CN103195652B - 一种风力发电机组低温启动控制方法 - Google Patents

一种风力发电机组低温启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组低温启动控制方法，当风速达到切入风速后，机组由于齿轮箱油温低或发电机绕组温度低而不满足启动条件时，机组从待机模式进入冷启动模式，齿轮箱加热器及发电机加热器开启，同时风机桨叶打开一定角度，使风轮以某一速度空转，利用机组的旋转搅动齿轮箱的润滑油和润滑脂，加快润滑油、润滑脂的升温，还可利用润滑油泵加快润滑油的循环，加快润滑油加热，冷启动模式可以根据机组及外部条件自动进入运行模式、停机模式或待机模式。本发明的启动控制方法，可加快机组在低温下的启动速度，启动时间缩短约一半，更好的保护风机，减少风机维护人员的工作量，提高机组的并网响应能力，提高机组发电量，适合寒冷地区推广应用。

Description

一种风力发电机组低温启动控制方法
技术领域
本发明涉及风电启动控制领域，具体地，涉及一种风力发电机组低温启动控制方法。
背景技术
风电机组大部分安装在内蒙古、东北及河北、甘肃、宁夏等偏远山区。冬季外界气候寒冷，机组在气温低的情况下停机或断电后重启会出现机组启动困难，启动时间长，或者报温度故障等情况。经调研和风场反馈数据分析，造成低温不能正常启动的主要原因有2个：
1、齿轮箱润滑油加热时间较长；
2、发电机绕组加热时间较长。
低温启动时，现场有时为了加快机组并网速度只能通过人为修改温度控制参数强制让风机启动，但是这种做法可能会对机组产生损伤。
为了解决以上两个问题，急需针对寒冷地区的机组研究低温情况下的启动模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温情况下风力发电机组的快速启动控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风力发电机组低温启动控制方法：当风速达到切入风速后，机组由于齿轮箱油温低或者发电机绕组温度低而不能正常启动时，机组由待机模式进入冷启动模式；进入冷启动模式后，齿轮箱加热器及发电机加热器开启，同时风机桨叶打开一定角度，使风轮以某一速度空转，利用机组的旋转搅动齿轮箱的润滑油和润滑脂，加快润滑油、润滑脂的升温，当齿轮箱油温、发电机绕组温度及机组其它条件满足并网条件时，机组直接由冷启动模式转入运行模式，当齿轮箱油温、发电机绕组温度满足并网条件但机组其它条件未满足并网条件时，机组转入停机模式或待机模式。
进一步地，当齿轮箱油温达到某一温度时，同时启动齿轮箱的润滑油泵，加快润滑油循环使齿轮箱油温尽快满足并网条件。
进一步地，机组并网运行后，当齿轮箱油温低于20℃时，对风机进行限转矩控制，将其功率限制在30%以内。
进一步地，进入冷启动模式可以通过机组自动进行或手动进行。
进一步地，所述风机桨叶打开角度为0°-30°，使风轮以0-3r/min的速度空转。
进一步地，当齿轮箱油温达到O℃时，同时启动齿轮箱的润滑油泵。
由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过在现有启动控制模式中加入低温冷启动模式，在机组温度低不能启动时，进入该模式，一方面通过控制加热器加热，另一方面控制风轮小转速空转，利用机组的旋转搅动润滑油和润滑脂等，使齿轮箱油温、发电机绕组温度快速升高以满足并网条件，待达到机组并网条件时进入运行模式，通过采用上述方法，可以实现低温时机组的快速启动，不但提高了机组在冬季的快速响应电网调度的性能，也增加了发电时间，提高了机组发电量。
（2）在冷启动模式下，还可以利用润滑油泵加快润滑油的循环，加快润滑油加热，进而进一步加快启动速度。
（3）机组并网运行后，在低温下对风机进行了限转矩控制，可以保护齿轮箱不受损伤。
（4）在不增加其他辅助部件的情况下，本发明可以利用新的控制方法，加快机组在低温情况下的启动速度，启动时间可缩短约一半，而且更好的保护风机，减少风机维护人员的维护工作量，适合寒冷地区推广应用。
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为本发明风力发电机组低温启动控制流程示意图。
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。
如图1所示，为了加快风力发电机组在低温下的启动速度，可在风力发电机组的7种模式（初始化、待机、启动、运行、并网、维护、停机）中增加低温冷启动模式。当风速达到切入风速后，机组由于齿轮箱油温低或发电机绕组温度低而不满足启动条件时，机组自动从待机模式进入冷启动模式，冷启动模式也可以根据机组及外部条件自动进入运行模式、停机模式或待机模式（即机组在待机模式下由于启动温度不满足时可以转入冷启动模式；机组在冷启动模式由于风速不满足启动条件可以转入停机模式或待机模式）。
本实施例具体以国电联合动力1.5MW风力发电机组为例来进行详细说明。
当风速达到切入风速后，机组由于齿轮箱油温低或者发电机绕组温度低而不能正常启动时，机组自动判断风速、温度等条件由待机模式进入冷启动模式，进入冷启动模式后，齿轮箱加热器、发电机加热器开启，同时风机桨叶打开一定角度，最好是0°-30°，超过此角度，效果稍差，使风轮以某一速度空转，转速最好是0-3r/min，超过此范围，效果稍差，利用机组的旋转搅动齿轮箱的润滑油和润滑脂，加快润滑油、润滑脂的升温，另外，当齿轮箱油温达到某一温度，最好是0℃时，可同时启动齿轮箱的润滑油泵，加快润滑油循环使齿轮箱油温尽快满足并网条件，当齿轮箱油温、发电机绕组温度及机组其它条件满足并网条件时，机组直接由冷启动模式转入运行模式，当齿轮箱油温、发电机绕组温度满足并网条件但机组其它条件未满足并网条件时，机组转入停机模式或待机模式。
为了保护齿轮箱，在低温下对风机进行了限转矩控制，齿轮箱油温低于20℃时，功率限制在30%以内。
本发明的核心控制方式在于机组温度低不能启动时，控制风轮小转速空转，利用机组的旋转搅动润滑油和润滑脂等，并且利用润滑油泵加快润滑油的循环，从而加快润滑油加热。
为了验证上述方案，分别在国电两个风场的7台机组进行过2次试验，试验效果显著，冷启动时间约1小时20分钟，而未增加该启动控制方法的机组则需要约4小时，启动时间缩短约一半。
综上，本发明可以在不增加其他辅助部件的情况下，利用新的控制方法，加快机组在低温情况下的启动速度，而且更好的保护风机，减少风机维护人员的维护工作量，提高机组的并网响应能力，提高机组发电量，适合寒冷地区推广应用。
除本发明提到的冷启动模式，还可以将冷启动模式增加在机组的控制程序里手动调用，也属于该发明的一种型式。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种风力发电机组低温启动控制方法，其特征在于：
当风速达到切入风速后，机组由于齿轮箱油温低或者发电机绕组温度低而不能正常启动时，机组由待机模式进入冷启动模式；
进入冷启动模式后，齿轮箱加热器及发电机加热器开启，同时风机桨叶打开角度0°-30°，使风轮以0-3r/min速度空转，利用机组的旋转搅动齿轮箱的润滑油和润滑脂，加快润滑油、润滑脂的升温，当齿轮箱油温、发电机绕组温度及机组其它条件满足并网条件时，机组直接由冷启动模式转入运行模式，当齿轮箱油温、发电机绕组温度满足并网条件但机组其它条件未满足并网条件时，机组转入停机模式或待机模式。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组低温启动控制方法，其特征在于，当齿轮箱油温达到某一温度时，同时启动齿轮箱的润滑油泵，加快润滑油循环使齿轮箱油温尽快满足并网条件。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组低温启动控制方法，其特征在于，机组并网运行后，当齿轮箱油温低于20℃时，对风机进行限转矩控制，将其功率限制在30％以内。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组低温启动控制方法，其特征在于，进入冷启动模式可以通过机组自动进行或手动进行。
5.根据权利要求2所述的风力发电机组低温启动控制方法，其特征在于，当齿轮箱油温达到0℃时，同时启动齿轮箱的润滑油泵。
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