风力发电机组的安全链系统及其故障快速识别方法

专利名称：风力发电机组的安全链系统及其故障快速识别方法
技术领域：
本发明具体涉及一种风力发电机组的安全链系统及其故障快速识别方法，属于风力发电机组的安全技术领域。
背景技术：
风力发电机组控制系统安全链回路是独立于控制系统中的控制器单元的。其作用是在机组设备出现重大故障时，可以脱离控制系统中的控制器单元而直接作用于机组制动系统，通过机组叶尖气动刹车、机械刹车实现机组停机。保证机组设备的安全。机组安全链被触发后即使触发故障自动恢复也必须采用人工复位的方式复位安全链回路，否则机组无法启动运行。风力发电机组安全链回路是机组控制系统控制器单元的最后后备保护措施，由于风电机组运行环境的恶劣，机组设备甚至于控制系统控制器均难免出现故障，导致控 制系统控制器保护实效，此时安全链回路将直接生效，所以安全链设计是各风电整机厂家控制系统的核心环节之一。目前常见的安全链设计模式有以下两种( I)安全链保护接点“硬接线”串联模式以关键设备配备的监测设备保护接点用电缆串联，并接入DC24V直流电源，形成安全链回路，正常情况下，回路上所有接点均处于闭合状态，回路上任意一个接点断开，该回路将失电，控制系统通过叶尖气动刹车、机械刹车实现机组停机。采用此种方式实现的机组安全链回路电气回路简单，实现方便，因此被很多厂家采用。只是不同厂家安全链触发保护对象、安全链触发动作后制动系统投入方式有所差异。专利201010017128. 0就是以上模式的典型设计，其提出了一种单通道安全链结构。该安全系统包括电源、纽缆开关、振动保护开关、电网保护开关、变流器保护开关、机舱和塔座急停按钮、分布式心跳监视开关、转速保护开关和安全继电器。该安全系统将以上节点以常闭触点的形式串联成一条回路，当任何一点动作后，安全继电器动作，控制系统执行安全停机。(2)安全链保护接点经过安全继电器(安全控制器)串联模式采用安全链保护接点“硬接线”串联模式的单回路安全链系统在极端情况下的确会存在因为保护接点粘连导致安全链回路在机组故障情况下无法有效断开安全链，机组无法紧急停机，从而对机组安全运行造成极大隐患。因此，目前也有一些厂家使用安全继电器(安全控制器)实现对机组重要设备的保护监控，安全继电器(安全控制器)具有多路接点输入和输出功能，这类安全继电器(安全控制器)均采用通过欧洲安全认证标准的产品。同时安全继电器(安全控制器)内部均包括CPU单元。CPU采用双核方式以保障其本体安全可靠。根据不同厂家安全链回路保护触发对象的差异以及制动系统投入模式，通过对安全继电器(安全控制器)的编程，实现对安全链监控对象的输入监控以及安全链输出保护动作。专利201110050684. 2就是以上模式的典型设计，为达到克服现有单通道安全链系统出现故障后无法正常工作，影响机组发电效率的缺点，提出一种具有双通道输入输出的安全链系统，以便对风机的极端情况做更严密的保护，特征在于，所述的安全链单元包括供电电源、安全继电器、第一组安全触点、第二组安全触点、安全链复位按钮和安全链输出控制继电器组；供电电源的输出接入安全继电器的电源端；第一组安全触点和第二组安全触点常闭的形式分别接入安全继电器的两个输入通道(S21、S22、S31、S32);复位按钮接入安全继电器的复位端口(S33、S34);两个安全链输出控制继电器组由两个继电器(2K1、2K2)组成，所述的两个继电器(2K1、2K2)的线圈并联后分别接入安全继电器的两个输出通道(13、14、23、24)。以上两种模式在实际 应用中均存在一些不完备之处，采用安全链保护接点“硬接线”串联模式的单回路安全链，除了如专利201110050684. 2中所描述的继电器保护接点故障情况下造成保护接点粘连导致安全链回路在机组故障情况下无法有效断开安全链以外，同时由于安全链回路接点全部串联，在安全链触发时，只要一个接点断开，整个安全链回路全部同时断开，主控系统无法快速识别首出故障原因，给故障排除和机组维护造成延误，影响发电效率。采用安全继电器(安全控制器)串联模式，尽管通过欧洲安全标准认证的产品可靠性得到相当保证，但价格昂贵，外围回路复杂，控制模式需要专业人员编程实现，这类安全继电器普遍内部采用双核CPU以保障其本体安全，但同样存在极端情况故障，现场维护人员无法快速更换，需要整机厂家到场维护，从而影响机组恢复发电。同样采用这种模式的安全链设计，安全(继电器)控制器可以根据保护接点输入状态确定首出故障原因，但机组控制系统主控制器仍然无法快速有效获取该信息，因此无法通过机组主控系统就地HMI或远程监控中心显示，给现场故障排除和快速维护造成不便。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中无法有效断开安全链、主控系统无法快速识别首出故障原因，给故障排除和机组维护造成延误，影响发电效率以及采用安全控制器(含CPU)价格昂贵，外围回路复杂的问题。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种风力发电机组的安全链系统，其特征在于包括机组手动紧急停机按钮模块、安全继电器、机组状态获取及安全链保护和反馈模块、安全链供电电源和控制继电器，所述机组手动紧急停机按钮模块与安全继电器的输入端相连接，构成安全链辅助回路，所述安全继电器的输出端、机组状态获取及安全链保护和反馈模块、安全链供电电源和控制继电器线包及其一副触点(复位触点)依次连接，构成主安全链回路。前述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于还包括分别与安全继电器和控制继电器的复位触点相连接的两个安全链复位模块，所述安全链复位模块包括塔基复位按钮、机舱复位按钮、上电复位按钮、远程监控PLC复位按钮和时间继电器。前述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述上电复位按钮为时间继电器的触点。前述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述机组手动紧急停机按钮模块包括并联的机组塔基手动按钮、机舱手动按钮和遥控手柄手动按钮，所述各按钮均设有三副常闭接点，所述各按钮的第一副常闭接点与第一安全继电器的第一路输入端首尾依次连接形成环路，所述各按钮的第二副常闭接点与安全继电器第二路输入端首尾依次连接形成环路，所述各按钮的第三副常闭接点分别与主控系统PLC的对应手动按钮监测输入端相连接。前述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述机组状态获取及安全链保护和反馈模块包括依次连接的机组振动获取模块、机组扭缆获取模块、两组机组低速轴超速测量保护模块、变桨系统故障接点、变流器故障接点、电网状态测量保护模块、主控系统PLC塔基/机舱通信模块、主控系统变流/变桨通信模块和主控系统PLC紧急停机输出模块，所述安全链供电电源位于变流器故障接点和电网状态测量保护模块之间。前述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述安全链供电电源为UPS直流电源，所述UPS直流电源还与主控系统PLC的电源监测端相连接。前述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述控制继电器还设有偏航电机控制触点、变桨控制触点和安全系统总反馈触点，所述各触点与偏航电机回路、变桨控制系统和安全系统相连接。一种风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于基于风力发电机组的安全链系统上的进行风力发电机组的故障快速识别方法，具体包括以下步骤，步骤(1)，利用主控系统PLC根据安全链状态总反馈接点得到安全链回路的当前状态；步骤(2)，若安全链回路的当前状态出现异常，且将安全链断开，得到主控系统PLC判断安全链断开的触发原因，若安全链回路的当前状态为正常工作状态，则重复步骤
(1)，据安全链状态总反馈获取安全链回路的当前状态；
步骤(3)，根据步骤(2)获得的触发原因，得出相对应状态码，并把状态码传输到HMI (中文)或远程监控中心显示。前述的风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于所述步骤(2)安全链回路的当前状态出现异常，安全链断开，安全链断开的发方式为至少两个安全链保护模块动作断开安全链。前述的风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于所述步骤(2)主控系统PLC判断安全链断开的触发原因的具体包括以下步骤，I)检测安全链的状态标志位包括依次检测塔基急停按钮、机舱急停按钮、机舱手动遥柄、振动超限、扭缆极限、低速轴超速、变浆故障、变流故障、电网故障、变流或者变浆信息网络故障、PLC的输入输出端口网络故障和PLC紧急停机标志标志位；2)若上述任一的状态标志位置为TRUE，则返回安全链断开的触发原因。本发明的有益效果是I、根据不同的安全链触发对象，采用非智能性的安全继电器(不含CPU)和常规继电器通过“硬接线”串联模式构建安全链回路，进而构成机组安全系统，本发明的安全系统完全独立于机组主控系统，安全系统状态能够被主控系统有效监测，其中对于同一个被保护对象，安全链回路采用冗余设计方式，至少有两个相互独立的安全链保护接点可以同时动作，从而可以更加有效的防范某一个设备对象保护继电器接点输出粘连导致安全链失效的状态产生。2、由于采用非智能性的安全继电器，造价和维护成本极大降低，回路设计简单，安全链回路的状态以及所有导致安全链触发动作的条件均能够被主控系统有效监测。3、通过机组控制系统就地HMI以及远程监控中心可以显示触发事件，极大地缩短了现场维护时间。在机组安全链被触发后，安全链可以给出紧急制动停机信号，保证机组制动系统紧急停机，同时切断偏航电机供电，并在机组安全链被触发后，采用有效的安全链复位模块，保证安全链回路在可控制的前提下复位。
4、本发明同时支持上电时的自动复位和运行中的手动复位两种模式，防止机组在不安全的情况下重新进入运行状态。5、本发明实施简单、监测有效、成本低廉，同时采用多层次的保护模式保护了安全系统本质的安全。


图I是本发明的风力发电机组的安全链系统的系统框图。图2是本发明的主控制系统的系统框图。图3是本发明的安全链触发条件快速识别的流程图。
具体实施例方式下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如图I及图2所示，一种风力发电机组的安全链系统，包括机组手动紧急停机按钮模块、安全继电器、机组状态获取及安全链保护和反馈模块、安全链供电电源和控制继电器，机组手动紧急停机按钮模块与安全继电器的输入端相连接，构成安全链辅助回路，安全继电器的输出端、机组状态获取及安全链保护和反馈模块、安全链供电电源和控制继电器(线包及复位触点)依次连接，构成安全链主回路，其中机组手动紧急停机按钮模块包括塔基手动按钮Tl、机舱手动按钮T2和遥控手柄手动按钮T3，此三按钮采用红色急停自保持常闭按钮开关(蘑菇头)，该按钮开关具有三路联动接点。当按钮被拔出后，其三路联动接点同时从“闭合”状态变为“断开”状态，各按钮的第一副接点、第二副接点与安全继电器Rl的第一路输入、第二路输入点首尾相连构成安全继电器Rl的输入回路，各按钮的第三副接点分别反馈给机组控制器PLC的DI输入通道进行监测，安全继电器Rl为不含CPU的安全型继电器。(可以选用德国Pilz公司GmbH&Co. KGPN0Z-S4安全继电器)，该继电器具有双通道输入，复位方式采用手动复位方式。当三个手动紧急停机按钮中的任意一个被拔出后(动作)，其三副联动接点同时被断开，安全继电器Rl输入回路被断开，安全继电器Rl的输出端Kl. 1-K1.2断开。同时机组控制器PLC通过反馈接点监测到该动作，此时同时断开自己的安全链接点KlI，主控制系统能够通过就地HMI和远程监控中心显示安全链触发发生的原因，安全链供电电源采用DC24V直流电源，直流电源通过机组内部AC220V交流电压经过AC/DC电源转换模块和24VUPS直流电源，不间断电源给安全链回路供电，保证了安全链回路供电电压的可靠。本发明的风力发电机组的安全链系统还包括分别与安全继电器和控制继电器的复位触点相连接的两个安全链复位模块，所述安全链复位模块包括塔基复位按钮、机舱复位按钮、上电复位按钮和远程监控PLC复位按钮，由于机组安全链系统涉及机组重要设备保护，因此安全链触发动作后，在触发事件消除后，需要通过手动复位的方式复位安全链系统，机组才可以重新进入运行状态。一般复位的方式有塔基复位按钮、机舱复位按钮和PLC上电复位按钮。在某些应用场合，也可以通过远程监控PLC复位按钮发送通信指令PLC远程复位安全链。其中机组状态获取及安全链保护和反馈模块包括依次连接的机组振动获取模块、机组扭缆获取模块、机组低速轴超速测量保护模块、变桨系统故障模块、变流器故障模块、电网状态测量保护模块、主控系统PLC塔基/机舱通信模块、主控系统变流/变桨通信模块和主控系统PLC紧急停机输出模块。机组振动获取模块的机组振动状态分别通过机械振动开关和振动传感器获取，机械振动开关的限位保护接点K2 (常闭)串联接入机组的安全链主回路，振动传感器测量值通过主控制系统PLC进行测量。振动超限时，机械振动开关限位保护接点K2断开，同时PLC测量的振动传感器值超限，PLC控制逻辑保护动作将安全链主回路的主控系统PLC紧急停机输出模块的安全链接地点Kll断开，能够保证振动超限时安全链回路有两个接点同时断开安全链主回路。安全链触发原因同时被获取并显示。在机组振动恢复到安全范围以内时，机械振动开关保护接点K2自动恢复闭合。PLC测量的振动传感器值恢复正常，PLC控制逻辑保护动作将安全链接点Kll闭合。 机组扭缆获取模块分别通过机械限位开关和机组偏航角度传感器获取。机械限位开关反应了机组顺时针和逆时针扭缆的状态。由于机组运行中不存在同时触发顺时针扭缆和逆时针扭缆的状态，因此限位开关的顺时针和逆时针扭缆保护接点(常闭)就地串联后接入安全链主回路的常规继电器K3输入端，该常规继电器K3输出接点串联接入安全链主回路。K3输出辅助接点反馈接入主控制PLC系统。当机组出现扭缆状态并达到极限值时，K3输出接点断开安全链回路，主控制PLC系统通过K3输出辅助接点得到该状态并被显示。机组偏航角度传感器输出到PLC模拟量输入通道Al，控制系统监测该传感器的数值，在机组达到扭缆限值时，PLC可以同时断开安全链主回路的主控系统PLC紧急停机输出模块的安全链接地点K11，能够保证机组扭缆时安全链主回路有两个接点同时断开安全链。在机组扭缆状态被恢复后，机械限位开关恢复“闭合”状态。同时机组偏航角度传感器数值恢复正常。K3、Kll恢复“闭合”。机组低速轴超速测量保护模块采用编码器采集并通过滑环送到转速测量保护模块，转速测量保护模块能够冗余测量滑环传递的编码器两个转速测量通道值，转速测量保护模块还能够冗余配置，通过两组机组低速轴超速测量保护模块分别测量冗余传送的两个转速信号，也可以通过一个转速测量保护模块的两个通道分别测量两个转速信号。转速保护模块可以直接测量转速值，在转速超限时通过模块上的保护继电器触发安全链动作接点K4、K5。同时转速模块测量的转速值通过通信方式传递给主控制PLC系统，在转速超限时，主控制PLC系统可以同时触发主控系统PLC紧急停机输出模块的安全链接地点Kll端开，能够保证低速轴转速超限时安全链回路有两个接点同时断开安全链，安全链触发原因同时被获取并显示。转速保护模块的保护接点为“常开”接点。转速只有在允许范围内时，该模块置位保护接点为“闭合”。这样即使模块出现故障，该保护接点也为“常开”状态。从而保证了安全链本体的可靠。转速恢复正常后，上述安全链接点将重新闭合。变桨系统故障模块通过机组主控制PLC系统和变桨系统通信模块获得，若变桨系统出现故障时，其安全链接点K6将断开，机组主控系统PLC紧急停机输出模块的安全链接点Kll同时跳开安全链主回路，主控制PLC系统通过通信模块反馈的信息获得故障状态，故障被排除后，上述安全链接点将重新闭合。
变流器故障模块通过机组主控制PLC系统和变流器通信模块获得，变流器出现故障时，其安全链接点K7将断开，机组主控系统PLC紧急停机输出模块的安全链接点Kll同时跳开安全链主回路，主控系统通过通信模块反馈的信息获得故障状态。变流器故障被排除后，上述安全链接点将重新闭合。电网状态测量保护模块，机组通过塔基外的AC690V/35kV变压器馈入电网，同时机组也从该变压器受电以保障自身工作电源。电网状态关系到机组能否进行并网出力和机组设备可靠工作。电网状态可以通过机组变流器和主控系统电量测量与保护模块获得。电网出现异常时，(例如过电压、低电压、三相不平衡等)变流器和电量测量保护模块可以分别断开其安全链接点K7、K8，机组主控系统PLC紧急停机输出模块的安全链接点Kll同时跳开安全链主回路。在电网故障发生时，主控系统可以通过通信方式从变流器和电量测量保护模块得到电网异常状态值。电网故障时，机组供电回路将被切断，但主控系统、变流器均具有ups直流电源不间断电源供电，可以在交流电路失电的情况下快速停机并将状态保存。电网恢复正常后，上述安全链接点将重新闭合。机组主控系统和变流器、变桨系统通过通信方式传递信息，常见的通信方式有PROFIBUS DP或CAN0PEN。主控系统一般作为通信主站或管理接点，变流器和变桨系统作为从站。通信链路发生异常时，机组将处于不安全状态，需要触发安全链回路紧急停机。常规的通信链路监测是在主控系统和变流器、变桨系统通信报文中采用一个状态字信息。该信息以固定时间变化(一般为20 50ms间隔统称心跳脉冲),主控系统和变桨系统,主控系统和变流器相互之间监测对方的心跳脉冲。当该脉冲超时间不变化时，说明通信链路异常。并断开各自的安全链接点。本发明采用机组主控制PLC系统的第三方设备通信模块实现主控系统和变流器、变桨系统的通信信息交互，同时第三方通信模块和PLC控制器CPU采用内部通信模式交互信息。第三方设备通信模块自身具有CPU以及安全链触发接点K10，在通信链路异常时，第三方设备通信模块安全链触发接点KlO将断开，同时主控系统CPU从该模块得到的变流器、变桨系统的心跳状态字也不再变化，从而触发主控系统PLC安全链接点Kll触发断开。同时变流器、变桨系统相应的安全链接点K6、K7也将断开。故障恢复后，上述安全链接点将重新闭合。第三方设备通信模块和PLC CPU之间相互传递各自心跳信息。在第三方设备通信模块自身故障时，其安全链触发接点KlO和安全链接点Kll均将断开，同时机组主控制PLC系统将获取该信息。机组主控系统包括塔基控制柜和机舱控制柜，主控系统PLC的CPU模块通常安装在塔基控制柜，塔基和机舱PLC的I/O模块之间通过内部通信总线传递信息。通信链路发生异常时，机组将处于不安全状态，需要触发安全链回路紧急停机。常规的方式是控制器CPU直接判断内部总线通信状态。在出现异常时，由PLC安全链接点Kll触发断开安全链。采用主控系统塔基/机舱通信模块实现塔基和机舱控制柜之间的信息交互，同时该模块安装在塔基控制柜，和PLC CPU之间相互采用内部并行总线交换信息。通信模块自己具有CPU以及安全链触发接点K9。通信链路发生异常时，通信模块K9触发安全链断开，同时内部并行总线将异常状态信息传递给PLC CPU。PLC CPU获得该信息后同时断开自己的安全链接点K11。同时通信模块和PLC CPU之间相互传递各自心跳信息。在通信模块自身故障时，其安全链触发接点K9和主控系统PLC安全链接点Kll均将断开，同时主控系统PLC将获取该、信息。综上所述,对于安全链的所有保护对象,其中任意一个对象达到安全链触发条件时，安全链保证至少有两处接点断开安全链，从而可以更加有效的防范某一个设备对象保护继电器接点输出粘连导致安全链失效的状态产生。主控系统PLC上电后，在所有涉及安全链保护对象均正常的情况下闭合自己的安全链输出接点。运行过程中，CPU内部产生看门狗“心跳”脉冲。该“心跳”脉冲同时被通信模块和第三方设备通信模块所获取，在CPU运行异常时，心跳变化停止，安全链接点Kll以及通信模块安全链接点K9、第三方设备通信模块安全链接点KlO均断开。安全链动作。同时，主控系统就地HMI和远程监控中心均失去和主控系统PLC的通信连接，状态将被显示。所述控制继电器R2至少具有4个输出触点，包括偏航电机控制触点、变桨控制触点和安全系统总反馈触点，所述各触点与偏航电机回路、变桨控制系统和安全系统相连接。其一副接点R2. I也串入安全链主回路。在安全链闭合时，R2继电器线包受电，通过其输出接点R2. 2反馈给变桨系统，R2. 4反馈给主控系统控制器PLC，变桨系统在得到安全链断开反馈信号时，进入空气动力刹车流程。主控系统通过反馈信号获得主安全链回路闭合/断开状态。本发明采用的塔基复位按钮、机舱复位按钮、上电复位按钮、远程监控PLC复位按钮、安全继电器Rl和控制继电器R2等构成安全链复位系统，具体操作如下系统初次上电时，安全链各环节需要初始化时间，在设备就绪的前提下，除安全继电器R1、R2以外的安全链接点均闭合。此时所有手动紧急停止按钮均处于闭合状态。上电后，时间继电器R3经过延迟时间其接点闭合。此时，安全继电器Rl的复位端RSl得到闭合复位信号，输出接点Kl. 1-1. 2闭合；同时，安全继电器R2的R2. I接点处被时间继电器R3的输出接点短路闭合，整个安全链回路被接通。在时间继电器R3经过闭合时间重新断开后，整个安全链回路仍然处于闭合状态，控制继电器R2的线包和触点R2. I构成自保持电路。在机组运行过程中，当安全链相关机组设备触发条件发生时，安全链被断开。此时控制继电器R2的线包失电，R2. I触点同时被断开，在触发事件消除后，该事件对应的安全链接点将重新恢复闭合。但由于此时控制继电器R2的触点R2. I尚未被闭合，安全链回路仍然不能完全闭合。在任意一个手动安全链复位按钮被按下后，安全链回路R2. I的接点处被接通，控制继电器R2的线包得电，安全链回路完全闭合。同样，手动紧急停机按钮被拔出后，安全继电器Rl的Kl. 1-1. 2接点断开，安全链回路断开，控制继电器R2的线包失电，R2. I触点同时被断开。在手动停机按钮被重新按下后，在任意一个手动安全链复位按钮被按下后，安全继电器Rl的复位端被复位，输出的Kl. 1-1. 2接点被闭合，安全链回路R2. I接点处被接通，控制继电器R2的线包得电，安全链回路完全闭合。在这个过程中，因为机组的电源始终存在，时间继电器R3没有失电，所以时间继电器R3触点始终处于闭合状态。如上所述，本发明同时保证了两种复位模式，即上电自动复位和运行中的手动复位两种复位模式。安全链回路被触发断开后，控制继电器R2的输出接点R2. 2断开偏航电机供电，R2. 3反馈给变桨系统，变桨系统空气动力刹车，R2. 4反馈给机组主控系统控制器PLC，PLC在空气刹车制动转速下降到安全区域后，投入转子机械刹车，这样整个机组被有效停机。如图2所示的安全链监控对象均分别均通过PLC的I/O模块或通信接入PLC，其中监控对象的状态为变量。如图3所示，一种风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于基于风力发电机组的安全链系统上的进行风力发电机组的故障快速识别方法，具体包括以下步骤第一步，利用主控系统PLC根据安全链状态总反馈接点得到安全链回路的当前状态；第二步，若安全链回路的当前状态出现异常，且将安全链断开，得到主控系统PLC判断安全链断开的触发原因，若安全链回路的当前状态为正常工作状态，则重复第一步，据安全链状态总反馈获取安全链回路的当前状态；第三步，根据第二步获得的触发原因，得出相对应状态码，并把状态码传输到HMI(中文)或远程监控中心显示。
其中所述第二步安全链回路的当前状态出现异常，安全链断开，安全链断开的发方式为至少两个安全链保护模块动作断开安全链。所述第二步主控系统PLC判断安全链断开的触发原因的具体包括以下步骤，I)检测安全链的状态标志位包括依次检测塔基急停按钮、机舱急停按钮、机舱手动遥柄、振动超限、扭缆极限、低速轴超速、变浆故障、变流故障、电网故障、变流或者变浆信息网络故障、PLC的输入输出端口网络故障和PLC紧急停机的标志标志位；2)若上述任一的状态标志位置为TRUE，则返回安全链断开的触发原因。下表I为安全链触发“首出”条件判断功能块FB_FST_0UT的逻辑说明如下
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权利要求
1.风力发电机组的安全链系统，其特征在于包括机组手动紧急停机按钮模块、安全继电器、机组状态获取及安全链保护和反馈模块、安全链供电电源、和控制继电器，所述机组手动紧急停机按钮模块与安全继电器的输入端相连接，构成安全链辅助回路，所述安全继电器的输出端、机组状态获取及安全链保护和反馈模块、安全链供电电源和控制继电器依次连接，构成安全链主回路。
2.根据权利要求I所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于还包括分别与安全继电器和控制继电器的复位触点相连接的两个安全链复位模块，所述安全链复位模块包括塔基复位按钮、机舱复位按钮、上电复位按钮、远程监控PLC复位按钮和时间继电器。
3.根据权利要求I或2所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述上电复位按钮为时间继电器的触点。
4.根据权利要求I或2所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述机组手动紧急停机按钮模块包括并联的机组塔基手动按钮、机舱手动按钮和遥控手柄手动按钮，所述各按钮均设有三副常闭接点，所述各按钮的第一副常闭接点与安全继电器的第一路输入端首尾依次连接形成环路，所述各按钮的第二副常闭接点与安全继电器第二路输入端首尾依次连接形成环路，所述各按钮的第三副常闭接点分别与主控系统PLC的对应手动按钮监测输入端相连接。
5.根据权利要求I或2所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述机组状态获取及安全链保护和反馈模块包括依次连接的机组振动获取模块、机组扭缆获取模块、两组机组低速轴超速测量保护模块、变桨系统故障模块、变流器故障模块、电网状态测量保护模块、主控系统PLC塔基/机舱通信模块、主控系统变流/变桨通信模块和主控系统PLC紧急停机输出模块，所述安全链供电电源位于变流器故障接点和电网状态测量保护模块之间。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述安全链供电电源为UPS直流电源，所述UPS直流电源还与主控系统PLC的电源监测端相连接。
7.根据权利要求I或2所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述控制继电器还设有偏航电机控制触点、变桨控制触点和安全系统总反馈触点，所述各触点与偏航电机回路、变桨控制系统和主控系统PLC相连接。
8.根据权利要求I或2所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述控制继电器还设有安全链输出触点，所述安全链输出触点和所述控制继电器的线包均接入安全链回路，并构成安全链主回路自保持状态。
9.根据权利要求I或2所述的风力发电机组的安全链系统，其特征在于所述安全继电器为非智能性的安全继电器，所述控制继电器为具有四副触点输出的继电器。
10.风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于基于风力发电机组的安全链系统上的进行风力发电机组的故障快速识别方法，具体包括以下步骤 步骤(I )，利用主控系统PLC根据安全链状态总反馈接点得到安全链回路的当前状态； 步骤(2)，若安全链回路的当前状态出现异常，且将安全链断开，得到主控系统PLC判断安全链断开的触发原因，若安全链回路的当前状态为正常工作状态，则重复步骤(1)，据安全链状态总反馈获取安全链回路的当前状态； 步骤(3)，根据步骤(2)获得的触发原因，得出相对应状态码，并把状态码传输到HMI(中文)或远程监控中心显示。
11.根据权利要10所述的风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于所述步骤(2)安全链回路的当前状态出现异常，安全链断开，安全链断开的发方式为至少两个安全链保护模块动作断开安全链。
12.根据权利要10所述的风力发电机组的故障快速识别方法，其特征在于所述步骤(2)主控系统PLC判断安全链断开的触发原因的具体包括以下步骤， 1)检测安全链的状态标志位 包括依次检测塔基急停按钮、机舱急停按钮、机舱手动遥柄、振动超限、扭缆极限、低速轴超速、变浆故障、变流故障、电网故障、变流或者变浆信息网络故障、PLC的输入输出端口网络故障和PLC紧急停机标志标志位； 2)若上述任一的状态标志位置为TRUE，则返回安全链断开的触发原因。
全文摘要
本发明公开了一种风力发电机组的安全链系统及其故障快速识别方法，根据不同的安全链触发对象，采用非智能性的安全继电器和常规继电器通过“硬接线”串联模式构建安全链回路，进而构成机组安全系统，并对安全系统的状态进行有效监测，对于同一个被保护对象，安全链回路采用冗余设计方式，至少有两个相互独立的安全链保护接点可以同时动作，从而可以更加有效的防范某一个设备对象保护继电器接点输出粘连导致安全链失效的状态产生。本发明实施简单、监测有效、成本低廉，同时采用多层次的保护模式保护了风力发电机组的安全链系统的安全可靠性。
文档编号F03D7/00GK102748215SQ20121024159
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者吴宏, 师毓佳, 杨卫民, 沙玉婷, 王荣兴, 詹熙, 马文龙 申请人:国电南京自动化股份有限公司