CN105422391B - 一种风力发电机组极限载荷辨识方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组极限载荷辨识方法，包括S01、开始，建立风力发电机组极限载荷数据库，所述极限载荷数据库内预设有各个极限载荷特征以对应的触发逻辑；S02、在风力发电机组正常运行时，实时采集风力发电机组运行状态数据以及风力发电机组所处环境的风资源数据；S03、将步骤S02中采集到的各数据与极限载荷数据库内的各个极限载荷的触发逻辑进行对比，当采集的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，对风力发电组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。本发明的风力发电机组极限载荷辨识方法具有操作简便、控制精准、主动对极限载荷进行避让等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及风力发电技术领域，特指一种风力发电机组极限载荷辨识方法。
背景技术
目前风电行业发展迅速，风机功率等级、叶片长度持续增加，使低风速风场越来越有开发价值。风场发电量得到提升的同时，风机载荷也持续增加，同样成本的增加也非常明显。风机设计过程中，许多部件的设计主要受极限载荷大小的制约。目前风电机组的设计，大多采用正向设计方式，也即按照载荷计算结果进行部件结果的设计。如叶片的加长，整机极限载荷不断增加，成本的增加也非常明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、控制精准、及时对极限载荷进行避让的风力发电机组极限载荷辨识方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种风力发电机组极限载荷辨识方法，包括以下步骤：
S01、开始，建立风力发电机组极限载荷数据库，所述极限载荷数据库内预设有各个极限载荷特征以及对应的触发逻辑；
S02、在风力发电机组正常运行时，实时采集风力发电机组运行状态数据以及风力发电机组所处环境的风资源数据；
S03、将步骤S02中采集到的各数据与极限载荷数据库内的各个极限载荷的触发逻辑进行对比，当采集的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，对风力发电机组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述风资源数据为风力发电机组中风机前端的风资源数据。
所述风资源数据包括风速和风向。
通过安装在所述风机前端的测风塔或激光雷达对风资源数据进行采集。
所述风力发电机组运行状态数据包括风轮转速、风轮加速度、发电机转速、叶片桨距角、叶片变桨速率、发电功率和振动加速度。
在步骤S03中，当采集到的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，再将此极限载荷特征与最近一次采集的数据进行对比，当对比结果一致时，再对风力发电机组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的风力发电机组极限载荷辨识方法，在风电机组正常运行，实时对风资源数据和风机运行状态数据进行采集，并与数据库内的极限载荷触发逻辑进行对比，当对比结果一致时，对风机进行降载荷控制，从而避免风机出现极限载荷，保证风机的正常运行；本方法采用避让方法，有针对性的降低了机组的极限载荷，降低了机组因满足极限载荷而带来的生产成本。
2、本发明的风力发电机组极限载荷辨识方法，在风机的前端采集风资源数据，一方面保证控制的及时性，另一方面也避免风机自身采集数据的差异性（风经风机后会有较大变化），保证了风资源数据采集的精准性。
3、本发明的风力发电机组极限载荷辨识方法，在采集的数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，进一步再将最近一次采集的数据与此极限载荷特征进行对比，能够避免数据查询或传输延时而带来的误差，从而进一步提高控制的精准性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的风力发电机组极限载荷辨识方法，包括以下步骤：
S01、开始，建立风力发电机组极限载荷数据库，极限载荷数据库内预设有各个极限载荷特征以及对应的触发逻辑；
S02、在风力发电机组正常运行时，实时采集风力发电机组运行状态数据以及风力发电机组所处环境的风资源数据；
S03、将步骤S02中采集到的各数据与极限载荷数据库内的各个极限载荷的触发逻辑进行对比，当采集的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，执行相对应的控制逻辑对风力发电机组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。
本发明的风力发电机组极限载荷辨识方法，在风电机组正常运行，实时对风资源数据和风机运行状态数据进行采集，并与数据库内的极限载荷的触发逻辑进行对比，当对比结果一致时，对风机进行降载荷控制，从而避免风机出现极限载荷，保证风机的正常运行；本方法采用避让策略，针对性的降低了机组的极限载荷，降低了机组因满足极限载荷而带来的生产成本。
本实施例中，通过对现有的大量仿真数据、测量数据的分析和梳理，找到极限载荷发生的共有特征，给出辨识（查询）标志。这些标志一般是并列存在，比如当风速达到一定数值，发生某一个特定故障的时候，某一个极限载荷分量就可能出现，那么就以这两个条件作为极限载荷的判别条件。若有必要，可以再辅以其他变量，来识别极限载荷出现的时刻。
本实施例中，风资源数据为风力发电机组中风机前端的风资源数据，具体通过安装在距离风机前端二倍风轮直径范围内的测风塔或激光雷达对风资源数据进行采集。此处不使用风机自身的测风数据，是因为风机测风装置放在风轮后面、机舱顶部，所获取的数据已经是吹过风轮后的数据，时间上已经滞后，另一方面经过风轮旋转面后，测得的数据和风轮前端数据有较大差异，准确性不佳，修正方法不明确。因此采用风机前端的风数据一方面保证控制的及时性，让风机的控制系统有时间提前响应接下来风速或风向的变化；另一方面也避免风机自身采集数据的差异性，对风资源数据进行直接采集保证了数据的精准性。
本实施例中，风力发电机组运行状态数据包括风轮转速、风轮加速度、发电机转速、叶片桨距角、叶片变桨速率、发电功率和振动加速度；风资源数据包括风速和风向等数据。
本实施例中，在步骤S03中，当采集到的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，再将此极限载荷特征与最近一次采集的数据进行对比，当对比结果一致时，执行相对应的控制逻辑对风力发电机组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。因此能够避免数据查询或传输延时而带来的误差，从而进一步提高控制的精准性和可靠性。
本实施例中，采集的数据与数据库内数据进行对比判断的具体过程为：
（a）数据接收：根据需求，把主控系统中的风机运行数据接收进来，并赋予相应的变量名称，参与后续的计算分析；
（b）数据查询：根据输入的风资源数据、风机状态数据，包括风速、风向、桨距角、变桨速率，以及这些变量的变化率等参数，然后在之前建立的大数据库中去查询，看是否和某一极限载荷特征相符；
（c）数据比对：根据查询结果，由于数据传输有短暂延时，将查询出的结果和此时的风机状态再次进行比对，确认状态是否符合查询到的极限载荷特征；
（d）触发逻辑判断：根据上面（c）的比对结果，若风机状态满足触发条件，则给出触发逻辑的指令；若不满足触发条件，则对风机的运行状态不做任何更改，风机按原有状态继续正常运行；
（e）选择预设逻辑并执行：根据比较结果，判别触发指令的等级或者类别，选择执行哪个预设的控制逻辑进行降载荷控制，达到降低极限载荷的目的。
以额定功率为2MW的风电机组为例：在风场风速状况较好时（比如风速为10m/s），此时风机已经处于2MW满载状态。突然风机前端的激光雷达监测到风速突变，由10m/s在10s左右突然增加到25m/s（此突变过程，符合IEC标准规定的极端风向变化ECD的定义），同时伴随着风向在10s内变化65°左右的突变。基于这一风速变化的外部特征，这些数据与大数据库进行交互，认为轮毂中心Myz极限载荷分量会出现超过10000kNm的极限状况，同时辅以风机桨距角数值的判断是否小于20°，若满足这些条件，则触发风机快速停机的逻辑，发送指令给主控系统。风机执行主控系统的快速停机动作。若上述风速变化过程不满足，或者风机桨距角已经大于20°，则不改变风机的运行状态，按原有逻辑继续运行。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种风力发电机组极限载荷辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、开始，建立风力发电机组极限载荷数据库，所述极限载荷数据库内预设有各个极限载荷特征以及对应的触发逻辑；
S02、在风力发电机组正常运行时，实时采集风力发电机组运行状态数据以及风力发电机组所处环境的风资源数据；
S03、将步骤S02中采集到的各数据与极限载荷数据库内的各个极限载荷的触发逻辑进行对比，当采集的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，对风力发电机组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组极限载荷辨识方法，其特征在于，所述风资源数据为风力发电机组中风机前端的风资源数据。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组极限载荷辨识方法，其特征在于，所述风资源数据包括风速和风向。
4.根据权利要求2或3所述的风力发电机组极限载荷辨识方法，其特征在于，通过安装在所述风机前端的测风塔或激光雷达对风资源数据进行采集。
5.根据权利要求1或2或3所述的风力发电机组极限载荷辨识方法，其特征在于，所述风力发电机组运行状态数据包括风轮转速、风轮加速度、发电机转速、叶片桨距角、叶片变桨速率、发电功率和振动加速度。
6.根据权利要求1或2或3所述的风力发电机组极限载荷辨识方法，其特征在于，在步骤S03中，当采集到的各数据与某一极限载荷的触发逻辑一致时，再将此极限载荷特征与最近一次采集的数据进行对比，当对比结果一致时，再对风力发电机组进行降载荷控制；否则继续按正常运行逻辑运行。
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