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一种基于外界 风况的风 力发电机组主动降载控制方法

阅读：840发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法，包括步骤：1)通过对风速、风向仪采集的实时风速、风向进行处理，输出风况恶劣程度系数；2)通过对振动传感器采集的实时塔架前后振动、左右振动进行处理，输出振动恶劣程度系数；3)通过风况评估计算所得的风况恶劣程度系数以及振动评估计算所得的振动恶劣程度系数输出机组最大功率设定值；4)将机组的最大功率设定值限定在步骤3)输出的设定值，以降低机组的发电功率，实现机组主动降载。通过本发明方法主动减小机组的发电功率，从而减小叶轮面的风力载荷，最终减小塔架振动的幅值，进而避免不必要的停机检查所导致的发电量损失。，下面是一种基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)风况评估
通过对风速、风向仪采集的实时风速、风向进行处理，输出风况恶劣程度系数K风＝K风速*K风向，其中：
式中，风速单位为m/s，风向单位为度；K风速、K风向的表达式为函数limt[m x n]，其中，当x≤m时limt[m x n]＝m，当m2)振动评估
通过对振动传感器采集的实时塔架前后振动、左右振动进行处理，输出振动恶劣程度系数K振动，其中：
式中，振动单位为m/s2；D振动、E振动为固定参数值；
3)最大功率设定值评估
通过风况评估计算所得的风况恶劣程度系数K风以及振动评估计算所得的振动恶劣程度系数K振动输出机组最大功率设定值Pmax，其中：
Pmax＝limt[0.6 1.6-K风*K振动 1]*P额定
式中，P额定为机组的额定功率；
4)将机组的最大功率设定值限定在Pmax，以降低机组的发电功率，从而减小机组叶轮面的载荷，进而保证机组塔架振动幅值在安全阈值之内，避免机组长时间故障停机损失发电量。

说明书全文

一种基于外界风况的风 力发电机组主动降载控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电机组降载控制的技术领域，尤其是指一种基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法。

背景技术

[0002] 地势平坦、年平均风速高的优质风场资源越来越少，越来越多的风电场建设在地形复杂的山区，其风况相对于平原风场要恶劣很多。当机组运行在这种风速、风向变化较大的工况时，机组的稳定性降低，塔架的振动幅值是衡量机组稳定性的一个重要指标，当振动传感器监测到塔架的振动幅值超过机组安全阈值时便触发机组故障停机。由于塔架振动幅值超限涉及到整机的安全运行，针对此故障很多风场的安全运行手册内规定是不允许现场运维人员直接复位启机，需驱车到机位登塔进行各项安全检查，确认机组相关部件无异常才可复位启机。从触发振动故障停机到登塔检查故障复位启机，少则需要几个小时，遇上机位遥远、路况恶劣、夜间触发故障等情况时间更长。长时间的停机意味着损失更多的发电量，因此，减少机组振动故障停机成为当前风电控制领域的热点问题。机组塔架之所以出现振动超限，大体有如下几点原因：

[0003] 1、机组硬件异常：如叶片存在较大的破损或断裂导致叶轮面受到的风载不平衡导致塔架振动超限。

[0004] 2、机组控制策略异常：如变桨控制回路失稳，变桨机构执行异常的变桨指令导致塔架振动超限。

[0005] 3、外界风况恶劣：如风速、风向在短时间内极剧变化，导致叶轮面受到的风载极剧变化导致塔架振动超限。

[0006] 上述3点导致机组塔架振动超限的原因中第1点、第2点是真正需要停机进行故障处理，第3点由于外界风况恶劣导致机组塔架振动超限故障停机从某种程度上来说是出于安全保护停机并非机组故障停机。而在机组实际运行过程中90％以上的振动故障是由于外界风况恶劣所导致，因此，如何避免机组在恶劣风况下稳定运行不触发机组塔架振动超限停机成为了当前各大风机厂商研究的热点问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种可行的基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法，当外界风况变化剧烈时，通过该方法主动减小机组的发电功率，从而减小叶轮面的风力载荷，最终减小塔架振动的幅值，进而避免不必要的停机检查所导致的发电量损失。

[0008] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法，包括以下步骤：

[0009] 1)风况评估

[0010] 通过对风速、风向仪采集的实时风速、风向进行处理，输出风况恶劣程度系数K风＝K风速*K风向，其中：

[0011]

[0012]

[0013] 式中，风速单位为m/s，风向单位为度；K风速、K风向的表达式为函数limt[m x n]，其中，当x≤m时limt[m x n]＝m，当m

[0014] 2)振动评估

[0015] 通过对振动传感器采集的实时塔架前后振动、左右振动进行处理，输出振动恶劣程度系数K振动，其中：

[0016]

[0017] 式中，振动单位为m/s2；D振动、E振动为固定参数值；

[0018] 3)最大功率设定值评估

[0019] 通过风况评估计算所得的风况恶劣程度系数K风以及振动评估计算所得的振动恶劣程度系数K振动输出机组最大功率设定值Pmax，其中：

[0020] Pmax＝limt[0.6 1.6-K风*K振动 1]*P额定

[0021] 式中，P额定为机组的额定功率；

[0022] 4)将机组的最大功率设定值限定在Pmax，以降低机组的发电功率，从而减小机组叶轮面的载荷，进而保证机组塔架振动幅值在安全阈值之内，避免机组长时间故障停机损失发电量。

[0023] 本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

[0024] 1、在风况恶劣的条件下，当机组的塔架振动幅值还未达到停机阈值之前，提前降低机组的发电功率，减小叶轮面的载荷，进而保证机组塔架振动幅值在安全阈值之内，避免机组长时间故障停机损失发电量。

[0025] 2、在风况恶劣的条件下，当机组的塔架振动幅值还未达到停机阈值之前，提前降低机组的发电功率，减小了机组各项极限载荷，进而确保机组健康、稳定的运行，提高机组的使用寿命。附图说明

[0026] 图1为本发明的控制策略逻辑框图。

具体实施方式

[0027] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0028] 如图1所示，本实施例所提供的基于外界风况的风力发电机组主动降载控制方法，包括以下步骤：

[0029] 1)风况评估

[0030] 通过对风速、风向仪采集的实时风速、风向进行处理，输出风况恶劣程度系数K风＝K风速*K风向，其中：

[0031]

[0032]

[0033] 式中，风速单位为m/s，风向单位为度；K风速、K风向的表达式为函数limt[m x n]，其中，当x≤m时limt[m x n]＝m，当m

[0034] 2)振动评估

[0035] 通过对振动传感器采集的实时塔架前后振动、左右振动进行处理，输出振动恶劣程度系数K振动，其中：

[0036]

[0037] 式中，振动单位为m/s2；D振动、E振动为固定参数值。

[0038] 3)最大功率设定值评估

[0039] 通过风况评估计算所得的风况恶劣程度系数K风以及振动评估计算所得的振动恶劣程度系数K振动输出机组最大功率设定值Pmax，其中：

[0040] Pmax＝limt[0.6 1.6-K风*K振动 1]*P额定

[0041] 式中，P额定为机组的额定功率。

[0042] 4)将机组的最大功率设定值限定在Pmax，以降低机组的发电功率，从而减小机组叶轮面的载荷，进而保证机组塔架振动幅值在安全阈值之内，避免机组长时间故障停机损失发电量。

[0043] 综上所述，在采用本发明提供的风力发电机组主动降载控制策略后，在风况恶劣的条件下，当机组的塔架振动幅值还未达到停机阈值之前，通过提前降低机组的发电功率，可以减小叶轮面的载荷和机组各项极限载荷，进而保证机组塔架振动幅值在安全阈值之内及机组健康、稳定的运行，在避免机组长时间故障停机损失发电量的同时，也提高了机组的使用寿命，值得推广。

[0044] 以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

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