控制桨叶进行紧急顺桨，并将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***，由主控***控制其它子***紧急安全停机。
所述变桨安全链包括控制电源和状态继电器K2，所述状态继电器K2的常开触点K2连接于变桨***信号输入端，在状态继电器K2上依次串联有变桨检测超速开关、轴1驱动器开关、轴2驱动器开关、轴3驱动器开关、变桨控制器开关和变桨维护开关；所述变桨检测超速开关在检测到风力发电机主轴旋转超速时常开触点断开，所述轴1驱动器开关在轴1驱动器故障时常开触点断开，所述轴2驱动器开关在轴2驱动器故障时常开触点断开，所述轴3驱动器开关在轴3驱动器故障时常开触点断开，所述变桨控制器开关在检测到变桨控制器出现异常时常开触点断开，所述变桨维护开关在桨叶维护时常开触点断开，所述状态继电器K2在所串联的任一常开触点断开后掉电，它的常开触点K2断开，变桨***主动控制桨叶紧急顺桨，并将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***。
所述变桨安全链还包括一个与状态继电器K2并联的复位继电器K3，该复位继电器K3在上电时，它的常开触点K3吸合，当状态继电器K2所监测的状态开关均正常吸合时，进而使状态继电器K2得电，状态继电器K2的常开触点K2吸合，使变桨安全链自动复位；所述复位继电器K3上依次串联有桨叶1顺桨位置开关、桨叶2顺桨位置开关和桨叶3顺桨位置开关，所述桨叶1顺桨位置开关在检测到桨叶1到达顺桨位置时常开触点吸合，所述桨叶2顺桨位置开关在检测到桨叶2到达顺桨位置时常开触点吸合，所述桨叶3顺桨位置开关在检测到桨叶3到达顺桨位置时常开触点吸合，所述复位继电器K3在所串联的所有常开触点吸合后上电。
本发明的有益效果是：上述控制***增设了变桨安全链，该安全链与主控安全链形成关联且独立的冗余设计，给予了变桨***一定的自主性，在变桨安全链正常时，变桨***执行主控***通过滑环传递的控制指令，当变桨安全链中的任一运行状态出现异常时即可主动控制桨叶进行紧急顺桨，并同时将状态信息通过滑环及时反馈给主控***，而无需等待滑环所传递的主控***控制指令，极大的避免了滑环故障所带来的一系列不利后果，有效提高了风力发电机的安全性，其可靠性高、实用性强。
此外，本发明变桨安全链在所监测的状态开关均正常吸合且所有桨叶均处于顺桨位置时能自动复位。自动化程度高，减轻了工人劳动强度，高效快捷。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种结构框图。
图2是图1中主控安全链的回路示意图。
图3是图1中变桨安全链的回路示意图。
具体实施方式
参见图1：本发明包括主控***、滑环和变桨***。在主控***上连接有主控安全链，该主控安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的外部各电气元件及运行状态进行监测，当主控安全链监测的任一电气元件和运行状态出现异常时，主控安全链向主控***发出状态信号，由主控***控制变桨***进行紧急顺桨并安全停机；在变桨***上具有一个安全链，该安全链独立于主控安全链，变桨安全链状态输出端连接于变桨***信号输入端，该信号输入端接受主控***向变桨***传递的安全状态控制信号，变桨安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的变桨***内部各运行状态进行监测，当变桨安全链监测的任一运行状态出现异常时，变桨***主动切除轴1的急停状态继电器K4、轴2的急停状态继电器K5和轴3的急停状态继电器K6的控制电源，继电器K4、K5 和K6的常开触点断开，伺服驱动器在检测到继电器K4、K5和K6的常开触点断开后，控制电机进行紧急安全停机，使桨叶顺桨，切除风能。变桨***在主动切除轴控制柜继电器电源的同时，将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***，由主控***控制其它子***正常停机。
参见图2：主控安全链包括控制电源和状态继电器K1。控制电源为24VDC，由主控***给定；状态继电器K1的常开触点K1连接在主控***的输出端，在状态继电器K1上依次串联有急停开关101、偏航开关102、超速检测开关103、震动开关104等；其中，急停开关101在检测到紧急停机按钮按下时常开触点断开，偏航开关102在检测到正常运行的风力发电机机舱偏离0°位置±720°时常开触点断开，超速检测开关103在检测到风力发电机主轴转速超过正常运行值时常开触点断开，震动开关104在检测风力发电机塔筒震动超过允许值（一般为0.46 m/s2）时常开触点断开，状态继电器K1在所串联的任一常开触点断开后掉电，它的常开触点K1断开，主控***和变桨***在收到此状态信息时，立即执行紧急安全停机。
参见图3：变桨安全链包括控制电源、状态继电器K2和复位继电器K3。控制电源为24VDC，由滑环给定；状态继电器K2的常开触点K2连接于变桨***信号输入端，在状态继电器K2上依次串联有变桨检测超速开关201、轴1驱动器开关202、轴2驱动器开关203、轴3驱动器开关204、变桨控制器开关205和变桨维护开关206；其中，变桨检测超速开关201在检测到风力发电机主轴旋转超速时常开触点断开，轴1驱动器开关202在轴1驱动器故障（如死机、功率级损坏等）时常开触点断开，轴2驱动器开关203在轴2驱动器故障（如死机、功率级损坏等）时常开触点断开，轴3驱动器开关204在轴3驱动器故障（如死机、功率级损坏等）时常开触点断开，变桨控制器开关205在检测到变桨控制器出现异常（如硬件死机、程序跑飞等）时常开触点断开，变桨维护开关206在工作人员进入风力发电机轮毂内进行桨叶维护时手动断开其常开触点，状态继电器K2在所串联的任一常开触点断开后掉电，它的常开触点K2断开，变桨***主动控制桨叶紧急顺桨，并将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***，由主控***控制其它子***紧急安全停机；复位继电器K3与状态继电器K2并联，该复位继电器K3在上电时，它的常开触点K3吸合，当状态继电器K2所监测的状态开关均正常吸合时，进而使状态继电器K2得电，状态继电器K2的常开触点K2吸合，使变桨安全链自动复位；在复位继电器K3上依次串联有桨叶1顺桨位置开关207、桨叶2顺桨位置开关208和桨叶3顺桨位置开关209，桨叶1顺桨位置开关207在检测到桨叶1到达顺桨位置时常开触点吸合，所述桨叶2顺桨位置开关208在检测到桨叶2到达顺桨位置时常开触点吸合，所述桨叶3顺桨位置开关209在检测到桨叶3到达顺桨位置时常开触点吸合，复位继电器K3在所串联的所有常开触点吸合后上电，它的常开触点K3吸合。
本发明采用了相互关联且又相互独立的两路安全链，即主控安全链和变桨安全链，给予了变桨***一定的自主性，避免了因滑环故障所带来的一系列不利后果，极大的提高了风力发电机的安全性。

Claims (3)

1.一种风力发电机安全运行控制***，包括主控***、滑环和变桨***，所述主控***上连接有主控安全链，该主控安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的外部各电气元件及运行状态进行监测，当主控安全链监测的任一电气元件和运行状态出现异常时，主控安全链向主控***发出状态信号，由主控***控制变桨***进行紧急顺桨并安全停机；其特征在于：所述变桨***具有一个安全链，该安全链独立于主控安全链，变桨安全链状态输出端连接于变桨***信号输入端，该信号输入端接受主控***向变桨***传递的安全状态控制信号，变桨安全链用作对能够威胁风力发电机正常运行的变桨***内部各运行状态进行监测，当变桨安全链监测的任一运行状态出现异常时，变桨***主动控制桨叶进行紧急顺桨，并将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***，由主控***控制其它子***紧急安全停机。
2.根据权利要求1所述风力发电机安全运行控制***，其特征在于：所述变桨安全链包括控制电源和状态继电器K2，所述状态继电器K2的常开触点K2连接于变桨***信号输入端，在状态继电器K2上依次串联有变桨检测超速开关（201）、轴1驱动器开关（202）、轴2驱动器开关（203）、轴3驱动器开关（204）、变桨控制器开关（205）和变桨维护开关（206）；所述变桨检测超速开关（201）在检测到风力发电机主轴旋转超速时常开触点断开，所述轴1驱动器开关（202）在驱动桨叶1的轴1驱动器故障时常开触点断开，所述轴2驱动器开关（203）在驱动桨叶2的轴2驱动器故障时常开触点断开，所述轴3驱动器开关（204）在驱动桨叶3的轴3驱动器故障时常开触点断开，所述变桨控制器开关（205）在检测到变桨控制器出现异常时常开触点断开，所述变桨维护开关（206）在桨叶维护时常开触点断开，所述状态继电器K2在所串联的变桨检测超速开关（201）、轴1驱动器开关（202）、轴2驱动器开关（203）、轴3驱动器开关（204）、变桨控制器开关（205）和变桨维护开关（206）的任一常开触点断开后掉电，状态继电器K2的常开触点K2断开，变桨***主动控制桨叶紧急顺桨，并将变桨安全链状态信息通过滑环及时反馈给主控***。
3.根据权利要求2所述风力发电机安全运行控制***，其特征在于：所述变桨安全链还包括一个与状态继电器K2并联的复位继电器K3，该复位继电器K3在上电时，它的常开触点K3吸合，当状态继电器K2所监测的状态开关均正常吸合时，进而使状态继电器K2得电，状态继电器K2的常开触点K2吸合，使变桨安全链自动复位；所述复位继电器K3上依次串联有桨叶1顺桨位置开关（207）、桨叶2顺桨位置开关（208）和桨叶3顺桨位置开关（209），所述桨叶1顺桨位置开关（207）在检测到桨叶1到达顺桨位置时常开触点吸合，所述桨叶2顺桨位置开关（208）在检测到桨叶2到达顺桨位置时常开触点吸合，所述桨叶3顺桨位置开关（209）在检测到桨叶3到达顺桨位置时常开触点吸合，所述复位继电器K3在所串联的桨叶1顺桨位置开关（207）、桨叶2顺桨位置开关（208）和桨叶3顺桨位置开关（209）的所有常开触点吸合后上电。
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