一种风电机组的转速失控的应急偏航电路及方法与流程

本发明涉及风电机组控制技术领域，特别是涉及一种风电机组的转速失控的应急偏航电路及方法。

背景技术：

影响机组的安全运行的原因多种多样，变桨控制系统故障、后备电源故障、滑环故障、日常维护及管理不当等因素都能使风电机组的转速失控，极端情况下甚至会导致机组飞车(即风电机组制动系统失效，叶轮转速超过允许或额定转速，且机组处于失控状态)，如果得不到有效控制，风电机组将会发生叶片断裂、倒塔等毁灭性的打击，进而造成巨大经济损失，甚至危及人身安全。

现有的应急偏航技术只能对转速大于额定转速的失控进行偏航处理。若不能对转速小于额定转速的失控(即转速小于或等于额定转速且刹车处于制动状态，但此时风电机组的转速仍大于安全转速)进行有效的控制，风电机组仍会频发事故。此外，现有的应急偏航电路启动后不能及时地停止偏航，导致风电机组发生过偏航，对风电机组造成损伤。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种风电机组的转速失控的应急偏航电路及方法，能够在风电机组的转速小于或者等于安全转速时，停止偏航。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种风电机组的转速失控的应急偏航电路，包括：

第一速度继电器、第一非延时继电器、接触器和第一延时继电器；

所述第一非延时继电器的第一常开触点、所述第一延时继电器的常闭触点和所述接触器的线圈串联形成串联支路；所述串联支路与电源连接；所述接触器的常开触点与偏航装置连接；所述第一延时继电器的延时时间为风电机组的叶轮偏航至预设角度所用的时间；

所述第一速度继电器的第一触点和所述第一非延时继电器的第二常开触点并联形成第一并联支路；所述第一速度继电器的第二触点和所述第一非延时继电器的线圈串联后与所述第一延时继电器的线圈并联形成第二并联支路；所述第一并联支路和所述第二并联支路串联后与所述串联支路并联；

所述第一速度继电器的第一触点在风电机组的转速大于额定转速时闭合；所述第一速度继电器的第一触点在所述风电机组的转速小于或者等于所述额定转速时断开；所述第一速度继电器的第二触点在所述风电机组的转速大于安全转速时闭合；所述第一速度继电器的第二触点在风电机组的转速小于或者等于所述安全转速时断开。

可选的，所述应急偏航电路还包括：

第二速度继电器和第二延时继电器；

所述第二延时继电器的线圈与所述第二速度继电器的触点串联后与电源连接；

所述第二延时继电器的常开触点在所述第一并联支路中与所述第一速度继电器的第一触点串联；

所述第二速度继电器的触点在所述风电机组的转速大于所述额定转速时闭合；所述第二速度继电器的触点在所述风电机组的转速小于或者等于所述额定转速时断开；所述第二延时继电器的常开触点在所述第二速度继电器的触点的闭合时间达到预设时间时闭合。

可选的，所述应急偏航电路还包括：

第二非延时继电器；

所述第二非延时继电器的线圈的第一端与低电平连接；所述第二非延时继电器的线圈的第二端与风电机组的制动控制装置连接；所述制动控制装置包括切换部、制动端和非制动端；

所述第二非延时继电器的线圈的第二端与所述非制动端连接；所述切换部的第一端与高电平连接；所述切换部的第二端在风电机组刹车正常且制动时切换至所述制动端；所述切换部的第二端在所述风电机组刹车正常且未制动时或者在所述风电机组刹车失灵时切换至所述非制动端；

所述第二非延时继电器的常闭触点和所述第一速度继电器的第三触点串联后与所述第一并联支路并联；所述第一速度继电器的第三触点在风电机组的转速大于所述安全转速时闭合；所述第一速度继电器的第三触点在风电机组的转速小于或者等于所述安全转速时断开。

可选的，所述预设角度为90度。

可选的，所述安全转速为1rpm/min。

可选的，所述偏航装置为偏航变频器。

一种风电机组的转速失控的应急偏航方法，所述应急偏航方法应用于上述的应急偏航电路，所述应急偏航方法包括：

获取风电机组的叶轮转速；

判断所述叶轮转速是否大于额定转速，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为是，则第一速度继电器的第一触点和第二触点均闭合，偏航装置动作；

获取偏航后风电机组的叶轮转速；

判断所述偏航后风电机组的叶轮转速是否小于或者等于安全转速，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果为是，则所述第一速度继电器的第二触点断开，所述偏航装置停止动作。

可选的，所述应急偏航方法还包括：

若所述第二判断结果为否，则判断所述偏航装置运行的时间是否大于或者等于第一延时继电器的延时时间，得到第三判断结果；所述第一延时继电器的延时时间为风电机组的叶轮偏航至预设角度所用的时间；

若所述第三判断结果为是，所述第一延时继电器的常闭触点断开，所述偏航装置停止动作；

若所述第三判断结果为否，则返回步骤“获取偏航后风电机组的叶轮转速”。

可选的，所述预设角度为90度；所述安全转速为1rpm/min。

可选的，所述应急偏航方法还包括：

若所述第一判断结果为否，则判断所述叶轮转速是否大于所述安全转速，得到第四判断结果；

若所述第四判断结果为是，则所述第一速度继电器的第二触点和第三触点均闭合，并判断所述风电机组中制动控制装置的切换部的第二端是否切换至制动端，得到第五判断结果；

若所述第五判断结果为是，则第二非延时继电器的常闭触点闭合，偏航装置动作，并返回步骤“获取偏航后风电机组的叶轮转速”。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种风电机组的转速失控的应急偏航电路及方法，应急偏航电路中第一速度继电器的第一触点在转速大于额定转速时闭合，此时，第一非延时继电器的线圈得电，第一非延时继电器的第一常开触点闭合使得接触器的线圈得电，接触器常开触点闭合使偏航装置运行。第一延时继电器的常闭触点在第一延时继电器的线圈的得电时间达到第一延时继电器的延时时间(风电机组的叶轮偏航至预设角度所用的时间)时断开，偏航装置停止动作。在风电机组的叶轮偏航至预设角度所用的时间内，第一速度继电器的第二触点在偏航后的转速小于或等于安全转速时断开，偏航装置停止动作。本发明提供的应急偏航电路，能够在对转速大于额定转速的失控进行偏航处理的同时，防止风电机组发生过偏航，减少偏航对风电机组造成损伤。

本发明提出的应急偏航电路，增设了制动控制装置的检测装置(第二非延时继电器电器)和启动支路(即第二非延时继电器的常闭触点和第一速度继电器的第三触点串联)，启动支路与第一速度继电器的第一触点并联，在叶轮转速大于安全转速且刹车制动时，第二非延时继电器的线圈失电，常闭触点闭合；第一速度继电器的第三触点闭合，第一非延时继电器的线圈得电，第一非延时继电器的第一常开触点闭合使得接触器的线圈得电，偏航装置开始偏航。本发明提出的应急偏航电路，能够对转速大于额定转速的失控和转速小于额定转速的失控均进行偏航处理，同时防止风电机组发生过偏航。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中风电机组的转速失控的应急偏航电路的电路图；

图2为本发明实施例中风电机组的转速失控的应急偏航方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种风电机组的转速失控的应急偏航电路及方法，能够在风电机组的转速小于或者等于安全转速时，停止偏航。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

图1为本发明实施例中风电机组的转速失控的应急偏航电路的电路图；图中，kf2为第一速度继电器，kf2处标注的12、34和56分别为第一速度继电器的第一触点、第二触点和第三触点；kf1第二速度继电器,kf1处标注的12为第二速度继电器的触点；k1为第一非延时继电器，k11和k12分别为第一非延时继电器的第一常开触点和第二常开触点；km为接触器；kt1为第一延时继电器；kt3为第二延时继电器；k2第二非延时继电器；s222.7为风电机组的制动控制装置，s222.7处标注的2、3、5分别为制动控制装置的切换部、非制动端和制动端。sb-forword表示向左偏航，sb-backword表示向右偏航，fb-sb表示手动偏航。

如图1所示，本发明提供了一种风电机组的转速失控的应急偏航电路，包括：第一速度继电器kf2、第一非延时继电器k1、接触器km和第一延时继电器kt1。

第一非延时继电器k1的第一常开触点、第一延时继电器kt1的常闭触点和接触器km的线圈串联形成串联支路；串联支路与电源连接；接触器km的常开触点与偏航装置连接；第一延时继电器kt1的延时时间为风电机组的叶轮偏航至预设角度所用的时间。其中，偏航装置为偏航变频器，预设角度为90度。

第一速度继电器kf2的第一触点和第一非延时继电器k1的第二常开触点并联形成第一并联支路；第一速度继电器kf2的第二触点和第一非延时继电器k1的线圈串联后与第一延时继电器kt1的线圈并联形成第二并联支路；第一并联支路和第二并联支路串联后与串联支路并联。

第一速度继电器kf2的第一触点在风电机组的转速大于额定转速时闭合；第一速度继电器kf2的第一触点在风电机组的转速小于或者等于额定转速时断开；第一速度继电器kf2的第二触点在风电机组的转速大于安全转速时闭合；第一速度继电器kf2的第二触点在风电机组的转速小于或者等于安全转速时断开。其中，额定转速大于安全转速，安全转速为1rpm/min。

本发明提供的的风电机组的转速失控的应急偏航电路，还包括第二速度继电器kf1和第二延时继电器kt3。

第二延时继电器kt3的线圈与第二速度继电器kf1的触点串联后与电源连接(具体的，第二延时继电器kt3的线圈的第一端与第二速度继电器kf1的触点的第一端连接；第二延时继电器kt3的线圈的第二端与低电平连接；第二速度继电器kf1的触点的第二端与高电平连接图1中未示出)。第二延时继电器kt3的常开触点在第一并联支路中与第一速度继电器kf2的第一触点串联；第二速度继电器kf1的触点在风电机组的转速大于额定转速时闭合；第二速度继电器kf1的触点在风电机组的转速小于或者等于额定转速时断开；第二延时继电器kt3的常开触点在第二速度继电器kf1的触点的闭合时间达到预设时间时闭合。其中，高电平为24v，低电平为0v。

此外，本发明提供的的风电机组的转速失控的应急偏航电路还包括：第二非延时继电器k2。

第二非延时继电器k2的线圈的第一端与低电平连接；第二非延时继电器k2的线圈的第二端与风电机组的制动控制装置连接；制动控制装置包括切换部、制动端和非制动端；第二非延时继电器k2的线圈的第二端与非制动端连接；切换部的第一端与高电平连接；切换部的第二端在风电机组刹车正常且制动时切换至制动端；切换部的第二端在风电机组刹车正常且未制动时或者在风电机组刹车失灵时切换至非制动端。第二非延时继电器k2的常闭触点和第一速度继电器kf2的第三触点串联后与第一并联支路并联；第一速度继电器kf2的第三触点在风电机组的转速大于安全转速时闭合；第一速度继电器kf2的第三触点在风电机组的转速小于或者等于安全转速时断开。

具体的，本发明提供的的风电机组的转速失控的应急偏航电路对转速大于额定转速时的失控和转速小于额定转速时的失控分别进行了如下控制：

转速大于额定转速时的失控：kf1的触点12闭合，kt3的线圈得电(延时继电器)，到达设定时间后kt3常开触点闭合(设置kt3的目的是kf1的触点的因信号不稳定频繁开断，防止误启动应急偏航电路)，kf2的第一触点12闭合，此时，第一延时继电器kt1的线圈得电，同时由于转速大于安全转速，kf2的第一触点12闭合，k1的线圈得电，k1的第一常开触点k11和第二常开触点k12同时闭合，k12闭合自保持回路接通(设置k12的目的是在应急偏航开始后，kf1的触点的因信号不稳定频繁开断，防止误切断应急偏航电路)，在kt1的延时时间内，kt1的常闭触点闭合，k12闭合使得km的线圈得电，km的常开触点闭合，手动偏航插头部分相当于接入了操作盒，使机组向左或右偏航。kt1的线圈得电至kt1的延时时间时kt1的常闭触点断开，km的线圈失电，km的常开触点断开，偏航结束。偏航时间上限(kt1的延时时间)为偏航90度所用的的时间，在偏航时间上限内，偏航至叶轮转速降到1rpm/min时，kf2的第二触点34断开，k1的线圈失电，k1的第一常开触点k11和第二常开触点k12同时断开，自保持回路断开，km的线圈失电，km的常开触点断开，应急偏航电路切除，降速保护完成。

转速小于额定转速时的失控：此时叶轮转速大于安全转速，kf2的第三触点56闭合，刹车制动，制动控制装置的切换部2切换至制动端5，k2的线圈失电，k2的常闭触点闭合，k1的线圈得电，k1的第一常开触点k11和第二常开触点k12同时闭合，k12闭合自保持回路接通(设置k12的目的是在应急偏航开始后，kf2的第一触点的因信号不稳定频繁开断，防止误切断应急偏航电路)，在kt1的延时时间内，kt1的常闭触点闭合，k12闭合使得km的线圈得电，km的常开触点闭合，手动偏航插头部分相当于接入了操作盒，使机组向左或右偏航。kt1的线圈得电至预设延时时间时kt1的常闭触点断开，km的线圈失电，km的常开触点断开，偏航结束。偏航时间上限(kt1的延时时间)为偏航90度所用的的时间，在偏航时间上限内，偏航至叶轮转速降到1rpm/min时，kf2的第二触点34断开，k1的线圈失电，k1的第一常开触点k11和第二常开触点k12同时断开，自保持回路断开，km的线圈失电，km的常开触点断开，应急偏航电路切除，降速保护完成。

本发明提供了一种风电机组的转速失控的应急偏航方法应用于上述应急偏航电路，应急偏航方法包括：

获取风电机组的叶轮转速。

判断叶轮转速是否大于额定转速，得到第一判断结果。

若第一判断结果为是，则第一速度继电器的第一触点和第二触点均闭合，偏航装置动作。

获取偏航后风电机组的叶轮转速。

判断偏航后风电机组的叶轮转速是否小于或者等于安全转速，得到第二判断结果。其中，安全转速为1rpm/min。

若第二判断结果为是，则第一速度继电器的第二触点断开，偏航装置停止动作。

若第二判断结果为否，则判断偏航装置运行的时间是否大于或者等于第一延时继电器的延时时间，得到第三判断结果；第一延时继电器的延时时间为风电机组的叶轮偏航至预设角度所用的时间。预设角度为90度。

若第三判断结果为是，第一延时继电器的常闭触点断开，偏航装置停止动作。

若第三判断结果为否，则返回步骤“获取偏航后风电机组的叶轮转速”。

若第一判断结果为否，则判断叶轮转速是否大于安全转速，得到第四判断结果。

若第四判断结果为是，则第一速度继电器的第二触点和第三触点均闭合，并判断风电机组中制动控制装置的切换部的第二端是否切换至制动端，得到第五判断结果。

若第五判断结果为是，则第二非延时继电器的常闭触点闭合，偏航装置动作，并返回步骤“获取偏航后风电机组的叶轮转速”。

本发明提供的转速失控的应急偏航方法具体实施方式如图2(图2中的超速指叶轮转速大于额定转速)所示。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。