CN105587476A - 一种用于风力发电系统的状态监测方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于风力发电系统的状态监测方法以及装置。其中，所述方法包括：获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。所述方法还包括：一种用于计算风力发电系统的功率的方法。本发明提供的用于风力发电系统的状态监测方法能够为风力发电系统的控制与调度提供有益的参考。

Description

一种用于风力发电系统的状态监测方法以及装置

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地，涉及一种用于风力发电系统的状态监测方法以及装置。

背景技术

一般情况下，风力发电系统工作环境恶劣，不具备使用大量人力资源进行现场值守的条件。因此，需要采取高度自动化、智能化的监控系统和通信手段来保证风力发电系统的安全稳定运行。具体地，需要实时向控制中心进行数据传输并进行智能化控制，那么就需要具有较高可靠性的智能监控系统。

目前，占市场主流的厂商生产的风电机组，大部分都有配套自身机型的监测与控制系统。但是，这些监控系统相互之间一般不兼容，通用性不强。因此，有多家国内外的风电装备公司致力于第三方的监控和数据采集(SCADA)系统开发。

现有的风力发电系统的监测方法中有利用主轴传感器、齿轮箱传感器采集振动、温度等机械状态信号，但是，机械状态信号只能反映齿轮箱等部件的机械故障，很难准确反映出风力发电系统中电压、电流及功率的情况，也有文献利用风电机组的输出功率与转速信号来进行状态健康监测，但测量三相交流总功率时，不仅有电压和电流传感器的误差，还有测量方法(三表法、两表法)误差。

现有的风力发电系统的监控方法中，一般都是从机侧或网侧采集交流参数。但是，从机侧采集交流数据时，会面临因风速变化导致发电机的输出电压、电流频率的变化，即采集到的数据是频率变化的交流参数；从网侧采集交流数据时，会面临因整流逆变等设备产生的谐波影响，即采集到的数据是含谐波的交流参数，并且由于风速变化会导致交流参数的幅值、相位波动，会给采样精度和风力发电系统的可靠性带来一定的困难。

对于并网发电的风电机组，由于风力发电机的输出电压、功率具有较大的波动性，风力发电机的出口需经过整流器和逆变器后才可接入交流电网。其中，整流器称为机侧变流器，逆变器称为网侧变流器，直流母线即为机侧变流器与网侧变流器之间的直流环节。

图1是单台风电机组的风力发电系统的示意图。如图1所示，展现了只考虑单台永磁同步发电机组的直驱风力发电系统的结构。变流环节中的直流母线，是连接发电机和电网的中间桥梁，是总功率流动的必经之路。风速、机侧变流器、网侧变流器、负载等环节的变化，均会给直流母线侧的各电量带来一定的波动。在风力发电系统的功率供需不平衡和非正常运行等情况下，直流母线侧的电压值和电流值也有对应的变化。

现有的有关风力发电系统的直流母线侧的研究包括：直流母线的电压控制研究、直流母线系统的建模与仿真、直流母线侧的谐波分析与电压补偿研究等。但是，目前还没有针对直流母线侧的电压和电流的波动情况与风力发电系统的运行状态的对应关系的相关分析与研究，也没有通过采集直流母线侧的电压电流参数来对风力发电系统进行功率计算和状态监测的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风力发电系统的状态监测方法以及装置。其中，所述方法能够为风力发电系统的控制与调度提供有益的参考。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于风力发电系统的状态监测方法。所述方法包括：获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。

可选地，所述获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值，具体包括：在开始时间的第一时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的n个电压值；求取所述n个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值；在结束时间的第二时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的m个电压值；求取所述m个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的结束时间的第二电压值，其中，n和m分别为常数。

可选地，所述根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测，具体包括：在所述电压变化率大于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率大于所述风力发电系统负载所需求的功率；在所述电压变化率小于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率小于所述风力发电系统负载所需求的功率。

可选地，所述方法还包括：获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值；在判断所述电压值和所述电流值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述电压值和所述电流值计算得到所述风力发电系统的功率。

可选地，所述获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值，具体包括：在预设周期内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的电压采样值和电流采样值；对所述电压采样值和所述电流采样值分别进行均值化处理，得到所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。

相应地，本发明还提供一种用于风力发电系统的状态监测装置。所述装置包括：获取单元，用于获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；计算单元，用于在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及监测单元，用于根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。

可选地，所述获取单元，用于：在开始时间的第一时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的n个电压值；求取所述n个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值；在结束时间的第二时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的m个电压值；求取所述m个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的结束时间的第二电压值，其中，n和m分别为常数。

可选地，所述监测单元，用于：在所述电压变化率大于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率大于所述风力发电系统负载所需求的功率；在所述电压变化率小于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率小于所述风力发电系统负载所需求的功率。

可选地，所述获取单元，用于获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值；所述计算单元，用于在判断所述电压值和所述电流值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述电压值和所述电流值计算得到所述风力发电系统的功率。

可选地，所述获取单元，用于：在预设周期内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的电压采样值和电流采样值；对所述电压采样值和所述电流采样值分别进行均值化处理，得到所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。

通过上述技术方案，获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测，能够为风力发电系统的控制与调度提供有益的参考。

附图说明

图1是单台风电机组的风力发电系统的示意图；

图2是风力发电系统的三相不控整流输出的电压电流波形；

图3是风力发电系统的一台风电机组的风速与输出功率的关系示意图；

图4是本发明提供的用于计算风力发电系统的功率的方法的流程图；

图5是一个T₁周期内直流母线侧的电压电流的波动趋势图；

图6是本发明提供的用于风力发电系统的状态监测方法的流程图；

图7是状态监测过程中各电压量的时间尺度的示意图；

图8是本发明提供的用于风力发电系统的状态监测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一般情况下，直流母线的前端接的是三相整流和滤波电路(机侧变流器)。在较小功率的风力发电系统中，为了节约成本和方便控制，通常采用三相不控整流。图2是风力发电系统的三相不控整流输出的电压电流波形。在具体的应用中，以三相桥式不控整流为例，带固定负载时，三相不控整流输出的电压电流波形如图2所示。输出电压在直流母线侧的一个周期内脉动6次，且脉动幅度与负载大小有关。若输入交流电的频率为mHz，则输出就有一个6mHz的脉动分量。具体地，在整流器前端风力发电系统输出的交流电的频率为50Hz时，脉动分量的频率为300Hz，即脉动分量的周期约为0.003s，属于毫秒级。而由于风速的变化，也会在直流母线侧带来对应的波动，但此波动相比于整流环节所带来的脉动分量的周期要长得多。因此，直流母线侧的波形不仅包含有由于整流器产生的谐波，而且还包含有由于风速变化而产生的谐波，且这两个谐波分量的周期不是一个数量级。直流母线的后端接的是逆变器(网侧变流器)。以三相电压源型逆变器为例，分析网侧变流器对直流母线侧的电压电流的影响，由于逆变环节的高频开关的作用，会在直流母线侧带来与开关频率相同的谐波分量。一般情况下，逆变器开关管的频率为10KHz左右，即在直流母线侧也会带来此频率下的谐波分量。

当风速与负载变化时，会导致风力发电系统的功率供需不平衡，也必然会在直流母线侧有对应的功率波动现象。对于一台特定的风电机组，在切入风速和额定风速之间，风电机组的风速与风电机组的输出功率基本成正相关。图3是风力发电系统的一台风电机组的风速与输出功率的关系示意图。如图3所示，在V_{cut_in}与V_e之间，随着风速逐渐增大，风电机组的输出功率逐渐增大，导致流过直流母线侧的功率逐渐增大，从而增大了直流母线侧的电压和电流，反之亦然。因此，风电机组的风速的波动会导致直流母线侧的电压和电流的波动。该曲线一般在风电机组制造完成时已被确定。实际上，在风速低于一定值或高于一定值，以及风力发电系统发生故障等情况下，直流母线侧的电压值和电流值必然有很大波动。其中，V_{cut_in}表示切入风速，V_{cut_out}表示切出风速，V_e表示风电机组的额定风速，P_e表示风电机组的额定功率。当负载变化时，则直流母线侧的电压值和电流值也会发生对应的变化，且一般情况下，负载变化所引起的功率波动周期比电力电子开关频率引起的波动周期要大得多。

总之，风速与负载变化均会使得风力发电系统的输出功率发生相应的变化，从而使得直流母线侧的电压和电流发生相应的波动，并且风速和负荷变化所引起的功率波动周期要比机侧变流器和网侧变流器所引起的功率波动周期大。

当风力发电系统的某一个环节发生变化时，直流母线侧的电压和电流就会发生相应的变化。那么，对应于直流母线侧的电压和电流的某一种变化，都在实时地反映着风力发电系统的运行状态的变化，两者之间呈现一定的对应关系。通过测量得到的直流母线侧的电压值和电流值，可以估算风力发电系统流过直流母线的功率，即风力发电系统所发出的总电功率，并且根据直流母线侧的电压变化趋势，可以判断风力发电系统的功率供需平衡关系，因此，直流母线侧的电压值，还可作为风力发电系统的状态监测一项重要指标。

图4是本发明提供的用于计算风力发电系统的功率的方法的流程图。如图4所示，本发明提供的用于计算风力发电系统的功率的方法包括：在步骤S101中，获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。接着，在步骤S102中，判断所述电压值和所述电流值是否处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内。具体地，在判断所述电压值和所述电流值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，则执行步骤S103，根据所述电压值和所述电流值计算得到所述风力发电系统的功率。在判断所述电压值和所述电流值不处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，则执行步骤S104，所述网侧变流器报警，且所述风力发电系统中断运行。

其中，步骤S101中的获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值，具体包括：在预设周期内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的电压采样值和电流采样值；对所述电压采样值和所述电流采样值分别进行均值化处理，得到所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。藉此，通过采集直流母线侧的电压电流数据，且对电压电流数据进行均值化处理，从而计算得到风力发电系统的功率，可以替代现有的风力发电系统的功率计算方法中，使用三相交流采样和计算的方法，从而避开因风速等变化导致的非工频率测量问题，以及因谐波导致的测量误差。另外，本申请所涉及的直流母线侧的电压电流数据采集与计算方法，易于实现，还有利于风电厂商产品之间的兼容性和通用性。

在具体的应用中，对于永磁同步风力发电系统，由于采用了全功率变流器，所以流过变流器的直流母线侧的功率就等于风力发电系统的发电功率。因此，通过采集及计算直流母线侧的电压值和电流值，两者相乘即可计算得到风力发电系统的功率。但是，经过机侧变流器后的直流母线侧的电压和电流均含有谐波成分。某一时刻采集到的直流母线侧的电压电流值，可能出现电压值和电流值同时处于最低点或最高点等情况，因此，直接用某一次采样得到的电压和电流的瞬时值，其乘积作为此刻的系统功率显然是不准确的。本申请采用如下方法来提高计算系统功率值的精度：通过采集直流母线侧的电压、电流数据，并对电压、电流数据进行均值化处理，再进行系统发电功率计算，表达式如下：

P_G＝U_{dc_avg}.I_{dc_avg}(1)

其中，P_G表示风力发电系统的发电功率，U_{dc_avg}表示直流母线侧的电压均值，I_{dc_avg}表示直流母线侧的电流均值。

由上述分析可知，直流母线侧的电压和电流不但含有由于6脉波整流而产生的谐波分量，也含有由于逆变环节高频率的开关作用而产生的对应于开关频率附近的谐波分量，而且还含有由于风速变化和负载变化而引起的波动成分。

一般情况下，假设发电机输出的三相交流频率在50Hz附近波动，那么由于整流而产生的6脉波的波动周期为:

$T_1=\frac{1}{50}\×\frac{1}{6}=3.33\left(ms\right)$

若逆变部分的开关频率为10KHz，那么开关周期T₂可表示如下：

$T_2=\frac{1}{{10}^4}=0.0001\left(s\right)=0.1\left(ms\right)$

由于风机内部各个惯性环节等的作用，风速变化导致的电压和电流波动周期远比3.33ms这一数量级要大，所以在一个T₁周期甚至连续多个T₁周期内均可认为风速不变。同时，对于负载，也是在不同的时间段突然投切，其变化的时间间隔也比3.33ms长得多。因此，在一个T₁周期内甚至连续多个T₁周期内的电压和电流的平均值的计算可不考虑风速变化及负载变化的影响。图5是一个T₁周期内直流母线侧的电压电流的波动趋势图。如图5所示，展现了风力发电系统在一个T₁周期内的波动情况。

为了得到更为精确的U_{dc_avg}和I_{dc_avg}的值，就需要在一个T₁周期内进行多次采样并求取平均值的方法。而一个T₁周期包含约33个T₂周期，在一个T₂周期内分别采集三次电压电流值，即每隔约30us采集一次。这样，在每个T₁周期内的采样次数为:

M＝33×4＝132(次)

由上述分析可认为，设相邻的6个T₁周期为一个大周期T₀，即T₀＝20ms，那么可认为在6个T₁周期内电压电流的平均值不变。因此，在周期T₀内，对其中一个T₁周期采样132次后，求得的电压电流的平均值即可作为周期T₀内的平均值。因此，U_{dc_avg}和I_{dc_avg}可分别表示为：

$U_{dc\_avg}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{132}{U}_{dc\_k}}{132}---\left(2\right)$

$I_{dc\_avg}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{132}{I}_{dc\_k}}{132}---\left(3\right)$

其中，U_{dc_k}与I_{dc_k}分别表示第k次直流母线侧的电压采样值和电流采样值，k表示常数。

因此，风力发电系统的功率用均值化后的直流母线侧的电压值和电流值表示为：

$P_G=U_{dc\_avg}.T_{dc\_avg}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{132}{U}_{dc\_k}}{132}\×\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{132}{I}_{dc\_k}}{132}---\left(4\right)$

因此，得到直流母线侧的电压和电流均值后，可以由式(4)得到风力发电系统的功率。

图6是本发明提供的用于风力发电系统的状态监测方法的流程图。如图6所示，本发明提供的用于风力发电系统的状态监测方法包括：在步骤S201中，获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值。接着，在步骤S202中，判断所述第一电压值和所述第二电压值是否处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内。在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，则执行步骤S203，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率。紧接着，执行步骤S204，根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。在判断所述第一电压值和所述第二电压值不处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，则执行步骤S205，所述网侧变流器报警，且所述风力发电系统中断运行。藉此，能够为风力发电系统的控制与调度提供有益的参考。

在具体的实施方式中，步骤S201中的获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值，具体包括：在开始时间的第一时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的n个电压值；求取所述n个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值；在结束时间的第二时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的m个电压值；求取所述m个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的结束时间的第二电压值，其中，n和m分别为常数。

在具体的应用中，步骤S204中的根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测，具体包括：在所述电压变化率大于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率大于所述风力发电系统负载所需求的功率；在所述电压变化率小于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率小于所述风力发电系统负载所需求的功率。

在一实施例中，假设风力发电系统的发电功率为P_G，负载侧的功率为P_L，定义风力发电系统的功率供需平衡关系式为：

$P_G=P_L+k\frac{\mathrm{\Δ}U}{\mathrm{\Δ}t}---\left(5\right)$

其中，k表示风力发电系统的功率系数，由风力发电系统的自身参数决定，对于一套已制成并且负载确定的风力发电系统，k为常数。由于风速变化和负载变化导致直流母线侧的电压波动周期至少为“秒”级，远大于风力发电系统中，整流引起的6脉波的波动周期以及逆变引起的开关周期，因此，在判断风力发电系统的功率供需平衡关系时，时间间隔(预设时间段)可适当延长至数十秒、甚至几分钟进行一次判断，故本申请在进行风力发电系统的功率供需平衡关系判断时，t₁、t₂时段的间隔差值设为数分钟。图7是状态监测过程中各电压量的时间尺度的示意图。如图7所示，在某一时段t₁至t₁’内(开始时间的第一时间段)，采样n次电压值得到的电压均值记为U₁，在与t₁相距Δt(几分钟)的时段t₂至t₂’内(结束时间的第二时间段)，采样n次电压值得到的电压均值记为U₂，则可定义在开始时间t₁至结束时间t₂中(预设时间段)，电压变化率为：

$\frac{\mathrm{\Δ}U}{\mathrm{\Δ}t}=\frac{U_2-U_1}{t_2-t_1}---\left(6\right)$

其中， $U_1=U_{1dc\_avg}=\frac{{\Σ}_{k=1}^n{U}_{1dc\_k}}{n},U_2=U_{2dc\_avg}=\frac{{\Σ}_{k=1}^n{U}_{2dc\_k}}{n},$ (n表示采样次数，U_{1dc_k}、U_{2dc_k}分别表示第一时间段第k次采样的电压值和第二时间段第k次采样的电压值)，表示电压变化率。

电压变化率的正负可用来判断风力发电系统的功率供需平衡关系。具体地，若风力发电系统的功率供需平衡关系为供应大于负载需求时，则体现为电压变化率大于零；若风力发电系统的功率供需平衡关系为供应小于负载需求时，则体现为电压变化率小于零。电压变化率的数值越小，表明风力发电系统的功率的供需越趋于平衡，反之亦然。因此，电压变化率的绝对数值的大小，可用来表明风力发电系统的功率供需越不平衡的程度。故通过检测到的直流母线侧的电压参数与电流参数，可实现对风力发电系统的功率供需基本状况的监测，为风力发电系统的控制与调度提供有益的参考。

图8是本发明提供的用于风力发电系统的状态监测装置的结构示意图。如图8所示，本发明提供的用于风力发电系统的状态监测装置包括：获取单元10，用于获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；计算单元20，用于在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及监测单元30，用于根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。

具体地，所述获取单元10，用于：在开始时间的第一时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的n个电压值；求取所述n个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值；在结束时间的第二时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的m个电压值；求取所述m个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的结束时间的第二电压值，其中，n和m分别为常数。

在具体的应用中，所述监测单元30，用于：在所述电压变化率大于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率大于所述风力发电系统负载所需求的功率；在所述电压变化率小于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率小于所述风力发电系统负载所需求的功率。

更为具体地，所述获取单元10，用于获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值；所述计算单元20，用于在判断所述电压值和所述电流值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述电压值和所述电流值计算得到所述风力发电系统的功率。

在具体的实施方式中，所述获取单元10，用于：在预设周期内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的电压采样值和电流采样值；对所述电压采样值和所述电流采样值分别进行均值化处理，得到所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。

需要说明的是，对于本发明提供的用于风力发电系统的状态监测装置还涉及的具体细节已在本发明提供的用于风力发电系统的状态监测方法中作了详细的说明，在此不在赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于风力发电系统的状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；

在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及

根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。

2.根据权利要求1所述的用于风力发电系统的状态监测方法，其特征在于，所述获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值，具体包括：

在开始时间的第一时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的n个电压值；

求取所述n个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值；

在结束时间的第二时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的m个电压值；

求取所述m个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的结束时间的第二电压值，

其中，n和m分别为常数。

3.根据权利要求1所述的用于风力发电系统的状态监测方法，其特征在于，所述根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测，具体包括：

在所述电压变化率大于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率大于所述风力发电系统负载所需求的功率；

在所述电压变化率小于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率小于所述风力发电系统负载所需求的功率。

4.根据权利要求1所述的用于风力发电系统的状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值；

在判断所述电压值和所述电流值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述电压值和所述电流值计算得到所述风力发电系统的功率。

5.根据权利要求4所述的用于风力发电系统的状态监测方法，其特征在于，所述获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值，具体包括：

在预设周期内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的电压采样值和电流采样值；

对所述电压采样值和所述电流采样值分别进行均值化处理，得到所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。

6.一种用于风力发电系统的状态监测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值和在预设时间段的结束时间的第二电压值；

计算单元，用于在判断所述第一电压值和所述第二电压值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述第一电压值和所述第二电压值计算得到预设时间段内的电压变化率；以及

监测单元，用于根据所述电压变化率判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系，从而实现所述风力发电系统的状态监测。

7.根据权利要求6所述的用于风力发电系统的状态监测装置，其特征在于，所述获取单元，用于：

在开始时间的第一时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的n个电压值；

求取所述n个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的开始时间的第一电压值；

在结束时间的第二时间段内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的m个电压值；

求取所述m个电压值的平均值，得到所述风力发电系统的直流母线侧在预设时间段的结束时间的第二电压值，

其中，n和m分别为常数。

8.根据权利要求6所述的用于风力发电系统的状态监测装置，其特征在于，所述监测单元，用于：

在所述电压变化率大于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率大于所述风力发电系统负载所需求的功率；

在所述电压变化率小于零的情况下，判断所述风力发电系统的功率供需平衡关系为所述风力发电系统供应的功率小于所述风力发电系统负载所需求的功率。

9.根据权利要求6所述的用于风力发电系统的状态监测装置，其特征在于，

所述获取单元，用于获取所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值；

所述计算单元，用于在判断所述电压值和所述电流值处于所述风力发电系统的网侧变流器所允许的范围内的情况下，根据所述电压值和所述电流值计算得到所述风力发电系统的功率。

10.根据权利要求9所述的用于风力发电系统的状态监测装置，其特征在于，所述获取单元，用于：

在预设周期内，采集所述风力发电系统的直流母线侧的电压采样值和电流采样值；

对所述电压采样值和所述电流采样值分别进行均值化处理，得到所述风力发电系统的直流母线侧的电压值和电流值。