CN102937071B - 一种风力发电机组启动控制的方法和装置 - Google Patents

一种风力发电机组启动控制的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组启动控制的方法和装置，包括：启动状态判定模块，以从PLC获得的风电机组启动前的各个子系统的状态和启动相关数据作为输入，判定是否满足启动条件；启动状态确认模块,如满足启动条件，则触发状态切换，进入启动状态；启动状态记录模块，记录状态切换次数；启动控制模块，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将该周期内的记录次数与允许次数比较；启动故障判定模块，如记录次数小或等于允许次数，则不触发启动故障处理，直接进入启动状态判定模块；反之，触发启动故障处理；启动故障处理模块，故障处理完成后，再次进入启动状态判定模块。本发明可减少启动故障停机时间及对电网的冲击，降低维护成本。

Description

一种风力发电机组启动控制的方法和装置
技术领域
本发明涉及风力发电机组控制领域，具体地，涉及一种风力发电机组启动控制的方法和装置。
背景技术
近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源。随着风电场装机容量逐年上升，风力发电机组的日常维护工作也越来也多，这样就需要风机尽可能的减少故障。同时风力发电机组故障停机时间对发电量的影响也越来越大，而其中部分引起停机的故障也是可以进行控制的，其中尤以启动次数故障停机最为明显。由于前几年风电的迅速发展，很多目前在运行的风力发电机组都没有对启动进行控制，仅仅是限制启动次数。但由于当初考虑不全或者重视度不够等因素，造成的历史遗留问题已经开始对风力发电机组的维护和可利用率产生了影响。
在风力发电机组的实际运行过程中，风速的波动是比较大的，如果风速在切入风速上下波动时，风力发电机组就会在启动，运行和停止三种状态之间按顺序频繁的进行切换。而风机过于频繁的启动，并网，又会使并网接触器频繁的吸合和断开。这样一来一方面会缩短变流器的使用寿命，同时也会给整个电网造成一定的冲击和影响，另外也会对风力发电机组的传动链有一定的影响。所以对风力发电机组的启动进行控制是必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电机组启动控制的方法和装置，来实现对风力发电机组的启动进行控制，从而实现减少风力发电机组因为启动故障引起的停机时间，减少风机因频繁并网、脱网对电网的冲击和影响，在一定程度上降低风机的维护成本，同时通过控制风力发电机组启动，来实现延长风力发电机组部分元件使用寿命的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风力发电机组启动控制的方法，包括：骤A，判定是否满足启动条件，所述判定依据来源为：从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据；步骤B，如果满足启动条件，则触发状态切换，风力发电机组自动进入启动状态；步骤C，在风力发电机组自动进入启动状态时，记录风力发电机组的状态切换次数；步骤D，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将在状态切换计数周期内记录的状态切换次数和预设的允许状态切换次数相比较，根据比较的结果来分别达到不同的控制结果；步骤E，如果在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数小于或等于预设的允许状态切换次数，则不触发启动故障处理，直接进入步骤A进行下一轮循环；反之，在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数大于预设的允许状态切换次数，则触发启动故障处理；步骤F，进行启动故障处理，故障处理完成一个周期后，再重新进入步骤A进行下一轮循环，同时对状态切换次数记录周期和故障处理周期进行清零。
进一步地，所述步骤A中，从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据，先经滤波和防抖预处理后再进行所述的判定。
一种风力发电机组启动控制的装置，包括：启动状态判定模块，判定是否满足启动条件，所述判定依据来源为：从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据；启动状态确认模块,如果满足启动条件，则触发状态切换，风力发电机组自动进入启动状态；启动状态记录模块，在风力发电机组自动进入启动状态时，记录风力发电机组的状态切换次数；启动控制模块，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将在状态切换计数周期内记录的状态切换次数和预设的允许状态切换次数相比较，根据比较的结果来分别达到不同的控制结果；启动故障判定模块，如果在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数小于或等于预设的允许状态切换次数，则不触发启动故障处理，直接进入启动状态判定模块进行下一轮循环；反之，在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数大于预设的允许状态切换次数，则触发启动故障处理；启动故障处理模块，进行启动故障处理，故障处理完成一个周期后，再重新进入启动状态判定模块进行下一轮循环，同时对状态切换次数记录周期和故障处理周期进行清零。
本发明通过采用以上技术方案，其具有以下有益效果：
（1）减少了风力发电机组的故障停机时间，减少了风场维护人员的工作量。
（2）解决了在现场运行的风力发电机组启动故障必须人工复位的问题，在一定程度降低了风机维护成本。
（3）采集风力发电机组主控PLC中所得的数据和相关状态信息，硬件改动小，实现容易，可行性较强，且成本较低，利于推广。
（4）解决了在现场运行的风力发电机组在低风速时频繁启动的问题，提高了风力发电机组的安全性和稳定性。
（5）延长了风力发电机组变流器等主要部件的使用寿命。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为风力发电机组主控PLC的采集系统原理图；
图2为本发明的风力发电机组启动控制的装置结构框图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的一种风力发电机组启动控制的方法，主要是利用风力发电机组启动要依赖于风速大小的条件，如图1所示，首先通过状态采集模块采集风力发电机组启动前的各个子系统的状态（包括：变桨系统状态、发电机状态、变流器状态、电网状态、偏航系统状态、液压系统状态、安全链系统状态、润滑系统状态、齿轮箱系统状态）以及通过数据采集模块采集启动相关数据（叶轮速度、风速、风向等），这些状态和数据反映了各个子系统的状态和外界输入的相关条件和数据。具体地，各个子系统的状态和启动相关数据通过相关传感器（振动传感器、防雷系统传感器、叶轮速度传感器、风速仪、风向标）采集到风力发电机组主控PLC中，然后进行滤波和防抖预处理，处理后的状态标志位和数据作为启动控制的输入信息，然后通过信号处理及逻辑控制来对输入信息进行处理，再配合相应的执行装置来实现风机启动控制。
其中，启动控制具体流程如下：
步骤A，根据上述的启动控制的输入信息判定是否满足启动条件。
步骤B，如果满足启动条件，则触发状态切换，风力发电机组自动进入启动状态。
步骤C，在风力发电机组自动进入启动状态时，记录风力发电机组的状态切换次数。
步骤D，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将在状态切换计数周期内记录的状态切换次数和预设的允许状态切换次数相比较，根据比较的结果来分别达到不同的控制结果。
步骤E，如果在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数小于或等于预设的允许状态切换次数，则不触发启动故障处理，直接进入步骤A进行下一轮循环；反之，在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数大于预设的允许状态切换次数，则触发启动故障处理。
步骤F，进行启动故障处理，故障处理完成一个周期后，再重新进入步骤A进行下一轮循环，同时对状态切换次数记录周期和故障处理周期进行清零,即当完成故障处理后，将状态切换次数记录周期寄存器和故障处理周期的寄存器里面的数值置零，然后重新触发这两个计时模块。
实施例2
本发明的一种风力发电机组启动控制的装置，主要是在风力发电机组主控PLC中增加启动控制功能模块，如图2所示，启动控制功能模块的输入信息来源为：风力发电机组主控PLC中的数据采集模块采集到的系统状态和数据、并经滤波和防抖预处理所得的信息。即启动控制功能模块可通过网络通讯和内部信息交互的方式获得风力发电机组的各个子系统所有状态和其它启动相关数据信息，并基于所获得信息进行启动控制。其中，启动控制功能模块主要包括：
启动状态判定模块，判定是否满足启动条件，所述判定依据来源为：从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据。
启动状态确认模块,如果满足启动条件，则触发状态切换，风力发电机组自动进入启动状态。
启动状态记录模块，在风力发电机组自动进入启动状态时，记录风力发电机组的状态切换次数。
启动控制模块，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将在状态切换计数周期内记录的状态切换次数和预设的允许状态切换次数相比较，根据比较的结果来分别达到不同的控制结果。
启动故障判定模块，如果在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数小于或等于预设的允许状态切换次数，则不触发启动故障处理，直接进入启动状态判定模块进行下一轮循环；反之，在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数大于预设的允许状态切换次数，则触发启动故障处理。
启动故障处理模块，进行启动故障处理，故障处理完成一个周期后，再重新进入启动状态判定模块进行下一轮循环，同时对状态切换次数记录周期和故障处理周期进行清零。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种风力发电机组启动控制的方法，其特征在于，包括：
步骤A，判定是否满足启动条件，所述判定依据来源为：从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据，所述启动相关数据包括叶轮速度、风速和风向；
步骤B，如果满足启动条件，则触发状态切换，风力发电机组自动进入启动状态；
步骤C，在风力发电机组自动进入启动状态时，记录风力发电机组的状态切换次数；
步骤D，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将在状态切换计数周期内记录的状态切换次数和预设的允许状态切换次数相比较，根据比较的结果来分别达到不同的控制结果；
步骤E，如果在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数小于或等于预设的允许状态切换次数，则不触发启动故障处理，直接进入步骤A进行下一轮循环；反之，在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数大于预设的允许状态切换次数，则触发启动故障处理；
步骤F，进行启动故障处理，故障处理完成一个周期后，再重新进入步骤A进行下一轮循环，同时对状态切换次数记录周期和故障处理周期进行清零。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组启动控制的方法，其特征在于，所述步骤A中，从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据，先经滤波和防抖预处理后再进行所述的判定。
3.一种风力发电机组启动控制的装置，其特征在于，包括：
启动状态判定模块，判定是否满足启动条件，所述判定依据来源为：从风力发电机组主控PLC中获得的、风力发电机组启动前的各个子系统的状态以及启动相关数据，所述启动相关数据包括叶轮速度、风速和风向；
启动状态确认模块,如果满足启动条件，则触发状态切换，风力发电机组自动进入启动状态；
启动状态记录模块，在风力发电机组自动进入启动状态时，记录风力发电机组的状态切换次数；
启动控制模块，预设状态切换计数周期内的允许状态切换次数，并将在状态切换计数周期内记录的状态切换次数和预设的允许状态切换次数相比较，根据比较的结果来分别达到不同的控制结果；
启动故障判定模块，如果在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数小于或等于预设的允许状态切换次数，则不触发启动故障处理，直接进入启动状态判定模块进行下一轮循环；反之，在状态切换计数周期内，记录所得的状态切换次数大于预设的允许状态切换次数，则触发启动故障处理；
启动故障处理模块，进行启动故障处理，故障处理完成一个周期后，再次重新进入启动状态判定模块进行下一轮循环，同时对状态切换次数记录周期和故障处理周期进行清零。
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