一种防止风力发电机组飞车的方法
【专利摘要】本发明提出了一种防止风力发电机组飞车的方法，当风机主控系统发出变桨指令一定时间后，变桨系统不能实时跟踪，风轮转速超过某给定值时认为变桨系统失效。本发明可以在风机变桨系统失效的情况下控制风机偏航90度侧风，以达到风轮吸收风能最小，使风轮转速迅速下降，能够在风机变桨失效后最大程度的保护风机不被破坏。
【专利说明】—种防止风力发电机组飞车的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防止风力发电机组飞车的方法，适用于三叶片、变桨距、上风向、主动偏航的风力发电机组。
【背景技术】
[0002]目前，风力发电机组的主要刹车系统是空气动力刹车，变桨距风力发电机组通过变桨系统将叶片桨距角调整到90°的位置，整个桨叶形成一块阻尼板，气流对桨叶不产生力矩，从而使风轮转速降低起到刹车作用。发生飞车的主要原因是在风轮发生超速时桨叶不能顺桨到90°，随着风速的增加风轮越转越快，最终引发事故。风力发电机组的变桨距机构有液压变桨和电动变桨，液压系统失效的故障原因主要是:动力装置故障、控制调节部分及执行机构故障、自动控制部分故障等；电动变桨失效的故障原因主要是:蓄电池储能不足的情况下电网失电、变桨机械部分卡死故障、变桨设计缺陷等。上述任何一种原因都会引起顺桨失效而导致飞车事故，造成重大的损失，目前尚没有有效的方法能够避免变桨系统失效后最大限度的保护风机。
【发明内容】
[0003]为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种防止风力发电机组飞车的方法，该方法可以在风机变桨系统失效的情况下控制风机偏航90度侧风，以达到风轮吸收风能最小，使风轮转速迅速下降，防止风机飞车造成重大事故。
[0004]本发明是通过以下措施实现的:
本发明的一种防止风力发电机组飞车的方法，包括以下步骤:
步骤1，在主控系统发出变桨指令超过设定时间后，检测变桨系统是否能实时跟踪，如果否，并且风轮转速超过设定值，则判定变桨系统失效，进行步骤2 ；
步骤2，计算风轮加速度并检测三个叶片的桨距角，判断三个叶片中任意一个叶片的桨距角是否大于设定角度，如果是，则判定风机无飞车风险，风机正常偏航；如果否，则判定风机有飞车风险，进行步骤3;
步骤3，检测风向传感器是否失效，如果是，则进行步骤4，如果否，则进行步骤6 ；
步骤4，检测风轮转速是否超出额定转速的10%，如果是，则进行步骤5，如果否，则停止偏航；
步骤5，判定解开电缆的方向，先向解开电缆的方向偏航10秒作为测试，并同时检测风轮加速度是否大于零，如果是，则向解开电缆方向相反的方向偏航，如果否，继续向解开电缆的方向偏航；直到风轮加速度出现正负更换的拐点时停止偏航；
步骤6，根据风向传感器判断出的机舱与风向的夹角Θ，控制机舱偏航，直至100。> Θ >80。或 280。> Θ >260°。
[0005]上述在步骤6中，如果O° < Θ <90°或180° < Θ〈270°，控制机舱逆时针偏航；如果90。< Θ <180°或270。< Θ <360°，控制机舱顺时针偏航。
[0006]本发明的有益效果是:风机主控系统通过将机舱偏转到与风向成90°的位置，风轮受风面积最小，相当于将风机顺桨，风轮转动能够停下来，避免风轮飞车，最大程度的保护机组不受损毁，提高了机组的可靠性。这种方法不需要增加硬件设施，只需在主控软件增加此段程序即可,成本低,效率高。
【具体实施方式】
[0007]本发明提出了一种防止风力发电机组飞车的方法，可以在风机变桨系统失效的情况下控制风机偏航90度侧风，以达到风轮吸收风能最小，使风轮转速迅速下降，能够在风机变桨失效后最大程度的保护风机不被破坏。防止风机飞车造成重大事故。
[0008]具体包括以下步骤:
步骤1，在主控系统发出变桨指令超过设定时间后，检测变桨系统是否能实时跟踪，如果否，例如出现主控系统发出变桨指令，变桨系统跟踪误差超过3°持续I秒的情况。并且风轮转速超过设定值，则判定变桨系统失效。变桨距风力发电机组的变桨系统是机组空气动力刹车的执行部分，一旦变桨系统不能在需要的时刻将叶片顺桨使风机停下来，风机将有飞车危险，风机飞车会对叶片、传动链、发电机、塔架造成不可控制的损毁，整个机组有倒塌的风险。因此在变桨系统失效的情况下，需要进一步确定是否有飞车风险。
[0009]步骤2，计算风轮加速度并检测三个叶片的桨距角，判断三个叶片中任意一个叶片的桨距角是否大于设定角度，设定角度可以定为70°。如果是，则判定风机无飞车风险，风机正常偏航；如果否，说明叶片正好处于顶风的位置，风对叶片的作用力很大，风力一旦超过了叶片的制动力，就会发生飞车。判定风机有飞车风险，进行步骤3 ;
步骤3，检测风向传感器是否失效，根据是否失效的结果做出两套调整方案。如果是失效了，则进行步骤4，如果没有失效，则进行步骤6 ；
步骤4，在风向传感器失效的状态下，无法判断风向，因此检测风轮转速是否超出额定转速的10%，如果是，说明变桨系统失效，已经无法正常偏航了，则进行步骤5，如果否，则停止偏航；
步骤5，无法判断风向的状态下，为了防止调整过程中将风机的电缆扯断，首先判定解开电缆的方向，先向解开电缆的方向偏航10秒作为测试，并同时检测风轮加速度是否大于零，如果是，说明偏航的方向是顺风的方向，顺风方向风力会对叶片产生很大的作用力，为了防止风力作用过大，向解开电缆方向相反的方向偏航，减小风力的作用，提高安全性。如果否，说明偏航的方向是顶风的方向，继续向解开电缆的方向偏航；直到风轮加速度出现正负更换的拐点时停止偏航；加速度出现正负更换的拐点时说明风机叶片在此位置时，受到风力的影响最小。
[0010]步骤6，在风向传感器没有失效的状态下，根据风向传感器判断出的机舱与风向的夹角Θ，控制机舱偏航，直至100° > Θ >80°或280° >θ>260°。如果0° < Θ <90°或180。< Θ <270°，控制机舱逆时针偏航；如果90° < Θ <180°或270。〈 Θ〈360。，控制机舱顺时针偏航。若风轮转速再一次升高，并大于了额定转速的10%，再一次执行侧风90°偏航。
[0011]以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种防止风力发电机组飞车的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，在主控系统发出变桨指令超过设定时间后，检测变桨系统是否能实时跟踪，如果否，并且风轮转速超过设定值，则判定变桨系统失效，进行步骤2 ； 步骤2，计算风轮加速度并检测三个叶片的桨距角，判断三个叶片中任意一个叶片的桨距角是否大于设定角度，如果是，则判定风机无飞车风险，风机正常偏航；如果否，则判定风机有飞车风险，进行步骤3; 步骤3，检测风向传感器是否失效，如果是，则进行步骤4，如果否，则进行步骤6 ； 步骤4，检测风轮转速是否超出额定转速的10%，如果是，则进行步骤5，如果否，则停止偏航； 步骤5，判定解开电缆的方向，先向解开电缆的方向偏航10秒作为测试，并同时检测风轮加速度是否大于零，如果是，则向解开电缆方向相反的方向偏航，如果否，继续向解开电缆的方向偏航；直到风轮加速度出现正负更换的拐点时停止偏航； 步骤6，根据风向传感器判断出的机舱与风向的夹角Θ，控制机舱偏航，直至100。> Θ >80。或 280。> Θ >260°。
2.根据权利要求1所述防止风力发电机组飞车的方法，其特征在于:在步骤6中，如果0° < Θ <90 °或180° <θ〈270°，控制机舱逆时针偏航；如果90° <θ〈180°或270° <θ〈360°，控制机舱顺时针偏航。
【文档编号】F03D7/00GK104179636SQ201410359178
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】王建维, 张海华, 赵磊, 关中杰 申请人:北车风电有限公司