CN102996343B - 风电机组控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电机组控制方法、装置及系统。其中方法包括：获取检测到的低温运行参数；根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件；当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，则启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态；当根据检测到的所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，则启动常温运行模式。本发明通过判断出当低温运行参数满足低温运行条件时，启动低温运行模式，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，使得风电机组空转，通过机械转动产生热量让风电机组各部件迅速升温，缩短风电机组启动时间，提高了发电效率。

Description

风电机组控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术，尤其涉及一种风电机组控制方法、装置及系统。

背景技术

风力发电机组是由叶轮迎风转动带动发电机转动，将风能转换为机械能，再转换为电能的设备。风电机组中的电机、齿轮箱等其他转动的部件都需要润滑，以减小磨损，足量的润滑油能确保对转动部件进行有效润滑，保证风电机组稳定运行，因此在风电机组运行中对润滑油量的检测十分必要。

风电机组在启动前需要检测润滑油的液位，例如，采用开关量液位传感器检测齿轮油的液位，将液位信号传输给风电机组的控制器，若控制器获取到液位传感器的信号为“1”，则表明齿轮油的容量充足，能够对齿轮箱进行有效润滑，满足风电机组启动的齿轮油液位条件；若控制器获取到液位传感器的信号为“0”，则表明齿轮油容量不足，不满足风电机组启动的条件，此时应当补充齿轮油。但是在低温环境中，齿轮油比较粘稠，不易于流动，导致开关量液位传感器检测不到齿轮油的液位信号，因此控制器获取到的液位信号为“0”，不满足启动条件。控制器判断出是由于齿轮油液位不满足条件，但实际是由于低温使得齿轮油粘稠，影响了开关量液位传感器的检测结果，导致风电机组启动条件得不到满足。目前，处于低温环境的风电机组的控制方法是根据检测到的齿轮箱油温判断是否低于设定值，若是，则启动加热器对齿轮油进行加热，待齿轮油温上升再判断齿轮油液位信号。

但是，在温度极低的气候条件下，加热器的加热效果很不明显，润滑油温度上升较慢，仍处于粘稠状态，因此液位传感器在短时间内仍然检测不到正常的齿轮油液位信号，风电机组启动的条件得不到满足，导致风电机组启动时间延长，降低了发电效率。

发明内容

本发明提供一种风电机组控制方法、装置及系统，能有效克服风电机组在低温条件下启动时间长的问题。

本发明实施例提供一种风电机组控制方法，包括：

获取检测到的低温运行参数；

根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件；

当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，则启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态；

当根据检测到的所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，则启动常温运行模式。

本发明实施例提供一种风电机组控制装置，包括：

低温参数获取模块，用于获取检测到的低温运行参数；

低温条件判断模块，用于根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件；

低温模式启动模块，用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态；

常温模式启动模块，用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，启动常温运行模式。

本发明实施例提供一种风电机组控制系统，包括：

检测设备，用于检测低温运行参数和常温运行参数；

控制器，包括本发明实施例提供的风电机组控制装置；

执行设备，用于根据所述风电机组控制装置的控制执行所述低温运行模式和常温运行模式。

本发明实施例提供的风电机组控制方法、装置及系统，首先对低温运行参数进行判断，若该参数满足低温运行条件，则启动低温运行模式，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，使得风电机组空转，通过机械转动摩擦生热让风电机组各部件迅速升温，以满足风电机组启动条件，缩短风电机组启动时间，提高发电效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的风电机组控制方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的风电机组控制方法中低温运行条件判断方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的风电机组控制方法中低温运行条件另一种判断方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的风电机组控制方法中低温运行模式的流程图；

图5为本发明实施例四提供的风电机组控制装置的结构示意图；

图6为本发明实施例五提供的风电机组控制装置中低温模式启动模块的结构示意图；

图7为本发明实施例六提供的风电机组控制系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明实施例一提供的风电机组控制方法流程图。该控制方法可以由风电机组控制系统中的控制器来执行，可以通过软件和/或硬件的形式实现。如图1所示，该风电机组控制方法可以包括：

步骤101、控制器获取检测到的低温运行参数；

其中获取检测到的低温运行参数，所述低温运行参数由与控制器相连的传感器检测得到，传感器将检测信号转换为电信号提供给控制器，风电机组控制器识别该电信号并将其转换为数字信号存储于控制器的寄存器中。所述低温运行参数可以包括：变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度。

步骤102、控制器根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件；

低温运行条件用于判断风电机组是否处于低温环境中，若上述获取到的低温运行参数满足低温运行条件，则说明风电机组处于低温环境中，此时风电机组受低温影响，不能够正常启动；若上述获取到的低温运行参数不满足低温运行条件，则说明风电机组处于常温环境中，不受低温影响，可以按照常温启动的模式正常启动。

步骤103、当控制器根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，则启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态；

当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，则启动低温运行模式，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，叶轮迎风转动，将风能转换为机械能，通过齿轮箱带动发电机转动。齿轮箱中啮合的齿轮在转动过程中，轴承的滚动摩擦生热将热量传递给齿轮油，使其温度上升。

步骤104、当控制器根据检测到的所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，则启动常温运行模式，所谓常温运行模式即可以为已有技术所采用的启动运行模式，例如检测润滑油液位、进行预热等启动运行过程，本发明对此并不进行限制。

本实施例的技术方案通过判断检测到的低温运行参数是否满足低温条件，若满足条件则启动低温运行模式，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，以机械运转摩擦生热的方式让风电机组各部件迅速升温，解决了风电机组在低温条件下启动条件长时间得不到满足的问题，达到了缩短风电机组启动时间，提高发电效率的效果。

实施例二

图2为实施例二所提供的风电机组控制方法中低温运行条件判断方法的流程图，该方法可以由风电机组控制系统中的控制器来执行，可以通过软件和/或硬件的形式实现。本实施例以上述实施例为基础，进一步优化了对低温运行条件的判断过程。如图2所示，根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件具体可包括：判断所述变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度中的至少一个是否小于各自的设定温度，若是，则满足低温运行条件，若否，则不满足低温运行条件。具体步骤如下：

步骤10211、判断变桨电机的温度是否小于设定值m1，若是，则执行步骤10215，若否，则执行步骤10212；

步骤10212、判断齿轮箱油温是否小于设定值m2，若是，则执行步骤10215，若否，则执行步骤10213；

步骤10213、判断环境温度是否小于设定值m3，若是，则执行步骤10215，若否，则执行步骤10214；

步骤10214、启动常温运行模式；

步骤10215、启动低温运行模式。

上述判断方法依次判断变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度中的至少一个是否小于各自的设定温度，若是，则立即启动低温运行模式，若上述三个低温运行参数均大于各自设定的温度，则启动常温运行模式。

本实施例的技术方案根据变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度三个低温运行参数判断出满足低温运行条件时，立即启动低温运行模式，解决了风电机组的启动条件长时间得不到满足的问题，达到了快速升温以缩短启动时间的效果。

本发明实施例提供的方案中，设定值m1、m2和m3可根据风电机组所处的风电场的气候条件、风电机组中各部件本身的性能或本领域技术人员的经验设定。对上述方案中三个低温参数的判断顺序不做限定，可由技术人员根据风电机组运行的具体情况设定。低温运行参数也可以为偏航电机的温度、冷却液温度、控制柜温度或机舱温度等，可根据各部件受低温影响的状况设定。

在实施例二的基础上，判断低温运行参数是否满足低温运行模式的方法还可以为如图3所示的步骤：

步骤10221、进行逻辑运算N=(T1<m1or T2<m2or T3<m3)；

步骤10222、判断N是否等于1，若是，则执行步骤10224，若否，则执行步骤10223；

步骤10223、启动常温运行模式；

步骤10224、启动低温运行模式。

逻辑运算中的T1为变桨电机的温度，T2为齿轮箱油温，T3为环境温度，N为逻辑运算的结果。在具体的逻辑算法实现上，将变桨电机的温度T1、齿轮箱油温T2及环境温度T3三个低温运行参数与各自设定值之间的比较结果做“或”运算，判断“或”运算的结果N是否为“1”，若是，则启动低温运行模式，若否，则启动常温运行模式。

上述判断方法避免了按照先后顺序对低温运行参数的判断，缩短了条件判断的时间，具体到风电机组控制程序中能够减少指令执行的时间，进而缩短风电机组启动的时间。

实施例三

图4为本发明实施例三所提供的风电机组控制方法中低温运行模式的流程图，该方法可以由风电机组控制系统中的控制器来执行，可以通过软件和/或硬件的形式实现。本实施例以上述实施例为基础，进一步优化了低温运行模式的具体方案。如图4所示，低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，在设定时间之后，获取常温运行参数，判断是否满足常温运行条件，若是，则启动常温运行模式。则优选方案具体如下：

步骤1031、启动偏航系统，以将风电机组的叶轮调整至迎风位置；

获取检测到的当前风向，根据当前风向计算偏转的方向和角度，将启动偏航系统的控制指令以及计算出的偏转方向和角度传送给偏航变频器，通过偏航变频器控制偏航电机转动，以将风电机组的叶轮和机舱向上述偏转方向转动该角度，处于迎风位置。在整个低温运行模式中，可根据风向的变化，及时调整偏航的方向和角度，以使叶轮一直处于迎风位置。

步骤1032、启动变桨系统，以将风电机组的叶片以设定角度向工作位置变桨；

获取检测到的当前风速，根据当前风速计算变桨角度，将变桨系统启动的控制指令以及计算出的变桨角度传送给变桨变频器，通过变桨变频器控制变桨电机转动，以将风电机组的叶片向工作位置变桨，处于迎风转动状态。叶轮迎风转动，通过齿轮箱增速后带动发电机转动，根据检测到的实时风速调节叶片工作角度，以使发电机转速保持在100rpm至200rpm之间。在整个低温运行模式中，可根据风速的变化，及时调整变桨角度，以使叶轮、齿轮箱和发电机转动，以最大速率将轴承转动摩擦产生的热量传递给润滑油。

步骤1033、在设定时间之后，控制器获取检测到的常温运行参数；

根据润滑油的特性以及本领域技术人员的经验设定低温运行模式中叶轮转动的时间。在设定时间之后，获取检测到的常温运行参数，所述常温运行参数的获取方式可参见低温运行参数获取的过程。

步骤1034、控制器根据检测到的所述常温运行参数判断是否满足常温运行条件，若是，则启动常温运行模式。

风电机组处于低温运行模式，在叶轮通过齿轮箱带动发电机转动的过程中，润滑油吸收到轴承因转动摩擦散发出的热量，温度逐渐上升，由粘稠状态转变为易于流动的状态。此时，根据检测到的常温运行参数判断是否满足常温运行条件，例如，判断检测齿轮油液位的液位传感器的信号是否为“1”，若为“1”，则满足齿轮油液位的启动条件，在所有常温运行参数都满足常温运行条件的情况下，可立即启动常温运行模式；若液位传感器的信号仍为“0”，可设定一段时间后再检测，若该液位持续为“0”，可采取一定的措施，该措施可以包括通过调整叶片的工作角度以提高齿轮箱及发电机的转速，或停机检查历史记录，分析故障类型及原因等，本发明实施例对此措施不做限定。

常温运行参数包括的内容可根据具体的风电机组设定，例如齿轮箱油液位等，在此不做详细说明，也不做限定。

本实施例提供的方案，通过启动偏航系统和变桨系统，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，利用转动部件的轴承摩擦生热使得润滑油温度升高，在设定时间之后，当根据检测到的常温运行参数判断出满足常温运行模式时，则启动常温运行模式，解决了处于低温环境中的风电机组启动条件长时间得不到满足的问题，达到了缩短启动时间的效果。

在上述方案的基础上，可对风电机组控制方法进行修改，以适应不同类型的风电机组。低温运行参数和常温运行参数不限于本发明上述实施例提供的参数，低温运行条件和常温运行条件也不限于本发明上述实施例提供的判断条件，可以根据风电机组的类型以及受低温影响程度的不同来设定。

实施例四

图5为本发明实施例四风电机组控制装置的结构示意图。如图5所示，风电机组控制装置包括：低温参数获取模块11、低温条件判断模块12、低温模式启动模块13和常温模式启动模块14。

其中，低温参数获取模块11用于获取检测到的低温运行参数。低温条件判断模块12用于根据低温参数获取模块11获取到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件。低温模式启动模块13用于当根据所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态。常温模式启动模块14用于当根据所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，启动常温运行模式。

本实施例的风电机组控制装置通过判断检测到的低温运行参数是否满足低温条件，若满足条件则启动低温运行模式，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，以机械运转摩擦生热的方式让风电机组各部件迅速升温，解决了风电机组在低温条件下启动条件长时间得不到满足的问题，达到了缩短风电机组启动时间，提高发电效率的效果。

实施例五

图6为本发明实施例五所提供风电机组控制装置中低温模式启动模块的结构示意图。本实施例可以上述实施例为基础，如图6所示，低温模式启动模块具体包括：偏航系统启动单元131、变桨系统启动单元132、常温参数获取单元133和常温条件判断单元134。

其中，偏航系统启动单元131用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动偏航系统，以将风电机组的叶轮调整至迎风位置。变桨系统启动单元132用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动变桨系统，以将风电机组的叶片以设定角度向工作位置变桨。常温参数获取单元133用于在所述将风电机组的叶片调整至迎风转动状态的设定时间之后，获取常温运行参数。常温条件判断单元134用于根据检测到的所述常温运行参数判断是否满足常温运行条件，若是，则启动所述常温运行模式。

本实施例提供的低温模式启动模块，通过启动偏航系统和变桨系统，将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，利用转动部件的轴承摩擦生热使得润滑油温度升高，在设定时间之后，当根据检测到的常温运行参数判断出满足常温运行模式时，则启动常温运行模式，解决了处于低温环境中的风电机组启动条件长时间得不到满足的问题，达到了缩短启动时间的效果。

上述风电机组控制装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例六

图7为本发明实施例六风电机组控制系统的结构示意图。如图7所示，风电机组控制系统包括检测设备21、控制器22和执行设备23。

其中，检测设备21用于检测低温运行参数和常温运行参数。控制器22包括上述本发明实施例提供的风电机组控制装置，用于获取检测设备21检测到的低温运行参数和常温运行参数，根据检测到的低温运行参数判断是否满足低温运行模式，若是，则输出低温运行模式指令，若否，则输出常温运行模式指令。执行设备23用于根据所述风电机组控制装置的控制执行所述低温运行模式和常温运行模式。

检测设备可包括：变桨电机温度传感器211、齿轮油温度传感器212和环境温度传感器213。其中，变桨电机温度传感器211用于检测风电机组变桨电机的温度。齿轮油温度传感器212用于检测风电机组齿轮油的温度。环境温度传感器213用于检测风电机组的环境温度。

执行设备可包括：偏航驱动设备231和变桨驱动设备232。其中，偏航驱动设备231用于根据所述风电机组控制装置的控制执行偏航指令，以将风电机组的叶轮调整至迎风位置。变桨驱动设备232用于根据所述风电机组控制装置的控制执行变桨指令，以将风电机组的叶片以设定角度向工作位置变桨。

上述检测设备和执行设备可以包括但不限于上述实施例提供的设备，可根据具体风电机组的类型以及技术人员所关注的问题进行设定。

上述风电机组控制系统可包括本发明任意实施例所提供的装置，可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

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精神和范围。

Claims (11)

1.一种风电机组控制方法，其特征在于，包括：

获取检测到的低温运行参数；

根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件；

当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，则启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，根据检测到的实时风速调节叶片工作角度，以使发电机转速保持在100rpm至200rpm之间；

当根据检测到的所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，则启动常温运行模式。

2.根据权利要求1所述的风电机组控制方法，其特征在于，所述低温运行参数包括：变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度，根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件，包括：

判断所述变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度中的至少一个是否小于各自的设定温度，若是，则满足低温运行条件，若否，则不满足低温运行条件。

3.根据权利要求1或2所述的风电机组控制方法，其特征在于，所述将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，包括：

启动偏航系统，以将风电机组的叶轮调整至迎风位置；

启动变桨系统，以将风电机组的叶片以设定角度向工作位置变桨。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的风电机组控制方法，其特征在于，在所述将风电机组的叶片调整至迎风转动状态之后，还包括：

在设定时间之后，获取检测到的常温运行参数；

根据检测到的所述常温运行参数判断是否满足常温运行条件，若是，则启动常温运行模式。

5.一种风电机组控制装置，其特征在于，包括：

低温参数获取模块，用于获取检测到的低温运行参数；

低温条件判断模块，用于根据检测到的所述低温运行参数判断是否满足低温运行条件；

低温模式启动模块，用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动低温运行模式，所述低温运行模式包括：将风电机组的叶片调整至迎风转动状态，根据检测到的实时风速调节叶片工作角度，以使发电机转速保持在100rpm至200rpm之间；

常温模式启动模块，用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出不满足所述低温运行条件时，启动常温运行模式。

6.根据权利要求5所述的风电机组控制装置，其特征在于，所述低温运行参数包括：变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度，低温条件判断模块具体用于判断所述变桨电机的温度、齿轮箱油温及环境温度中的至少一个是否小于各自的设定温度，若是，则满足所述低温运行条件，若否，则不满足所述低温运行条件。

7.根据权利要求5所述的风电机组控制装置，其特征在于，所述低温模式启动模块包括：

偏航系统启动单元，用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动偏航系统，以将风电机组的叶轮调整至迎风位置；

变桨系统启动单元，用于当根据检测到的所述低温运行参数判断出满足所述低温运行条件时，启动变桨系统，以将风电机组的叶片以设定角度向工作位置变桨。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的风电机组控制装置，其特征在于，所述低温模式启动模块还包括：

常温参数获取单元，用于在所述将风电机组的叶片调整至迎风转动状态的设定时间之后，获取常温运行参数；

常温条件判断单元，用于根据检测到的所述常温运行参数判断是否满足常温运行条件，若是，则启动所述常温运行模式。

9.一种风电机组控制系统，其特征在于，包括：

检测设备，用于检测低温运行参数和常温运行参数；

控制器，包括权利要求5-8任一所述的风电机组控制装置；

执行设备，用于根据所述风电机组控制装置的控制执行所述低温运行模式和常温运行模式。

10.根据权利要求9所述的风电机组控制系统，其特征在于，所述检测设备包括：

变桨电机温度传感器，用于检测风电机组变桨电机的温度；

齿轮油温度传感器，用于检测风电机组齿轮油的温度；

环境温度传感器，用于检测风电机组的环境温度。

11.根据权利要求9或10所述的风电机组控制系统，其特征在于，所述执行设备包括：

偏航驱动设备，用于根据所述风电机组控制装置的控制执行偏航指令，以将风电机组的叶轮调整至迎风位置；

变桨驱动设备，用于根据所述风电机组控制装置的控制执行变桨指令，以将风电机组的叶片以设定角度向工作位置变桨。