一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法及系统
技术领域
本发明涉及风力发电
技术领域
，具体涉及一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法及系统。背景技术
目前国内风力发电机组整机厂家的新机型开发，基本按照IEC标准进行载荷设计，根据IEC标准要求，风力发电机组发电叠加故障是整机设计工况中的一类重要工况。但是，当风力发电机组在发电过程中，出现风电机组单支叶片卡在某个角度无法转动的情况，即发生单叶片卡桨故障时，按照现有断变桨安全链、机组紧急顺桨的停机模式，容易在停机过程中出现轮毂处挥舞方向极限载荷。现有的单叶片卡桨故障时停机方法具体如下：
如图1所示，变桨系统自身实时监测系统运行情况，若发生单叶片卡桨故障，变桨系统屏蔽主控系统指令，进行自动紧急顺桨。结合图2所示的硬件结构，假设1号叶片发生卡桨故障，1号叶片对应的安全链P1会立即断开进行紧急顺桨，但实际情况是1号叶片卡死无法顺桨。因变桨EFC(变桨紧急顺桨)的硬件开关和三个叶片的安全链P1、P2、P3是互锁关系，所以安全链P2、P3也会同时断开，2号叶片和3号叶片接收不到变桨EFC硬件开关信号(通常为24V电压信号)，此时2号叶片和3号叶片会按照变桨系统内部预设的紧急停机速度进行紧急顺桨。由于整个动作几乎没有延时，三支叶片基本可以当作同时动作，同时紧急顺桨。这种停机方法在紧急顺桨过程中，容易使轮毂中心处出现挥舞方向极限载荷。
按上述现有技术的方案，当出现单叶片卡桨故障时在控制停机过程中，容易出现轮毂处挥舞方向的极限载荷，这就会对载荷设计提出更高的载荷要求，而更高的载荷要求会成为风力发电机组某些关键部件设计降本的瓶颈，同时在轮毂处挥舞方向出现极限载荷，也会影响风力发电机组的安全运行。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法及系统，以解决按现有技术在单叶片卡桨工况下，控制停机过程中容易出现轮毂处挥舞方向极限载荷的技术问题。
本发明采用的技术方案如下，第一方面，提供了一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法，包括以下步骤：
变桨系统实时进行自身故障监测，若发生变桨故障，变桨系统判断故障类别是否为单叶片卡桨类故障；
若变桨系统判断不是单叶片卡桨类故障，断开三支叶片的安全链，三支叶片执行紧急顺桨；
若变桨系统判断是单叶片卡桨类故障，通过切换开关切换线路，断开故障面叶片的安全链，执行故障面叶片自行紧急顺桨；保持无故障面叶片的安全链不断开；
变桨系统发送故障标识给主控系统，主控系统根据故障标识判断是否为真实单叶片卡桨故障；
若主控系统判断不是真实单叶片卡桨故障，断开无故障面叶片的安全链，无故障面的叶片执行紧急顺桨；
若主控系统判断是真实单叶片卡桨故障，屏蔽变桨系统紧急顺桨硬件开关，非故障面叶片按照主控系统给定的闭环受控停机方式执行停机。
进一步的，当变桨系统判断不是单叶片卡桨类故障，变桨系统控制故障面的叶片断开安全链；同时，变桨系统上传故障情况到主控系统，主控系统下发紧急顺桨指令，非故障面的叶片也断开安全链。
进一步的，给定的闭环受控停机方式，包括：
变桨系统对风轮转速进行监测，若风轮转速超过安全转速，无故障面叶片执行紧急顺桨。
进一步的，给定的闭环受控停机方式，包括：
停机过程中，从故障时刻计时，若经过预设时间未顺桨到安全角度，则无故障面执行紧急停机。
进一步的，预设时间为100～120秒，安全角度大于60度。
第二方面，提供了一种风电机组载荷友好型卡桨停机系统，可使用第一方面提供的风电机组载荷友好型卡桨停机方法执行卡桨停机，包括：切换开关，切换开关设于主控系统中，用于切换主控系统的紧急顺桨软件开关、变桨系统的紧急顺桨硬件开关与叶片的安全链的连接。
进一步的，切换开关为单刀双掷开关，单刀双掷开关的动端与叶片的安全链相连接，第一不动端与主控系统的紧急顺桨软件开关相连接，形成线路1；第二不动端与变桨系统的紧急顺桨硬件开关相连接，形成线路2。
进一步的，当发生非单叶片卡桨类故障时，切换开关切换到线路2；当发生单叶片卡桨类故障时，切换开关切换到线路1。
由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
1.可以打破现有技术在发生单叶片卡桨故障后，立即断安全链、变桨自身紧急顺桨的停机模式，能够满足卡桨工况下停机过程降载控制的需求。
2.实现变桨系统无故障面的闭环受控顺桨，有效降低卡桨工况停机过程中轮毂挥舞方向的极限载荷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明背景技术中现有的单叶片卡桨故障时停机方法流程图；
图2为本发明背景技术中现有的单叶片卡桨故障时停机使用的部分主要硬件结构图；
图3为本发明实施例中友好型卡桨停机方法流程图；
图4为本发明实施例中友好型卡桨停机系统使用的部分主要硬件结构图；
图5为现有技术和本发明实施例的变桨角度时序对比图；
图6为现有技术和本发明实施例的停机过程中载荷效果对比图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例
本实施例提供了一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法，如图3所示：包括以下步骤：
S1、变桨系统实时进行自身故障监测，若发生变桨故障，变桨系统判断故障类别是否为单叶片卡桨类故障。
在具体的实施方式中，变桨系统通过变桨中央控制器，根据预设的变桨故障类别，判断故障是否为单叶片卡桨类故障。
S2、若变桨系统判断不是单叶片卡桨类故障，断开三支叶片的安全链，三支叶片执行紧急顺桨
当变桨中央控制器判断故障类别不是单叶片卡桨类故障时，变桨系统控制故障面的叶片断开安全链，执行紧急顺桨。同时，变桨系统上传故障情况到主控系统，主控系统下发紧急顺桨指令，非故障面的叶片也断开安全链，立即执行紧急顺桨。
S3、若变桨系统判断是单叶片卡桨类故障，通过切换开关切换线路，断开故障面叶片的安全链，执行故障面叶片自行紧急顺桨；保持无故障面叶片的安全链不断开。
在具体的实施方式中，如图4所示，在主控系统的硬件结构中，新增一个切换开关。切换开关为一单刀双掷开关，单刀双掷开关的动端与叶片的安全链相连接，第一不动端与主控系统的紧急顺桨软件开关相连接，形成线路1；第二不动端与变桨系统的紧急顺桨硬件开关相连接，形成线路2。当发生非单叶片卡桨类故障时，切换开关切换到线路2；当发生单叶片卡桨类故障时，切换开关切换到线路1，从硬件结构上屏蔽变桨系统紧急顺桨硬件开关的作用，使得无故障面叶片可以接受主控系统指令，不断开安全链，进行闭环受控停机。
在本步骤中，通过变桨系统执行故障面自行紧急顺桨。
S4、变桨系统发送故障标识给主控系统，主控系统根据故障标识判断是否为真实单叶片卡桨故障
在步骤S3断开故障面的安全链、执行故障面自行紧急顺桨的同时，变桨系统发送故障标识给主控系统，主控系统根据故障标识结合预设的故障判断程式，判断该故障是否为真实单叶片卡桨故障。在现在的实际情况中，可能会出现因为接近开关误触发等原因，造成的单叶片卡桨故障误报，本步骤可以排除故障误报的情况，以便于接下来选择合适的停机方式。
S5、若主控系统判断不是真实单叶片卡桨故障，断开无故障面叶片的安全链，无故障面的叶片执行紧急顺桨
在具体的实施方式中，若主控系统判断不是真实单叶片卡桨故障，主控系统按照紧急停机方式，下发变桨停机角度，断开无故障面叶片的安全链，无故障面的叶片执行紧急顺桨。
S6、若主控系统判断是真实单叶片卡桨故障，屏蔽变桨系统紧急顺桨硬件开关，非故障面叶片按照主控系统给定的闭环受控停机方式执行停机。
若主控系统判断是真实单叶片卡桨故障，屏蔽变桨系统紧急顺桨硬件开关，使非故障面叶片的安全链与主控系统的紧急顺桨软件开关相连接，非故障面叶片按照主控系统给定的闭环受控停机方式执行停机。
同时，非故障面叶片在闭环受控停机过程中，为保证风力发电机组停机过程中的安全性，变桨系统新增两个方面的安全监测工作。第一，变桨系统对风轮转速进行监测，若风轮转速超过安全转速，无故障面叶片执行紧急顺桨；第二，停机过程中，从故障时刻计时，若经过预设时间T1未顺桨到安全角度Pangle1，则无故障面执行紧急停机。在具体的实施方式中，预设时间T1优选为100～120秒，安全角度Pangle1优选为大于60度。
通过采用本实施例的技术方案，可以打破现有技术在发生单叶片卡桨故障后，立即断安全链、变桨自身紧急顺桨的停机模式，能够满足卡桨工况下停机过程降载控制的需求，实现变桨系统无故障面的闭环受控顺桨，有效降低卡桨工况停机过程中轮毂挥舞方向的极限载荷。图5展示本项技术应用于某机型后，平均风速10m/s正常湍流风况下，采用本发明前后的变桨角度时序；图6时对应的轮毂中心挥舞方向载荷的时序，从图中可以明显看出相较于原系统的载荷结果，新系统的极限载荷得到了明显的降低。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
