CN105134488B - 一种风电机组的启动方法 - Google Patents

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宋晓萍
邓琛
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湘电风能有限公司
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Abstract

本发明涉及一种风电机组的启动方法,其包括以下步骤:步骤1、检测环境条件,确定风电机组是否满足基本启动条件;步骤2、风电机组控制系统命令全功率变频器切换到拖动运行模式,命令叶片桨距角保持在安全桨距角θs;步骤3、利用变频器驱动叶轮在设定的安全转速范围内转动;步骤4、计算叶轮转动惯量J;步骤5、获得叶轮转动惯量变化限定值ΔJth;步骤6、判断是否给出启动许可命令;步骤7、风电机组切换回正常发电模式,启动风力发电机组。本发明在风电机组启动前,通过变频器驱动叶轮低速转动,判断叶轮是否存在异常情况,避免了运行状态中检测带来的潜在损害和检测条件限制,同时无需安装额外的传感器。

Description

一种风电机组的启动方法

技术领域

[0001] 本发明属于风力发电领域,尤其涉及一种风电机组的启动方法。

背景技术

[0002] 由叶片和轮毂组成的风力发电机组叶轮作为风电机组吸收风能的主要部件,其状 态直接关系到风电机组的运行安全,叶轮会存在结冰、不平衡、结构损坏等异常状态,风电 机组叶轮覆冰将改变叶片气动外形、质量分布和控制特性,威胁风电机组安全运行,解决叶 轮异常状态的检测和控制是风电机组在结冰环境下运行必须考虑的关键问题,叶轮异常状 态的检测技术需要在运行过程中积累运行数据才能完成判断和响应策略,此时风电机组已 经在叶片异常条件下工作了一段时间,已经产生了相应危害和疲劳损害,导致风电机组一 旦结冰导致停机或在冰期停机,其启动过程中无法判断当前状态以确保风电机组安全运 行。

[0003]目前关于叶轮异常状态的方法还包括在叶轮内安装传感器的方法监测叶轮状态, 这种方法需要安装额外的测量设备,成本高昂且需要精确的安装和标定,随着风电机组运 行时间的累积,传感器存在信号飘移等不确定因素,无法有效判断叶轮运行状态。

发明内容

[0004]本发明的目的在于克服以上缺陷,提供一种结构简单、在风电机组启动前即可判 断叶轮异常状态的风电机组的启动方法。

[0005]本发明的技术方案是:一种风电机组的启动方法,其包括以下步骤:

[0006]步骤1、检测环境条件,确定风电机组是否满足基本启动条件,在风电机组满足基 本启动条件下,启动叶轮异常检测启机流程,进入步骤2,否则返回步骤1;

[0007]步骤2、风电机组控制系统命令全功率变频器切换到拖动运行模式,命令叶片桨距 角保持在安全桨距角es;

[ooos]步骤3、利用变频器驱动叶轮在设定的安全转速范围内转动,即限定变频器给风力 发电机组主发电机施加电磁转矩Te拖动叶轮在限定的转速Q s范围内作恒转矩拖动运行, 其间检测叶轮动力学运行参数,至少包括电磁转矩、气动转矩、加速度、加速时间;以及变频 器动力输出参数,至少包括转矩、功率、能量;

[0009]步骤4、计算叶轮转动惯量J,即通过风电机组的设计参数,可知在桨距角1和特定 叶轮转速Q的条件下风速Vw与气动转矩Ta之间的关系,变频器施加的电磁转矩Te由控制系 统给定,则施加在叶轮上的净转矩为变频器输出转矩与气动转矩之矢量合T = Ta+Te,叶轮转 动惯量J与净转矩和角加速度a之间的关系为J = T/a;

[0010]步骤5、获得叶轮转动惯量变化限定值A Jth,在叶片翼型确定之后,叶片的曲率和 表面积随着叶片展弦方向的分布即为可知量,在特定湿度环境下的,叶片覆冰厚度和对翼 型和载荷的影响可以通过相应计算和仿真得到,用以确定叶片覆冰给风电机组正常工作带 来的阀值,折算成转动惯量变化,得转动惯量变化安全值A Jth;

[0011] 步骤6、判断是否给出启动许可命令,将计算得出的转动惯量J与叶轮转动惯量设 计值Jint之间的变化值A J,A J= I J-Jint I,当A J小于或等于A _1让时,给出风电机组允许启 机指令,进入步骤7;当A J大于A Jth时,给出风电机组禁止启机指令,进入步骤1;

[0012] 步骤7、风电机组切换回正常发电模式,启动风力发电机组。

[0013] 优选的,所述步骤6对计算的转动惯量J进行相应滤波,滤出随机千扰和高频分量 后,获得平滑的转动惯量值Jopt,取代原有转动惯量J。

[0014]本发明的有益技术效果是,在风电机组启动前,通过变频器驱动叶轮低速转动,判 断叶轮是否存在异常情况,避免了运行状态中检测带来的潜在损害和检测条件限制,同时 无需安装额外的传感器。

附图说明

[0015]图1为本发明实施例流程图。

具体实施方式

[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

[0017]参照附图,一种风电机组的启动方法,其包括以下步骤:

[0018]步骤1、检测环境条件,确定风电机组是否满足基本启动条件,在风电机组满足基 本启动条件下,启动叶轮异常检测启机流程,进入步骤2,否则进入步骤1;

[0019]步骤2、风电机组控制系统命令全功率变频器切换到拖动运行模式,命令叶片桨距 角保持在安全桨距角0S;

[0020]步骤3、利用变频器驱动叶轮在设定的安全转速范围内转动,即限定变频器给风力 发电机组主发电机施加电磁转矩Te拖动叶轮在限定的转速Q s范围内作恒转矩拖动运行, 其间检测叶轮动力学运行参数,至少包括电磁转矩、气动转矩、加速度、加速时间;以及变频 器动力输出参数,至少包括转矩、功率、能量;

[0021] 步骤4、计算叶轮转动惯量J,即通过风电机组的设计参数,可知在桨距角es和特定 叶轮转速Q的条件下风速Vw与气动转矩Ta之间的关系。变频器施加的电磁转矩Te由控制系 统给定,由此可知施加在叶轮上的净转矩为变频器输出转矩与气动转矩之矢量合T = Ta+Te, 叶轮转动惯量J与净转矩和角加速度a之间的关系为J = T/a。

[0022] 步骤5、获得叶轮转动惯量变化限定值A Jth,在叶片翼型确定之后,叶片的曲率和 表面积随着叶片展弦方向的分布即为可知量,在特定湿度环境下的,叶片覆冰厚度和对翼 型和载荷的影响可以通过相应计算和仿真得到,用以确定叶片覆冰给风电机组正常工作带 来的阀值,折算成转动惯量变化,可得转动惯量变化安全值A Jth; _3] _步骤6、判断是否给出启动许可命令,对计算的转动惯量J进行相应滤波,滤出随机 干扰和局频分量后,获得平滑的转动惯量值jopt,将获得平滑的转动惯量值j〇pt与叶轮转 动惯量设计值Jint之间的变化值A J,A J= | J0pt-Jint |,当A J小于或等于△心|1时,给出风电 机组允许启机指令,进入步骤7;当A J大于A Jth时,给出风电机组禁止启机指令,进入步骤 1;

[0024]步骤7、风电机组切换回正常发电模式,启动风力发电机组。

Claims (2)

1.一种风电机组的启动方法,其特征在于,其包括以下步骤: 步骤1、检测环境条件,确定风电机组是否满足基本启动条件,在风电机组满足基本启 动条件下,启动叶轮异常检测启机流程,进入步骤2,否则返回步骤i; 步骤2、风电机组控制系统命令全功率变频器切换到拖动运行模式,命令叶片桨距角保 持在安全桨距角0S; 步骤3、利用变频器驱动叶轮在设定的安全转速范围内转动,即限定变频器给风电机组 主发电机施加电磁转矩Te拖动叶轮在限定的转速D s范围内作恒转矩拖动运行,其间检测 叶轮动力学运行参数,至少包括电磁转矩、气动转矩、加速度、加速时间;以及变频器动力输 出参数,至少包括转矩、功率、能量; 步骤4、计算叶轮转动惯量J,即通过风电机组的设计参数,可知在桨距角匕和特定叶轮 转速Q的条件下风速Vw与气动转矩Ta之间的关系,变频器施加的电磁转矩Te由控制系统给 定,则施加在叶轮上的净转矩为电磁转矩与气动转矩之矢量和T = Ta+Te,叶轮转动惯量J与 净转矩和角加速度a之间的关系为J = T/a; 步骤5、获得叶轮转动惯量变化限定值A Jth,在叶片翼型确定之后,叶片的曲率和表面 积随着叶片展弦方向的分布即为可知量,在特定湿度环境下的,叶片覆冰厚度和对翼型和 载荷的影响可以通过相应计算和仿真得到,用以确定叶片覆冰给风电机组正常工作带来的 阀值,上述阀值折算成转动惯量变化,得到转动惯量变化安全值A Jth; 步骤6、判断是否给出启动许可命令,将计算得出的转动惯量J与叶轮转动惯量设计值 Jint之间的变化值A J,A J= | J-Jint |,当A J小于或等于A Jth时,给出风电机组允许启机指 令,进入步骤7;当A J大于A Jth时,给出风电机组禁止启机指令,进入步骤1; 步骤7、风电机组切换回正常发电模式,启动风电机组。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组的启动方法,其特征在于,所述步骤6对计算的 转动惯量J进行滤波,滤出随机干扰和高频分量后,获得平滑的转动惯量值Jopt,取代原有 转动惯量J。
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