淺談金風1.5MW安全鏈及改進的探討

（華潤電力北方大區運維公司，山西 太原 030006）

淺談金風1.5MW安全鏈及改進的探討

劉貴星，張艷鋒，李杰

（華潤電力北方大區運維公司，山西 太原 030006）

風能是目前一種新型的、綠色的能源，氣候的變化，全國各地霧霾加重，利用風能進行發電日益受到人們的重視。隨著科學技術的不斷發展，風力發電技術尤其是風電控制技術在世界范圍內得到了飛快的發展，風力發電逐步走上了功率大、重量輕、造價低、可靠性高的商業化發展道路，風電機組中的控制系統中安全鏈作為機組的最高級別的保護可謂是風電機組中重中之重了。

風能；控制技術；安全鏈

風電機組的安全系統，在行業內稱為安全鏈，之所以稱之為安全鏈，主要是因為安全鏈是對風力機組造成致命傷害的故障點重點串聯起來，這些致命保護中的任何一個點斷開，機組將會進入緊急停機以保護機組安全，所以叫做安全鏈了。本文主要針對金風1.5MW機組中的安全鏈部分進行闡述，并針對目前所用安全鏈中存在的一些問題，作一些改進的探討。

1 金風1.5MW安全鏈簡述

1.1 安全鏈的組成

金風1.5MW中將緊急停機按鈕（塔底主控制柜）、發電機過速模塊1(19.6rpm)和2(20.8rpm)、扭纜開關、來自變槳系統安全鏈的信號、緊急停機按鈕（機艙控制柜）、振動開關、PLC急停、到變槳系統的安全鏈信號這些可能給機組造成致命后果危險點的信號串聯在一起連接到安全鏈繼電器中，一旦其中任何一個節點動作，將引起整條回路斷電，機組進入緊急停機過程，并使主控系統和變流系統處于閉鎖狀態。

1.2 安全繼電器的應用

從圖1中可以看出，所有安全鏈中的硬件節點均最后連接到安全繼電器中。

圖1 金風1.5MW機組硬節點連接安全鏈繼電器原理圖

圖2 金風1.5MW機組安全繼電器實圖

安全繼電器并非字面意義的“沒有故障繼電器”，而是發生故障時做出有規則的動作，它具有強制導向接點機構，萬一發生接點熔接現象時也能確保安全，這一點主要是其與一般繼電器的區別，在金風機組安全鏈回路中使用的菲尼克斯安全繼電器中可以看出以下幾點。

（1）A1、A2為繼電器電源A1 接24V+、A2接0V。

（2） S11-S10、S12為安全輸出的必要條件即安全鏈所有節點必須全部閉合。

（3）復位電路中，S33、S35為接入復位的條件，金風機組中有塔底主控復位、機艙復位、通過PLC復位節點，三個節點并列接入安全繼電器，所有在安全鏈斷開復位時三個復位等級是一樣的。

（4）最后輸出電路中13、14節點以及23、24節點到普通繼電器122K2、122K3，通過這兩個繼電器的節點來向主控制器來反饋安全鏈是否正常閉合。

機組中為什么安全鏈斷開后，即使電路中安全鏈實際閉合了也必須通過復位才能使故障消除，這其實是使用了安全繼電器的在故障未消除或者故障未確認前，設備是無法正常運轉的自我保護功能。

舉個例子而言，就是假如金風1.5MW機組中對應的安全鏈回路斷開了，即S11-S10、S12斷開，即使機組復位也不會13、14節點以及23、24節點閉合，如果安全鏈回路斷開了又馬上閉合了，此時安全繼電器已經得到了反饋回路的閉合信號，但是也不會13、14節點以及23、24節點閉合，還必須進行復位也就是安全繼電器自我保護中的確認故障已經消除，此時最終得13、14節點以及23、24節點才會閉合，安全繼電器在風機安全鏈回路的應用，大大地提高了機組的安全性能，尤其是對機組保護中致命的故障點。

2 金風1.5MW安全鏈的改進探討

從金風1.5MW機組的安全鏈中的節點中有：機艙、塔底急停按鈕、發電機過速模塊1(19.6rpm)和2(20.8rpm)、扭纜開關、變槳安全鏈節點、振動開關、PLC急停這些點中的任何一個節點斷開都會導致安全鏈斷開，即去變槳122K2、偏航使能122K3繼電器失電，也就是說一方面控制變槳緊急停機而另一個控制點就是禁止偏航，換言之就是上述任何一個節點斷開就會導致機組緊急停機同時禁止偏航，這種控制邏輯也為機組的安全性埋下了隱患，在設計邏輯中發生過速、變槳安全鏈、振動等事件時，機組應該緊急停機但是允許偏航的，這樣設計其實是為了在機組發生極端小概率事故下發生葉輪過速飛車事故時，也可以通過遠程將機組側風來降低轉速規避機組運行風險。那么如何控制使得這一功能實現呢？

我們可以通過兩套安全鏈來實現以上功能：即將扭纜開關、塔底、機艙急停、等需要必須禁止偏航的信號節點定義為一級安全鏈，而其余節點定義二級安全鏈，兩者之間是共同具備安全鏈斷開后緊急停機功能，但是一級安全鏈斷開后是禁止偏航的，而二級斷開后是允許自動偏航的，我們可以設計成如圖3所示的電路圖。

從圖中可以看出除了凸輪類故障以及機艙、主控柜急停會導致偏航使能繼電器123K2失電會其余安全鏈中的節點均不會導致偏航使能繼電器失電，從而滿足了設計邏輯。

3 結語

安全鏈是獨立于計算機系統的硬件保護措施，采用反邏輯設計，本文主要針對金風1.5MW機組安全鏈進行了簡介，并對安全繼電器應用在風機中進行了詳細說明，并從設計邏輯中發現了機組中存在的不足，并通過改進避免了機組不安全因素的出現。

圖3 金風1.5MW機組雙安全鏈原理圖

[1]金風1.5MW機艙圖紙.

[2]金風1.5MW變槳系統圖紙.

[3]金風1.5MW電控原理.

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：1671-0711（2017）08（上）-0079-02