一种风力发电机组控制系统升级过程中硬件安全链控制方法

摘要

本发明公开了一种风力发电机组控制系统升级过程中硬件安全链控制方法，涉及风力发电技术，旨在提供一种使得硬件安全链在控制系统升级过程中不会产生安全链动作的控制方法。本发明技术要点包括：步骤1：当升级模块接收到升级指令后，向硬件安全链控制模块输出升级握手信号；步骤2：硬件安全链控制模块收到握手信号后，向升级模块输出应答信号，同时进入升级模式；步骤3：升级模块收到应答信号后开始接收升级程序，且在升级完成后向硬件安全链控制模块输出升级完成信号；步骤4：硬件安全链控制模块收到升级完成信号后，回到正常模式。

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其是一种在风力发电机组控制系统 升级过程中，硬件安全链的控制方法。

背景技术

随着风电装机容量在电网比例的增加，电网对风电的技术要求也 越来越高，要求风电机组提供更多适应电网要求的功能，同时业主方 也在加强对风电场的管理，这就意味着风力发电机组控制系统需要根 据用户不断增加的需求，有进行持续的升级和改造能力。

由于安全设计需要，风力发电机组普遍具有硬件安全链作为其最 后一道保护措施。图1为现有的风力发电机组硬件安全链控制电路， 其由直流电源、硬件看门狗控制开关、内部安全链控制开关、手动复 位开关及继电器组成，所述硬件看门狗控制开关由看门狗控制其断开 或导通，所述内部安全链控制开关由风力发电机组内部程序控制其断 开或导通；所述直流电源依次通过硬件看门狗控制开关、内部安全链 控制开关、手动复位开关接至继电器线圈的一端，继电器线圈的另一 端接地；所述继电器的一个触点与手动复位开关并联，继电器的其余 触点则分布在风力发电机组的各个供电线路中。

现有的硬件安全链控制方法是，在控制系统出现故障时，外部看 门狗或风力发电机组控制系统的内部程序会控制硬件看门狗控制开 关或内部安全链控制开关断开，切断各个支路供电，从而保证风力发 电机组安全，当控制系统恢复工作时，即便硬件看门狗控制开关、内 部安全链控制开关均导通，继电器线圈与电源仍未接通，继电器各个 触点为断开状态，因此必须人工就地触发手动复位开关，使继电器各 个触点导通，使硬件安全链正常工作。

但是按照现有的PLC或其他硬件平台本身提供的升级方法，一 个有几百台风力发电机组的风场，每次软件升级维护，升级过程中和 重启时，控制系统会复位相关数字量输出，导致硬件安全链控制电路 中的内部安全链控制开关断开，另一方面，在升级过程中控制系统长 时间未向看门狗输出信号，也会导致看门狗控制硬件看门狗控制开关 断开，因此，每次升级必须工作人员为每台风力发电机组就地复位， 这样一来不但极大增加风场调试人员工作量，而且给风场造成比较大 的发电量损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种 在风力发电机组控制系统升级过程中，硬件安全链的控制方法，使得 硬件安全链在控制系统升级过程中不会产生安全链动作，即硬件安全 链不断路，在控制系统出现故障的时候硬件安全链又能保证风机安 全。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：当升级模块接收到升级指令后，向硬件安全链控制模块 输出升级握手信号；

步骤2：硬件安全链控制模块收到握手信号后，向升级模块输出 应答信号，同时进入升级模式；

步骤3：升级模块收到应答信号后开始接收升级程序，且在升级 完成后向硬件安全链控制模块输出升级完成信号；

步骤4：硬件安全链控制模块收到升级完成信号后，回到正常模 式；

所述升级模式下，硬件安全链控制模块维持硬件安全链闭合；

所述正常模式下，硬件安全链控制模块根据风力发电机组控制系 统的指令对硬件安全链控制电路进行控制；若风力发电机组控制系统 在一定时间范围内未向硬件安全链控制模块输出信号，硬件安全链控 制模块断开硬件安全链。

优选地，所述步骤1进一步包括：当升级模块接收到升级指令后 检测风机状态，如风机已经停止转动，升级模块响应升级指令，并向 硬件安全链控制模块输出升级握手信号；如风机未停止转动，则升级 模块拒绝升级指令。

优选地，所述步骤3进一步包括：升级模块接收完升级程序后， 对升级程序文件及升级程序版本进行验证，若文件完整且版本正确， 则进行升级。

优选地，还包括步骤5：风力发电机组控制系统还向风场中央控 制系统发出升级完成信号；风场中央控制系统收到升级完成信号后向 风力发电机组控制系统发出并网指令，风力发电机组控制系统控制风 力发电机组并网发电。

优选地，所述硬件安全链控制电路包括：直流电源、硬件看门狗 控制开关、内部安全链控制开关、手动复位开关及继电器；

所述硬件看门狗控制开关由看门狗控制其断开或导通，所述内部 安全链控制开关由风力发电机组控制系统的内部程序控制其断开或 导通；

所述直流电源依次通过硬件看门狗控制开关、内部安全链控制开 关、手动复位开关接至继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端接地；

所述继电器触点与所述手动复位开关并联。

优选地，所述步骤2包括：硬件安全链控制模块收到握手信号后， 向升级模块输出应答信号，同时控制硬件安全链控制电路中的硬件看 门狗控制开关、内部安全链控制开关均保持导通状态。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在 为风力发电机组控制系统增加用户需求或完善控制软件后，不需工作 人员为风场每一台风机进行就地复位，能够高效的完成大规模风场全 部风机控制系统升级，相比其他控制系统，极大的提高了控制系统维 护便捷性，节省了人力成本，提高了发电效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为风力发电机组硬件安全链控制电路原理图。

图2为本发明控制方法流程图。

图3为本发明控制方法的一个实施例原理图。

图4为本发明控制方法的另一个实施例原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤， 除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或 具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图2，本发明中的控制方法包括：

步骤1：当升级模块接收到升级指令后，向硬件安全链控制模块 输出升级握手信号；

步骤2：硬件安全链控制模块收到握手信号后，向升级模块输出 应答信号，同时进入升级模式；

步骤3：升级模块收到应答信号后开始接收升级程序，且在升级 完成后向硬件安全链控制模块输出升级完成信号；

步骤4：硬件安全链控制模块收到升级完成信号后，回到正常模 式；

所述升级模式下，硬件安全链控制模块维持硬件安全链闭合；

风力发电机组控制系统未升级时，硬件安全链控制模块为正常模 式，即根据风力发电机组控制系统的指令对硬件安全链控制电路进行 控制，例如风机出现故障，控制系统向硬件安全链控制模块发出指令 控制硬件安全链断开。另外，当风力发电机组控制系统未升级且超过 安全时间未向硬件安全链控制模块输出信号时，为了确保风机安全， 硬件安全链控制模块也会断开硬件安全链；一般安全时间设为100ms。

如图3，在本发明的一个实施例中，执行硬件安全链控制模块功 能的软件程序在一个独立的CPLD/FPGA/从CPU控制芯片上，执行升 级程序的升级模块在包含风力发电机组控制系统的主CPU上。从CPU 与主CPU之间具有信号连接。硬件安全链控制电路如图1。这样的实 施例适用于风力发电机组控制系统为不支持多任务的操作系统。其具 体控制流程如下：

a.升级模块收到远程升级指令后，检测风机状态，如风机已经停 止转动，升级模块则响应远程升级指令；如没有停止转动，则拒绝远 程升级指令。

b.升级模块响应远程升级指令后，发送升级启动指令给硬件安全 链控制模块，收到硬件安全链控制模块的握手响应后，升级模块准备 接收升级程序。本领域技术人员可以合理推测所述升级启动指令也可 以为其他形式的握手信号。

c.硬件安全链控制模块进入升级模式，保持看守硬件看门狗控制 开关、内部安全链控制开关动作导通，确保升级期间硬件安全链闭合。

d.升级模块接收完升级程序后，检测升级程序文件和版本，新接 收的升级程序文件完整且被确认为新版本后，将接收的升级程序代码 存入内存中，将原有的控制程序替换为升级后的控制程序。由于单任 务操作系统的升级文件传输是通过串口通信完成的，因此本实施例需 要对升级文件是否完整进行校验，常用的校验方式为CRC（循环冗余 校验算法）校验。

升级完成后，升级模块通知硬件安全链控制模块退出升级模式， 进入正常模式（即根据风力发电机组控制系统的指令对硬件安全链控 制电路进行控制），同时通知远程升级完成。

e.远程SCADA系统（风场中央控制系统）向风力发电机组控制系 统发出指令，风力发电机组控制系统控制风力发电机组并网发电，远 程升级完成。

如图4，本发明的另一个实施例中，升级模块与硬件安全链控制 模块为两个独立的任务，本实施例适用于支持多任务操作系统的CPU 或PLC系统。

同样，任务1（对应升级模块）和任务2（对应硬件安全链控制 模块）之间也需要传递相关的握手通信信息。

升级步骤与前实施例一样，支持多任务的操作系统是通过以太网 接收升级文件的，相比前实施例传输文件速度更快通信更可靠。因此， 本实施例更加方便、灵活。

本发明中的硬件安全链控制电路如图1，其电路结构及工作原理 如背景技术所述。一般来说，风力发电机组控制系统升级前，硬件安 全链控制电路中的硬件看门狗控制开关、内部安全链控制开关均保持 导通状态，各个支路硬件安全链控制模块收到握手信号后，向升级模 块输出应答信号，同时控制硬件安全链控制电路中的硬件看门狗控制 开关、内部安全链控制开关均保持导通状态。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本 说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或 过程的步骤或任何新的组合。