風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)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(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)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(jìn)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(jī)組(簡(jiǎn)稱(chēng)“機(jī)組”)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在很大程度上關(guān)系著整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)的安全性和發(fā)電效率。例如，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)大時(shí)，易造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)的損壞或機(jī)組飛車(chē)等事故，而當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)小時(shí)，會(huì)降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，從而影響整個(gè)機(jī)組的發(fā)電效率。因此，如何根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，保證機(jī)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(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法和系統(tǒng)，用于根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，從而保證機(jī)組的安全性和機(jī)組的正常運(yùn)行。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)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(jī)組的第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值；將所述第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值進(jìn)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(hào)；
[0007]執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)所述轉(zhuǎn)速故障信號(hào)對(duì)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行安全保護(hù)操作。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)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(jī)組的第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值；將所述第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值進(jìn)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(hào)；
[0010]所述執(zhí)行系統(tǒng)，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)速故障信號(hào)對(duì)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行安全保護(hù)操作。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法和系統(tǒng)，通過(guò)利用機(jī)組中的轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值；并將該實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)機(jī)組進(jìn)行安全保護(hù)操作，從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較為敏感的如并網(wǎng)系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)等機(jī)組部分的工作狀態(tài)予以控制，提高機(jī)組的安全性，保證機(jī)組正常運(yùn)行，在最大程度上穩(wěn)定機(jī)組的發(fā)電效率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法流程圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的獲取第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值的方法流程圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法的流程圖；
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本方案的發(fā)明構(gòu)思是，利用機(jī)組測(cè)量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值的比較結(jié)果，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)如并網(wǎng)狀態(tài)，變槳狀態(tài)等進(jìn)行控制操作，從而提高機(jī)組的安全性和發(fā)電效率。
[0021]實(shí)施例一
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法流程圖。該方法的執(zhí)行主體為風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)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(jī)的第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值。
[0024]其中，轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備可以是用于對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)采集設(shè)備(如傳感器等)采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分析，并得到相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速值的設(shè)備。
[0025]在實(shí)施中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)速信號(hào)采集設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，例如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪上預(yù)先標(biāo)記有起始位置，轉(zhuǎn)速信號(hào)采集設(shè)備可以記錄每次到達(dá)該起始位置的時(shí)間，并在相應(yīng)時(shí)刻點(diǎn)產(chǎn)生脈沖信號(hào)。轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備接收這些脈沖信號(hào)，并分析這些信號(hào)表征的相鄰兩個(gè)時(shí)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(jī)組中葉輪旋轉(zhuǎn)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值，作為上述第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值。
[0026]步驟S102，轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備將第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值進(jìn)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(hào)。
[0027]在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，每臺(tái)機(jī)組在完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)后，會(huì)為其設(shè)定有一個(gè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值，該保護(hù)轉(zhuǎn)速值是機(jī)組中其他系統(tǒng)或設(shè)備正常工作時(shí)對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為適宜的工作轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備可以通過(guò)將采集的第一實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與該風(fēng)力發(fā)電機(jī)給定預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行比較得到的比較結(jié)果，可獲知當(dāng)前機(jī)組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)。例如，當(dāng)?shù)谝粚?shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值大于或小于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值時(shí)，對(duì)應(yīng)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)組的轉(zhuǎn)速是否正常，如果機(jī)組的轉(zhuǎn)速異常，則可以輸出轉(zhuǎn)速故障信號(hào)。
[0028]步驟S103，執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速故障信號(hào)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行安全保護(hù)操作。
[0029]其中，執(zhí)行系統(tǒng)可以是用于對(duì)機(jī)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(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較為敏感的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)涉及包括機(jī)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(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速工作在非最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí)，相對(duì)應(yīng)的也會(huì)影響到這些系統(tǒng)或設(shè)備的工作狀態(tài)。例如，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)大時(shí)，其對(duì)應(yīng)葉輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò)快，而為了防止機(jī)組出現(xiàn)飛車(chē)現(xiàn)象，此時(shí)，變槳系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)變槳角度盡量減小機(jī)組葉輪的轉(zhuǎn)速，保證安全。而當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)小時(shí)，不足以滿足機(jī)組以額定功率向外加電網(wǎng)供電，那么此時(shí)，應(yīng)盡量通過(guò)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(jī)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(jī)組中挖掘其他與風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系較為密切的系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)相互的影響關(guān)系，對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)如狀態(tài)參量進(jìn)行控制，從而保證整個(gè)機(jī)組能夠安全運(yùn)行，在最大程度上穩(wěn)定機(jī)組的發(fā)電效率。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法，通過(guò)利用機(jī)組中的轉(zhuǎn)速監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值；并將該實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值與機(jī)組的預(yù)設(shè)保護(hù)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)機(jī)組進(jìn)行安全保護(hù)操作，從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較為敏感的如并網(wǎng)系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)等機(jī)組部分的工作狀態(tài)予以控制，提高機(jī)組的安全性，保證機(jī)組正常運(yùn)行，在最大程度上穩(wěn)定機(jī)組的發(fā)電效率。
[0032]實(shí)施例二
[0033]圖2為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)方法另一個(gè)實(shí)施例的方法流程圖，可視為圖1又一種改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)方案。在圖1所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例對(duì)步驟SlOl以及步驟S103做了進(jìn)一步細(xì)化。如圖2所示，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速保護(hù)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(cè)獲取的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)。
[0035]在實(shí)施中，傳感器監(jiān)測(cè)獲取機(jī)組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)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(guò)編碼器生成機(jī)組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，或者還可以通過(guò)其它脈沖方式生成機(jī)組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)。本發(fā)明實(shí)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(hào)為例，對(duì)上述步驟S201的處理過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明，具體地，可以在風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(shí)，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(méi)有接收到激光，則編碼器可以生成低電平的信號(hào)，隨著葉片的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)激光不再被葉片所遮擋，而處于兩個(gè)葉片之間的空隙的位置時(shí)，激光接收器接收到激光發(fā)射器發(fā)射的激光，此時(shí)，編碼器可以生成高電平的信號(hào)，經(jīng)過(guò)時(shí)間的推移和葉輪的不斷旋轉(zhuǎn)，最終編碼器生成機(jī)組葉輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)。其中，該轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)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(fù)兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)。A相和B相脈沖信號(hào)的頻率相同，為了確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)向，可以為A相和B相脈沖信號(hào)的相位設(shè)置一定的相位差，如90度、45度等。N相脈沖信號(hào)可以作為參考位脈沖信號(hào)，可以通過(guò)該參考位脈沖信號(hào)確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的初始位置。