1.本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种防止风力发电机组扭缆故障的安全保护方法。
背景技术：
2.风力发电机组在发电时，其风轮的朝向应为风吹来的方向，因此，当风向改变时，风力发电机组的风轮朝向也应随之改变，即风轮需要根据风向的变化进行偏航对风。在偏航对风过程中，安装的在风力发电机组内部的电缆会随着风轮的左右偏航转动而缠绕，当缠绕到一定程度时，解缆系统需控制风轮反方向偏航转动以便将缠绕的电缆解开。若因风力发电机组的解缆系统存在问题而导致解缆功能失效，系统应及时触发相应的故障报警并停机，以防止发生电缆过度缠绕而导致电缆扭断的情况。因此，相关安全保护能够准确判断解缆系统中存在的问题，对防止发生扭缆故障至关重要。
3.在解缆系统中，扭缆传感器的主要作用是测量扭缆角度并避免扭缆故障发生，其包含如下两方面功能：一是实时测量扭缆的角度，当扭缆角度大于设定值时，触发报警停机，停止偏航动作，二是当扭缆达到一定程度时，传感器的中的行程限位触发，进而触发报警停机，停止偏航动作。
4.当前针对风力发电机组扭缆故障相关安全保护的内容有如下3个方面：
5.(1)当扭缆传感器测量的扭缆角度大于设定值，机组解缆功能异常，风力发电机组报警停机并禁止偏航动作。
6.(2)当扭缆传感器中的扭缆限位开关动作、机组解缆功能异常，风力发电机组报警停机并禁止偏航动作。
7.(3)当风力发电机组有偏航动作时，在一定的时间内，若扭缆传感器测量值小于设定值，则认为偏航传感器异常，风力发电机组报警停机并禁止偏航动作。
8.现有技术的不足包括以下两个方面：
9.(1)由于机械结构的限制，在偏航启动时，扭缆传感器测量到的扭缆角度值并不能立即变化，另外由于风力发电机组运行工况复杂，上述现有技术说明中第(3)条的保护参数不能设置的过于严格，进而导致此安全保护不能准确反应扭缆传感器可能存在的问题，此安全保护存在失效的可能。
10.(2)由于扭缆角度测量与扭缆限位开关来自于同一扭缆传感器，因此，技术说明中第(1)条和第(2)条两个安全保护存在同时失效的可能性。
11.综上，由于现有技术存在上述两点不足，风力发电机组扭缆相关安全保护设计不够严谨，安全保护存在同时失效的可能性，可能会出现电缆过度缠绕而导致电缆扭断的情况。
技术实现要素：
12.本发明要解决的技术问题是：提供一种防止风力发电机组扭缆故障的安全保护方
法，避免安全保护同时失效，能够准确判断扭缆传感器是否存在问题，并及时发挥安全保护作用，避免扭缆事故发生。
13.本发明提供了一种防止风力发电机组扭缆故障的安全保护方法，包括以下步骤：
14.步骤s1：根据风力发电机组偏航系统相关设备参数，计算理论偏航速度；
15.步骤s2：累计风力发电机组向右偏航的动作时间，结合理论偏航速度，确定累计右偏航角度；
16.步骤s3：累计风力发电机组向左偏航的动作时间，结合理论偏航速度，确定累计左偏航角度；
17.步骤s4：根据所述累计左偏航角度和累计右偏航角度，计算扭缆角度理论值；
18.步骤s5：结合扭缆角度理论值和扭缆角度实际测量值，确定触发限值；
19.步骤s6：比较并触发故障；
20.当机组理论偏航角度与实测偏航角度的差值大于所述触发限值时，机组报警停机并禁止偏航。
21.优选地，所述步骤s1中，
22.所述轮偏航速度v
yaw
计算方法如下：
[0023][0024]vyaw
：理论偏航速度，单位
°
/秒；
[0025]
nr：偏航电机额定转速，单位rpm；
[0026]
m：偏航减速箱低速侧齿圈齿数；
[0027]
k：偏航减速机变比；
[0028]
n：偏航盘齿数。
[0029]
优选地，所述步骤s2中，当风力发电机组右偏航启动时，开始对右偏航运行时间进行累加，并将累计结果保存至t
right
，单位：秒；
[0030]
根据累计右偏航时间t
right
和偏航速度v
yaw
，计算累计右偏航角度θ
right
：
[0031]
θ
right
＝t
right
×vyaw
。
[0032]
优选地，所述步骤s3中，
[0033]
当风力发电机组左偏航启动时，开始对左偏航运行时间进行累加，并将累计结果保存至t
left
，单位：秒；
[0034]
根据累计左偏航时间t
left
和偏航速度v
yaw
，计算累计左偏航角度θ
left
：
[0035]
θ
left
＝t
left
×vyaw
。
[0036]
优选地，所述步骤s4中，所述扭缆角度理论值的计算方法为：
[0037]
θ
yawc
＝θ
right-θ
left
[0038]
θ
yawc
为扭缆角度理论值。
[0039]
优选地，所述步骤s5中，
[0040]
首先确定取扭缆角度实际测量值的绝对值及扭缆理论值的绝对值中的较大值θ
yawmax
；
[0041]
θ
yawmax
＝max(|θ
yawm
|，|θ
yawc
|)；
[0042]
以所述较大值θ
yawmax
与触发限值形成对应关系，确定触发限值。
[0043]
优选地，所述θ
yawmax
与触发限值形成对应关系为：
[0044]
θ
yawmax
为0～360
°
，触发限值为1080
°
；
[0045]
θ
yawmax
为360.1～720
°
，触发限值为720
°
；
[0046]
θ
yawmax
为720.1～900
°
，触发限值为540
°
；
[0047]
θ
yawmax
为900.1～1080
°
，触发限值为360
°
。
[0048]
与现有技术相比，本发明的一种防止风力发电机组扭缆故障的安全保护方法，通过新增加扭缆相关安全保护，在不增加硬件成本的前提下，当扭缆传感器存在问题时，系统能够及时报警停机并告知运维人员检查。在此基础上，其他扭缆故障的相关安全保护可以正常发挥作用，从而避免风力发电机组扭缆事故的发生。
具体实施方式
[0049]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
[0050]
本发明的实施例公开了一种防止风力发电机组扭缆故障的安全保护方法，包括以下步骤：
[0051]
步骤s1：根据风力发电机组偏航系统相关设备参数，计算偏航速度；
[0052]
步骤s2：累计风力发电机组向右偏航的动作时间，结合理论偏航速度，确定累计右偏航角度；
[0053]
步骤s3：累计风力发电机组向左偏航的动作时间，结合理论偏航速度，确定累计左偏航角度；
[0054]
步骤s4：根据所述累计左偏航角度和累计右偏航角度，计算扭缆角度理论值；
[0055]
步骤s5：结合扭缆角度理论值和扭缆角度实际测量值，确定触发限值；
[0056]
步骤s6：比较并触发故障；当机组理论偏航角度与实测偏航角度的差值大于所述触发限值时，机组报警停机并禁止偏航。
[0057]
本发明通过新增加扭缆相关安全保护，使得系统能够更加及时、准确判断扭缆系统存在的问题，确保扭缆故障相关安全保护可以正常发挥作用，从而避免扭缆事故的发生。
[0058]
新增加的安全保护内容主要是将理论计算得到的扭缆角度与实际扭缆传感器测量得到的扭缆角度进行对比，当二者的差值超过设定的安全阈值时，机组触发报警停机，并禁止偏航动作。
[0059]
以下结合具体实施例对本发明进行说明。
[0060]
步骤s1：根据风力发电机组偏航系统相关设备参数，计算理论偏航速度。
[0061]
所述理论偏航速度v
yaw
计算方法如下：
[0062][0063]vyaw
：理论偏航速度，单位
°
/秒；
[0064]
nr：偏航电机额定转速，单位rpm；
[0065]
m：偏航减速箱低速侧齿圈齿数；
[0066]
k：偏航减速机变比；
[0067]
n：偏航盘齿数。
[0068]
步骤s2：累计风力发电机组向右偏航的动作时间，结合所述理论偏航速度，确定累计右偏航角度。
[0069]
当风力发电机组右偏航启动时，开始对右偏航运行时间进行累加，并将累计结果保存至t
right
，单位：秒；
[0070]
根据累计右偏航时间t
right
和偏航速度v
yaw
，计算累计右偏航角度θ
right
：
[0071]
θ
right
＝t
right
×vyaw
。
[0072]
步骤s3：累计风力发电机组向左偏航的动作时间，结合理论偏航速度，确定累计左偏航角度。
[0073]
当风力发电机组左偏航启动时，开始对左偏航运行时间进行累加，并将累计结果保存至t
left
，单位：秒；
[0074]
根据累计左偏航时间t
left
和偏航速度v
yaw
，计算累计左偏航角度θ
left
：
[0075]
θ
left
＝t
left
×vyaw
。
[0076]
步骤s4：根据所述累计左偏航角度和累计右偏航角度，计算扭缆角度理论值。所述扭缆角度理论值也就是风力发电机组理论的电缆缠绕角度。
[0077]
所述步骤s4中，所述扭缆角度理论值的计算方法为：
[0078]
θ
yawc
＝θ
right-θ
left
[0079]
θ
yawc
为扭缆角度理论值。
[0080]
步骤s5：结合扭缆角度理论值和扭缆角度实际测量值，确定触发限值。
[0081]
具体地，首先确定取扭缆角度值的绝对值及扭缆理论值的绝对值中的较大值θ
yawmax
；
[0082]
θ
yawmax
＝max(|θ
yawm
|，|θ
yawc
|)；
[0083]
以所述较大值θ
yawmax
与触发限值形成对应关系，确定触发限值。
[0084]
所述θ
yawmax
与触发限值形成对应关系为：
[0085]
θ
yawmax
为0～360
°
，触发限值为1080
°
；
[0086]
θ
yawmax
为360.1～720
°
，触发限值为720
°
；
[0087]
θ
yawmax
为720.1～900
°
，触发限值为540
°
；
[0088]
θ
yawmax
为900.1～1080
°
，触发限值为360
°
。
[0089]
步骤s6：比较并触发故障；当机组理论偏航角度与实测偏航角度的差值大于所述触发限值时，机组报警停机并禁止偏航。
[0090]
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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0091]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。