一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法。

背景技术

风电机组随着运行年限的增加，机组变桨系统各部件及元器件易出现老化、松动、磨损等问题，其中变桨制动器的供电回路故障会导致变桨制动器打开或闭合失败的情况。风电机组停机状态下，变桨制动器失电闭合，可有效防止叶片向开桨位置转动。当风电机组启动时，变桨制动器要先得电打开，然后才能开始变桨。但当前的控制系统并没有对变桨制动器的状态进行监控，如果变桨制动器打开失败，就会导致风电机组在变桨时由于变桨力矩过大出现变桨系统卡桨，变桨电机过载死机，叶片无法顺桨的危险状况。此外，在当供电回路故障导致制动器打开后未闭合，停机状态下叶片在顺桨位置可能会被吹开桨，导致机组出现飞车安全事故。因此，为了机组的安全稳定运行，亟需解决机组当前存在的变桨制动器异常导致的卡桨或开桨等安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法，包括：

S1：在风电机组变桨系统变桨制动器供电回路中加入继电器；

S2：用所加入继电器的状态判断变桨制动器的供电状态；

S3：根据所述继电器的开闭状态判断变桨制动器的状态是否正常，当供电回路得电后，若所述继电器闭合，则所述变桨制动器供电回路供电正常，所述变桨制动器正常工作，变桨系统正常运行；若所述继电器未闭合，则所述变桨制动器供电回路供电异常，所述变桨制动器状态异常，所述变桨系统不能正常运行。

进一步地，所述继电器串联于所述变桨制动器的供电回路中。

进一步地，所述继电器连接于所述变桨制动器供电回路中的变桨控制柜内。

进一步地，在所述变桨系统变桨制动器供电回路中的每个变桨控制柜内均添加有一个继电器。

进一步地，所述变桨制动器供电回路包括电源、滑环、轮毂、主控制器、变桨控制柜、供电控制单元、继电器和变桨制动器，其中：

所述电源设置于风电机组的机舱的一端，通过导线与所述主控制器固定连接；

所述主控制器设置于所述机舱内，与所述机舱固定连接；

所述滑环设置于所述风电机组机舱内，通过导线与所述主控制器和所述轮毂内的变桨控制柜连接；

所述轮毂设置于所述机舱的另一端，与所述机舱的另一端可拆卸连接；

所述变桨控制柜设置于轮毂内，与所述轮毂固定连接；

所述供电控制单元设置于所述变桨控制柜内，与所述继电器通过导线连接；

所述变桨制动器的输入接口通过连接线连接于所述继电器的输出接口上；

所述继电器通过导线连接于所述供电控制单元和所述变桨制动器之间。

进一步地，根据所述继电器的开闭状态判断所述变桨制动器的供电回路是否正常，包括：当所述主控制器发出变桨指令至变桨控制柜，若变桨控制柜给变桨制动器的供电回路正常供电后，供电回路中的继电器未闭合，则所述供电回路故障，变桨制动器处于闭合状态，变桨系统异常；若变桨控制柜给变桨制动器的供电回路正常供电后，供电回路中的继电器闭合，则所述供电回路正常，变桨制动器处于打开状态，变桨系统正常。

进一步地，所述电源输入电流为230V交流电。

进一步地，所述变桨制动器为单向常闭制动器。

相较于现有技术，本发明的优点在于：

通过在变桨系统变桨制动器供电回路中加入继电器，可根据继电器的开闭状态判断变桨制动器的供电回路是否正常，从而判断变桨制动器的开闭状态，可有效降低风电机组由于变桨制动器未按要求打开导致的卡桨故障及安全隐患。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法的流程图；

图2为本发明一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法的变桨制动器供电回路结构图；

图3为本发明一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法的变桨卡桨工作原理图；

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

如图1所示，本发明的一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法，包括：

S1：在风电机组变桨系统变桨制动器供电回路中加入继电器；

S2：用所加入继电器的状态判断变桨制动器的供电状态；

S3：根据所述继电器的开闭状态判断变桨制动器的状态是否正常，当供电回路得电后，若所述继电器闭合，则所述变桨制动器供电回路供电正常，所述变桨制动器正常工作，变桨系统正常运行；当供电回路得电后，若所述继电器未闭合，则所述变桨制动器供电回路供电异常，所述变桨制动器状态异常，所述变桨系统不能正常运行。

具体地，变桨系统变桨制动器供电回路中的每个变桨控制柜内均添加有一个继电器，且每个继电器均串联于变桨制动器的供电回路中。

通过本发明的一种防止风电机组变桨系统卡桨的方法，提供一种监测风电机组变桨制动器供电回路状态的方法，可有效防止风电机组变桨制动器由于供电异常导致的开闭状态异常，从而避免变桨系统出现卡桨或异常开桨等安全隐患。

进一步具体地，如图2所示，变桨制动器供电回路包括230V交流电源、滑环、供电控制单元、继电器和变桨控制器，风电机组变桨系统用来控制叶片的迎风角度，主要由变桨轴承、变桨电机、变桨齿轮箱、变桨控制柜、变桨制动器、后备电源、旋转编码器等部件组成。变桨制动器为单向制动器，只对叶片向开桨方向制动，对叶片顺桨方向不制动。单向制动器通常为常闭状态，通电打开。变桨制动器的打开和闭合是通过控制其供电回路的供电状态实现切换。

进一步具体地，电源设置于风电机组的机舱的一端，通过导线固定连接于主控制器上，主控制器和滑环均设置于风电机组的机舱内，轮毂设置于机舱的另一端；其中：主控制器与机舱固定连接；滑环通过导线与主控制器和轮毂内的变桨控制柜连接，轮毂与机舱的另一端可拆卸连接；变桨控制柜设置于轮毂内，与轮毂固定连接；供电控制单元设置于变桨控制柜内，与继电器通过导线连接；变桨制动器的输入接口通过连接线连接于继电器的输出接口上；继电器通过导线连接于供电控制单元和变桨制动器之间。

进一步具体地，变桨制动器为单向常闭制动器。

具体地，当主控制器发出变桨指令通过滑环下发至变桨控制柜，变桨控制柜将会给变桨制动器供电，以让变桨制动器得电后打开，变桨制动器打开后才能开始变桨动作，供电回路正常供电后，如供电回路中串联的继电器未闭合，则供电回路故障，变桨制动器未得电打开，变桨系统异常；若变桨控制柜给变桨制动器的供电回路正常供电后，供电回路中的继电器闭合，则供电回路正常，变桨制动器处于得电打开状态，变桨系统正常。

进一步具体地，风电机组启机状态：主控发出启机指令，变桨控制柜通过滑环接收到启机指令后，首先给变桨制动器供电，变桨制动器得电后打开，然后变桨控制柜开始按照主控给定的变桨速度和变桨参考角度控制变桨电机运转，由变桨电机驱动变桨齿轮箱和变桨轴承，并最终带动叶片旋转，旋转的过程中，旋转编码器会实时监测叶片的旋转角度并反馈给变桨控制柜，当旋转编码器监测到叶片旋转到达要求的位置时，变桨控制柜会控制变桨电机停止运转，此时变桨动作完毕。

当风电机组正常运转状态：风电机组正常启动后，变桨制动器一直处于打开状态，不再参与变桨的动作，主控会一直向变桨控制柜发送变桨的信号，变桨控制柜通过对变桨电机的出力进行控制来达到主控对变桨的响应要求，在不变桨的状态下，变桨电机会一直出力来维持叶片的位置，不需要变桨制动器参与。

当风电机组停机状态：当外界条件触发停机判断条件时，主控会发出停机的指令，变桨控制柜接收到停机指令后，会控制变桨电机运转，将叶片旋转到停机要求的位置，旋转编码器监测到叶片旋转到位后，变桨制动器供电回路断电，制动器闭合，防止叶片再向工作位置旋转。

风电机组随着运行年限的增加，机组变桨系统各部件及元器件出现老化、松动、磨损等问题，其中变桨制动器的控制回路故障会导致变桨制动器打开或闭合失败，但早期的机组设计中，很多机型未考虑到该工况，主控没有变桨制动器状态的反馈信号，在启机时主控给了制动器打开信号后，在无法得知变桨制动器是否打开的状态下，主控就会给变桨系统发送变桨相关指令，此时如变桨制动器失效未打开，变桨电机会克服变桨制动器的制动力强制驱动叶片变桨，该情况由于变桨力矩过大可能会出现变桨系统卡桨，变桨电机过载死机，叶片无法顺桨的危险状况。另外一种情况就是机组停机状态，叶片顺桨完成后，供电回路应断电制动器闭合，但如供电回路故障导致制动器未闭合，叶片在顺桨位置可能被吹开桨。以上两种情况最终都可能导致机组出现飞车安全事故。

进一步具体地，变桨系统变桨制动器供电回路中的每个变桨控制柜内均添加有一个继电器。也即，本发明通过在每个变桨控制柜中加装一个继电器，作为对每支叶片的变桨制动器的监控反馈点，该继电器串联到变桨制动器的供电回路中，用来采集变桨制动器的供电状态，进而判断变桨制动器的供电回路是否正常。如果变桨制动器的供电回路失效，则继电器的输入电流为零，继电器断开，变桨制动器无法通电打开，状态异常；如果变桨制动器的供电回路正常，则继电器的输入电流达到规定值，继电器吸合，变桨制动器通电打开，状态正常。将三个变桨控制柜中新增的继电器反馈点并联后引入到主控中，实现风电机组的主控对变桨制动器工作状态的监控。

进一步地，如图3所示，风电机组启机状态：主控发出启机指令，变桨制动器的供电回路给变桨制动器供电，如供电回路正常，继电器吸合并将信号反馈给主控，代表变桨制动器打开正常，主控判断三个变桨制动器均正常后，再开始给变桨控制柜发送启机变桨指令，后续变桨控制流程与前述流程相同；如三个变桨制动器中的任何一个供电回路出现问题，继电器会将信号反馈给主控，主控能及时监测，进而判断变桨制动系统出现异常，此时报故障停机，不再启机，并通知检修人员进行登机检修。

风电机组正常运转状态：此状态下正常执行变桨策略，变桨制动器不参与控制逻辑，因此变桨控制逻辑流程与更改前没有变化。

风电机组停机状态：当外界条件触发停机判断条件时，主控会发出停机的指令，变桨控制柜接收到停机指令后，会控制变桨电机将叶片旋转到停机要求的位置，旋转编码器监测到叶片旋转到位后，将信号反馈给主控，主控得到叶片顺桨到位的信号后，会给变桨制动器供电回路断电的指令，供电回路断电后继电器断开，变桨制动器断电闭合。继电器会给主控反馈信号，主控对反馈信号进行判断是否正常，如不正常将报警，此时说明变桨制动器未制动，叶片有可能被风吹到工作位置导致机组飞车，存在巨大安全隐患，通知人员登机检修。

进一步地，还可以将变桨刹车检测继电器触点串入到原系统安全链中，在检测到刹车供电异常后断开变桨安全链，实现叶片快速回桨机组紧急停机。此外还可以通过对变桨刹车检测信号与主控变桨软件反馈信息进行对比，来确定发生异常的变桨制动器，通过主控软件将其归类，明确故障发生点，为检修工作提供便利。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。