带自动偏离风向保护的偏航系统及偏航方法
【专利摘要】一种带自动偏离风向保护的偏航系统及偏航方法，属于风力发电【技术领域】。包括风力发电机组主控制器、限位开关、扭缆开关、风速风向仪、偏航执行器、偏航制动器、偏航冗余控制器和信号采集传输装置；所述信号采集传输装置输入端分别连接偏航系统的限位开关、扭缆开关及风速风向仪，输出端通过偏航冗余控制器与风力发电机组主控制器连接，偏航冗余控制器还分别连接偏航执行器和偏航制动器，信号采集传输装置将采集的风速风向信号、限位信号、解缆信号，通过偏航冗余控制器与风力发电机组主控制器进行实时通信。本发明能够在主控制器失灵或无法收桨的极端情况下，实现自动偏航不对风的保护功能，防止大型风力发电机组倒落事故发生，保护大型风力发电机组安全、延长了使用寿命。
【专利说明】带自动偏离风向保护的偏航系统及偏航方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电【技术领域】，特别是涉及一种带自动偏离风向保护的偏航系统及偏航方法。
【背景技术】
[0002]为了应对全球性的能源危机和温室效应，加强了对可再生能源的开发并提供了大量的优惠政策，风电进入了快速发展时期，风电的装机规模大幅增长，同时也暴露相应的问题；比如，风力发电机组控制器控制失灵或由于故障超时无法及时收桨，导致风力发电机组倒落。现有偏航系统由风力发电机组主控制器、偏航执行机构、偏航制动机构，限位开关、解缆开关、风速风向仪等；风力发电机组主控制器通过采集风速风向信号、解缆和限位开关等信号进行判断，能够进行自动偏航对风和解缆和手动偏航的功能，但如果出现风力发电机组主控制器死机或控制失灵的情况或者出现桨叶故障无法收回的极端情况，风力发电机组由于正对风向，会导致风力发电机组的转速不断增加，超出风力发电机组的承受力使风力发电机组倒落。
【发明内容】
[0003]针对上述存在的技术问题，为了减少偏航噪声污染和风力发电机组倒落事故的发生，本发明提供一种带自动偏离风向保护的偏航系统及偏航方法，其增加偏航冗余控制器和信号采集传输装置，具备极端情况下自动偏离风向的保护功能，降低风力发电机组的运行转速，保证风力发电机组的安全。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种带自动偏离风向保护的偏航系统，包括风力发电机组主控制器、限位开关、扭缆开关、风速风向仪、偏航执行器及偏航制动器，还包括偏航冗余控制器和信号采集传输装置；所述信号采集传输装置输入端分别连接偏航系统的限位开关、扭缆开关及风速风向仪，信号采集传输装置将采集的风速风向信号、限位信号、解缆信号进行处理，输出端与偏航冗余控制器实时通信；偏航冗余控制器与主控制器进行实时通信，主控制器和偏航冗余控制器均分别连接偏航执行器和偏航制动器，并且在控制偏航动作方面是互锁关系。
[0005]所述通信信息包括风力发电机组运行状态、主控制器运行状态、桨叶角度和发电机转速，其通信协议包括CAN协议、CANOpen协议、Modbus TCP/IP协议、Profibus协议、RS232协议或RS485协议。
[0006]本发明偏航系统的偏航方法，包括如下步骤:
(1)程序开始，
(2)风力发电机组正常运行，显示运行状态参数；
(3)判断主控制器是否工作正常？如果正常工作，则再判断风力发电机组是否有故障？如果风力发电机组无故障，则主控制器正常控制偏航执行器和制动器；如有故障，则再判断桨叶是否正常收回？如正常收回，则主控制器正常控制偏航执行器和制动器，同时跳转到步骤(2)，继续进行判断；
如果主控制器工作不正常或失灵，或者风力发电机组有故障的情况下桨叶不能正常收回，则偏航冗余控制器控制偏航执行器和偏航制动器，偏航偏离风向90度进行安全保护，如果维护人员消除故障后，偏航冗余控制器检查风力发电机组运行正常，则归还风力发电机组主控制器控制权限。
[0007]本发明的有益效果为:
本发明在原有的偏航系统中加入偏航冗余控制器和信号采集传输装置，能够在极端情况下，实现自动偏航不对风的保护功能，实现对风力发电机组的保护。减少了偏航噪声污染和风力发电机组倒落事故的发生，延长了这个风力发电机组的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构框图。
[0009]图2为本发明控制流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。
[0011]实施例:如图1所示，本发明是在原有的偏航系统中加入I组偏航冗余控制器和I组信号采集传输装置；所述信号采集传输装置输入端分别连接偏航系统的限位开关、扭缆开关及风速风向仪，信号采集传输装置将采集的风速风向信号、限位信号、解缆信号进行处理，输出端与偏航冗余控制器实时通信；偏航冗余控制器与主控制器进行实时通信，通信信息包括风力发电机组运行状态、主控制器运行状态、桨叶角度和发电机转速等，使用的通信协议包括CAN协议、CANOpen协议、Modbus TCP/IP协议、Profibus协议、RS232协议、RS485协议等，
主控制器和偏航冗余控制器分别连接偏航执行器和偏航制动器，并且在控制偏航动作方面是互锁关系；偏航冗余控制器通过通信线从主控制器获取到的信息进行逻辑判断:如果风力发电机组主控制器运行状态正常或者风力发电机组故障但桨叶能够正常收回，则由风力发电机组主控制器控制偏航动作；如果风力发电机组主控制器故障或失灵、风力发电机组故障桨叶无法收回，偏航冗余控制器获取偏航控制权限，主控制器取消偏航控制权限，偏航冗余控制器控制偏航使风力发电机组偏离风向90度，降低风力发电机组受到的应力，降低发电机转速，保护风力发电机的叶片和整个机组的安全。待维护人员消除故障后，控制器检查风力发电机组运行正常，偏航冗余控制器归还风力发电机组主控制器控制偏航的权限。
[0012]其控制流程包括如下步骤:如图2所示。
[0013](I)程序开始，
(2)风力发电机组正常运行，显示运行状态参数，包括风力发电机组无故障待风、风力发电机组空转、风力发电机组并网发电等；
(3)判断主控制器是否工作正常？如果正常工作，则再判断风力发电机组是否有故障？如果风力发电机组无故障，则主控制器正常控制偏航执行器和制动器；如有故障，则再判断桨叶是否正常收回？如正常收回，则主控制器正常控制偏航执行器和制动器，同时跳转到步骤(2)进行判断；
如果主控制器工作不正常或失灵，或者风力发电机组有故障的情况下桨叶不能正常收回，则偏航冗余控制器控制偏航执行器和偏航制动器，偏航偏离风向90度进行安全保护，如果维护人员消除故障后，偏航冗余控制器检查风力发电机组运行正常，则归还风力发电机组主控制器控制权限。
【权利要求】
1.一种带自动偏离风向保护的偏航系统，包括风力发电机组主控制器、限位开关、扭缆开关、风速风向仪、偏航执行器及偏航制动器，其特征在于:还包括 偏航冗余控制器和信号采集传输装置；所述信号采集传输装置输入端分别连接偏航系统的限位开关、扭缆开关及风速风向仪，信号采集传输装置将采集的风速风向信号、限位信号、解缆信号进行处理，输出端与偏航冗余控制器实时通信；偏航冗余控制器与主控制器进行实时通信，主控制器和偏航冗余控制器均分别连接偏航执行器和偏航制动器，并且在控制偏航动作方面是互锁关系。
2.根据权利要求1所述带自动偏离风向保护的偏航系统，其特征在于:所述通信信息包括风力发电机组运行状态、主控制器运行状态、桨叶角度和发电机转速，其通信协议包括CAN 协议、CANOpen 协议、Modbus TCP/IP 协议、Profibus 协议、RS232 协议或 RS485 协议。
3.如权利要求1所述带自动偏离风向保护的偏航系统的偏航方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)程序开始， (2)风力发电机组正常运行，显示运行状态参数； (3)判断主控制器是否工作正常？如果正常工作，则再判断风力发电机组是否有故障？如果风力发电机组无故障，则主控制器正常控制偏航执行器和制动器；如有故障，则再判断桨叶是否正常收回？如正常收回，则主控制器正常控制偏航执行器和制动器，同时跳转到步骤(2)，继续进行判断； 如果主控制器工作不正常或失灵，或者风力发电机组有故障的情况下桨叶不能正常收回，则偏航冗余控制器控制偏航执行器和偏航制动器，偏航偏离风向90度进行安全保护，如果维护人员消除故障后，偏航冗余控制器检查风力发电机组运行正常，则归还风力发电机组主控制器控制权限。
【文档编号】F03D7/00GK104265567SQ201410503573
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】王云涛, 刘衍选, 蔡晓峰 申请人:沈阳华创风能有限公司, 青岛华创风能有限公司, 通辽华创风能有限公司, 宁夏华创风能有限公司