風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電因其采用了新型、清潔的能源進行發(fā)電而在電力領(lǐng)域逐步受到人們的關(guān)注。
[0003]在風(fēng)力發(fā)電機組(簡稱“機組”)中，風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速在很大程度上關(guān)系著整個機組的運行狀態(tài)的安全性和發(fā)電效率。例如，當風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速過大時，易造成風(fēng)力發(fā)電機的損壞或機組飛車等事故，而當風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速過小時，會降低風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電量，從而影響整個機組的發(fā)電效率。因此，如何根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速來控制機組的運行狀態(tài)，保證機組的安全性和發(fā)電效率就成為技術(shù)人員所亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實施例提供一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法和系統(tǒng)，用于根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速來控制機組的運行狀態(tài)，從而保證機組的安全性和機組的正常運行。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法，包括:
[0006]轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備周期性地獲取風(fēng)力發(fā)電機組的第一實測轉(zhuǎn)速值；將所述第一實測轉(zhuǎn)速值與風(fēng)力發(fā)電機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值進行比較，獲取第一比較結(jié)果，并根據(jù)所述第一比較結(jié)果輸出轉(zhuǎn)速故障信號；
[0007]執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)所述轉(zhuǎn)速故障信號對所述風(fēng)力發(fā)電機組進行安全保護操作。
[0008]本發(fā)明的實施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備和執(zhí)行系統(tǒng)；
[0009]所述轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備，用于周期性地獲取風(fēng)力發(fā)電機組的第一實測轉(zhuǎn)速值；將所述第一實測轉(zhuǎn)速值與風(fēng)力發(fā)電機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值進行比較，獲取第一比較結(jié)果，并根據(jù)所述第一比較結(jié)果輸出轉(zhuǎn)速故障信號；
[0010]所述執(zhí)行系統(tǒng)，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)速故障信號對所述風(fēng)力發(fā)電機組進行安全保護操作。
[0011]本發(fā)明實施例提供的風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法和系統(tǒng)，通過利用機組中的轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控獲取風(fēng)力發(fā)電機的實測轉(zhuǎn)速值；并將該實測轉(zhuǎn)速值與機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果對機組進行安全保護操作，從而對風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速較為敏感的如并網(wǎng)系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)等機組部分的工作狀態(tài)予以控制，提高機組的安全性，保證機組正常運行，在最大程度上穩(wěn)定機組的發(fā)電效率。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法流程圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實施例提供的獲取第一實測轉(zhuǎn)速值的方法流程圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種轉(zhuǎn)速脈沖信號的示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法的流程圖；
[0016]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6為本發(fā)明實施例提供的另一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖7為本發(fā)明實施例提供的又一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8為本發(fā)明實施例提供的又一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]本方案的發(fā)明構(gòu)思是，利用機組測量的風(fēng)力發(fā)電機的實測轉(zhuǎn)速值與機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值的比較結(jié)果，對機組的運行狀態(tài)如并網(wǎng)狀態(tài)，變槳狀態(tài)等進行控制操作，從而提高機組的安全性和發(fā)電效率。
[0021]實施例一
[0022]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法流程圖。該方法的執(zhí)行主體為風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備和執(zhí)行系統(tǒng)。如圖1所示，該風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法包括以下步驟:
[0023]步驟S101，轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備周期性地獲取風(fēng)力發(fā)電機的第一實測轉(zhuǎn)速值。
[0024]其中，轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備可以是用于對轉(zhuǎn)速信號采集設(shè)備(如傳感器等)采集的轉(zhuǎn)速信號進行識別分析，并得到相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速值的設(shè)備。
[0025]在實施中，風(fēng)力發(fā)電機在工作時，轉(zhuǎn)速信號采集設(shè)備實時監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，例如，風(fēng)力發(fā)電機的葉輪上預(yù)先標記有起始位置，轉(zhuǎn)速信號采集設(shè)備可以記錄每次到達該起始位置的時間，并在相應(yīng)時刻點產(chǎn)生脈沖信號。轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備接收這些脈沖信號，并分析這些信號表征的相鄰兩個時間的差值和旋轉(zhuǎn)方向，得到葉輪旋轉(zhuǎn)一周的速度，從而確定出葉輪的轉(zhuǎn)速；然后利用機組中葉輪旋轉(zhuǎn)與風(fēng)力發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的對應(yīng)關(guān)系，獲取風(fēng)力發(fā)電機的實測轉(zhuǎn)速值，作為上述第一實測轉(zhuǎn)速值。
[0026]步驟S102，轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備將第一實測轉(zhuǎn)速值與風(fēng)力發(fā)電機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值進行比較，獲取第一比較結(jié)果，并根據(jù)第一比較結(jié)果輸出轉(zhuǎn)速故障信號。
[0027]在實際應(yīng)用場景中，每臺機組在完成設(shè)計生產(chǎn)后，會為其設(shè)定有一個保護轉(zhuǎn)速值，該保護轉(zhuǎn)速值是機組中其他系統(tǒng)或設(shè)備正常工作時對應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機最為適宜的工作轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備可以通過將采集的第一實測轉(zhuǎn)速值與該風(fēng)力發(fā)電機給定預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值進行比較得到的比較結(jié)果，可獲知當前機組的風(fēng)力發(fā)電機的工作狀態(tài)。例如，當?shù)谝粚崪y轉(zhuǎn)速值大于或小于風(fēng)力發(fā)電機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值時，對應(yīng)為風(fēng)力發(fā)電機可能處于超發(fā)或欠發(fā)的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備得到第一比較結(jié)果后，可以確定機組的轉(zhuǎn)速是否正常，如果機組的轉(zhuǎn)速異常，則可以輸出轉(zhuǎn)速故障信號。
[0028]步驟S103，執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速故障信號對風(fēng)力發(fā)電機組進行安全保護操作。
[0029]其中，執(zhí)行系統(tǒng)可以是用于對機組執(zhí)行相應(yīng)的控制操作的系統(tǒng)，如偏航系統(tǒng)、變流系統(tǒng)等。針對風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速較為敏感的機組運行狀態(tài)涉及包括機組的偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變流系統(tǒng)等系統(tǒng)及設(shè)備的工作運行狀態(tài)。當風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速工作在非最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，相對應(yīng)的也會影響到這些系統(tǒng)或設(shè)備的工作狀態(tài)。例如，當風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速過大時，其對應(yīng)葉輪的實際轉(zhuǎn)速過快，而為了防止機組出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，此時，變槳系統(tǒng)應(yīng)通過調(diào)節(jié)變槳角度盡量減小機組葉輪的轉(zhuǎn)速，保證安全。而當風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速過小時，不足以滿足機組以額定功率向外加電網(wǎng)供電，那么此時，應(yīng)盡量通過偏航系統(tǒng)或變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)偏航角度或變槳角度，使機組最大程度捕獲風(fēng)能增加發(fā)電量，或直接控制脫網(wǎng)。
[0030]同理的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在機組中挖掘其他與風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速關(guān)系較為密切的系統(tǒng)或設(shè)備的運行狀態(tài)，并根據(jù)相互的影響關(guān)系，對相應(yīng)的系統(tǒng)或設(shè)備進行運行狀態(tài)如狀態(tài)參量進行控制，從而保證整個機組能夠安全運行，在最大程度上穩(wěn)定機組的發(fā)電效率。
[0031]本發(fā)明實施例提供的風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法，通過利用機組中的轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控獲取風(fēng)力發(fā)電機的實測轉(zhuǎn)速值；并將該實測轉(zhuǎn)速值與機組的預(yù)設(shè)保護轉(zhuǎn)速值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果對機組進行安全保護操作，從而對風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速較為敏感的如并網(wǎng)系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)等機組部分的工作狀態(tài)予以控制，提高機組的安全性，保證機組正常運行，在最大程度上穩(wěn)定機組的發(fā)電效率。
[0032]實施例二
[0033]圖2為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法另一個實施例的方法流程圖，可視為圖1又一種改進的實現(xiàn)方案。在圖1所示實施例的基礎(chǔ)上，本實施例對步驟SlOl以及步驟S103做了進一步細化。如圖2所示，該風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保護方法包括步驟如下:
[0034]步驟S201，轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備周期性地接收傳感器監(jiān)測獲取的風(fēng)力發(fā)電機組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號。
[0035]在實施中，傳感器監(jiān)測獲取機組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號的方式可以多種多樣，例如傳感器中可以設(shè)置有編碼器，通過編碼器生成機組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號，或者還可以通過其它脈沖方式生成機組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號。本發(fā)明實施例中，以傳感器中設(shè)置有編碼器的方式獲取轉(zhuǎn)速脈沖信號為例，對上述步驟S201的處理過程進行說明，具體地，可以在風(fēng)力發(fā)電機的葉輪的一旁設(shè)置激光發(fā)射器，用于發(fā)射激光，另一旁設(shè)置激光接收器，用于接收激光發(fā)射器發(fā)射的激光，葉輪在旋轉(zhuǎn)時，如果葉輪的葉片遮擋了激光發(fā)射器發(fā)射的激光，使得激光接收器沒有接收到激光，則編碼器可以生成低電平的信號，隨著葉片的旋轉(zhuǎn)，當激光不再被葉片所遮擋，而處于兩個葉片之間的空隙的位置時，激光接收器接收到激光發(fā)射器發(fā)射的激光，此時，編碼器可以生成高電平的信號，經(jīng)過時間的推移和葉輪的不斷旋轉(zhuǎn)，最終編碼器生成機組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號。其中，該轉(zhuǎn)速脈沖信號可以分為A相、B相和N相，如圖3所不，每一相可以分為頻率相同、正負兩個方向的脈沖信號。A相和B相脈沖信號的頻率相同，為了確定風(fēng)力發(fā)電機葉輪的轉(zhuǎn)向，可以為A相和B相脈沖信號的相位設(shè)置一定的相位差，如90度、45度等。N相脈沖信號可以作為參考位脈沖信號，可以通過該參考位脈沖信號確定風(fēng)力發(fā)電機葉輪的初始位置。