CN108204336B - 风力发电机组的停机方法和装置、存储介质及计算装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机组的停机方法和装置、存储介质及计算装置,所述停机方法包括:获取所述风力发电机组的运行参数;确定所述运行参数是否达到故障阈值;当所述运行参数达到所述故障阈值时,以预定扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作。所述预定扭矩变化率小于所述风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率,所述预定变桨速率小于最大变桨速率。本发明的风力发电机组的停机方法和装置、存储介质及计算装置,通过设置故障阈值来减少风力发电机组停机造成的载荷冲击,增加承受载荷器件的使用寿命,从而提高风力发电机组停机操作的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明总体说来涉及风电技术领域,更具体地讲,涉及一种风力发电机组的停机方法和装置、存储介质及计算装置。
背景技术
风力发电机组通常被安装在环境条件相对恶劣的野外环境,易发生多种机械或电气故障。目前,当风力发电机组触发故障时,一般可根据故障类型进行如下三种停机:(1)正常停机,如偏航控制故障停机或人为手动停机等;(2)快速停机,如主开关跳闸故障停机或限位开关不动作故障停机等;(3)紧急停机,如主控与变桨通讯故障停机或安全链断开故障停机等。
然而,在紧急停机过程中,风力发电机组的变桨系统以最大变桨速率进行收桨,并且机侧和网侧主断路器断开,因此,紧急停机会由于桨距角的过快增加造成变桨载荷冲击过大以及扭矩迅速降低为0造成风力发电机组过速,从而导致机组叶片、塔架、轴承等器件受到极限载荷冲击,降低承受载荷器件的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机组的停机方法和装置、存储介质及计算装置,可以减少风力发电机组停机导致的载荷冲击,提高风力发电机组停机操作的安全性和可靠性。
本发明的一方面提供一种风力发电机组的停机方法,包括:获取所述风力发电机组的运行参数;确定所述运行参数是否达到故障阈值;当所述运行参数达到所述故障阈值时,以预定扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作,其中,所述预定扭矩变化率小于所述风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率,所述预定变桨速率小于最大变桨速率。
可选地,所述停机方法还包括:根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值,其中,所述运行参数的极限值包括所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值和/或最大值。
可选地,当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,所述故障阈值大于所述运行参数的极限值;当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,所述故障阈值小于所述运行参数的极限值。
可选地,根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值的步骤包括:当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间;并将所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第一数值;将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间;并将所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第二数值;将所述第一数值与所述第二数值二者中的较大值确定为故障阈值。
可选地,根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值的步骤包括:当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间;将所述运行参数的极限值减去所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积,得到第三数值;将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间;并将所述运行参数的极限值减去所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积,得到第四数值;将所述第三数值与所述第四数值二者中的较小值确定为故障阈值。
可选地,所述风力发电机组的运行参数包括以下项中的至少一项:网侧逆变器的温度、液冷系统的冷却液温度、功率模块的A相电流、功率模块的B相电流、功率模块的C相电流、空气温度、电网电压、电网电流。
可选地,所述停机方法还包括:确定所述运行参数是否达到所述运行参数的极限值;当所述运行参数达到所述运行参数的极限值时,以最大扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以最大变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
本发明的另一方面还提供一种风力发电机组的停机装置,包括:获取单元,获取所述风力发电机组的运行参数;故障确定单元,确定所述运行参数是否达到故障阈值;控制单元,当所述运行参数达到所述故障阈值时,以预定扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作,其中,所述预定扭矩变化率小于所述风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率,所述预定变桨速率小于最大变桨速率。
可选地,所述停机装置还包括:故障阈值确定单元,用于根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值,其中,所述运行参数的极限值包括所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值和/或最大值。
可选地,当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,所述故障阈值确定单元确定的故障阈值大于所述运行参数的极限值;当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,所述故障阈值确定单元确定的故障阈值小于所述运行参数的极限值。
可选地,当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,所述故障阈值确定单元将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第一数值,然后将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第二数值,再将所述第一数值与所述第二数值二者中的较大值确定为故障阈值。
可选地,当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,所述故障阈值确定单元将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将所述运行参数的极限值减去所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积得到第三数值,然后将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将所述运行参数的极限值减去所述时间与所述运行参数的最大变化率的乘积得到第四数值,再将所述第三数值与所述第四数值二者中的较小值确定为故障阈值。
可选地,所述故障确定单元用于确定所述运行参数是否达到所述运行参数的极限值,并且当所述故障确定单元确定所述运行参数达到所述运行参数的极限值时,所述控制单元以最大扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以最大变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
本发明的另一方面还提供一种计算机可读存储介质,存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的风力发电机组的停机方法的计算机程序。
本发明的另一方面还提供一种计算装置,包括:处理器;以及存储器,其用于存储当被处理器执行使得处理器执行如上所述的风力发电机组的停机方法的计算机程序。
本发明实施例的风力发电机组的停机方法和装置、存储介质及计算装置,通过设置故障阈值来减少风力发电机组停机造成的载荷冲击,增加承受载荷器件的使用寿命;此外,还通过风力发电机组的运行参数的极限值来确定故障阈值,使运行参数在达到该运行参数的极限值之前触发故障阈值,从而优化风力发电机组的故障保护,提高风力发电机组停机操作的安全性和可靠性。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述,本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚,其中:
图1示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机方法的流程图;
图2示出根据本发明的实施例的确定故障阈值的方法的一个示例;
图3示出根据本发明的实施例的确定故障阈值的方法的另一示例;
图4示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置的框图;
图5示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置的工作示意图;
图6示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置的详细框图。
具体实施方式
现在,将参照附图更充分地描述不同的示例实施例,其中,一些示例性实施例在附图中示出。
下面参照图1至图6描述根据本发明的实施例的风力发电机组的停机方法和装置。
图1示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机方法的流程图。
在步骤S10,获取风力发电机组的运行参数。
这里,风力发电机组的运行参数可表征风力发电机组的内部器件的温度、空气温度、电网电压、电网电流等,即,风力发电机组的运行参数可包括器件参量信号参数或介质参量信号参数。这里,介质参量可包括风力发电机组的柜内空气、风力发电机组的液冷系统中的冷却液等。
作为示例,风力发电机组的运行参数可包括以下项中的至少一项:网侧逆变器的温度、液冷系统的冷却液温度、功率模块的A相电流、功率模块的B相电流、功率模块的C相电流、空气温度、电网电压、电网电流等。
另外,可通过风力发电机组内部安装的多组传感器或集成在风力发电机组的内部器件中的传感器来获取该风力发电机组的运行参数,本发明的实施例并未对如何获取风力发电机组的运行参数作出具体限定,只要能够获得相应运行参数即可。
在步骤S20,确定该运行参数是否达到故障阈值。
运行参数的极限值为该风力发电机组的内部器件或介质的极限固有属性。当运行参数超出相应的极限值时,可造成器件物理损坏等故障。运行参数的极限值属于预先存储或者获得的值,运行参数的极限值可通过相应手册等的查询而获得,或者可根据其设计参数的计算而获得。
这里,运行参数的极限值包括该运行参数在该风力发电机组正常运行状态下的最小值和/或最大值。
作为示例,当该运行参数为网侧逆变器的温度时,风力发电机组正常运行状态下的网侧逆变器的温度为10℃~70℃,则作为运行参数的网侧逆变器的温度的极限值分别为对应于最小值的10℃和对应于最大值的70℃。
作为另一示例,当运行参数为网侧逆变器的液冷系统的冷却液温度时,风力发电机组正常运行状态下的液冷系统的冷却液温度为10℃~50℃,则作为运行参数的液冷系统的冷却液温度的极限值分别为对应于最小值的10℃和对应于最大值的50℃。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值时,故障阈值大于运行参数的极限值。在此情况下,在步骤S20中,当运行参数小于或等于故障阈值并且大于运行参数的极限值时,确定该运行参数达到故障阈值。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最大值时,故障阈值小于运行参数的极限值。在此情况下,在步骤S20中,当运行参数大于或等于故障阈值并且小于运行参数的极限值时,确定该运行参数达到故障阈值。
根据本发明的实施例的风力发电机组的停机方法,故障阈值的数量可以与运行参数的极限值的数量相同。例如,液冷系统的冷却液温度的极限值的数量为两个(即,最小值和最大值),则根据液冷系统的冷却液温度的极限值确定的故障阈值的数量也为两个,并且,根据风力发电机组正常运行状态下的液冷系统的冷却液温度的最小值确定的故障阈值大于该最小值,根据风力发电机组正常运行状态下的液冷系统的冷却液温度的最大值确定的故障阈值小于该最小值。
如上所述,故障阈值优选为根据风力发电机组的运行参数的极限值(最小值和/或最大值)而预先确定和存储的值。因此,虽然在图1中未示出,但是根据本发明的实施例的风力发电机组的停机方法还包括根据运行参数的极限值来确定故障阈值。
下面结合图2和图3来说明根据风力发电机组的运行参数的极限值(最小值和/或最大值)来确定故障阈值的一种方法。
图2示出根据本发明的实施例的确定故障阈值的方法的一个示例。
参照图2,在步骤S100,当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值时,将风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将该时间与运行参数的最大变化率的乘积与运行参数的极限值之和确定为第一数值。
具体地,第一数值可通过以下等式计算得到:
其中,F1为运行参数的极限值,Tr为风力发电机组的发电机额定扭矩,Smax为运行参数的最大变化率,T为最佳扭矩变化率。
这里,运行参数的最大变化率可为单位时间内该运行参数的变化量的最大值。作为示例,可将预定时间段内的多个采样点的运行参数的变化率中的最大值确定为该运行参数的最大变化率,但本发明不限于此。
应当理解,最佳扭矩变化率可为不引起整机载荷剧烈波动的扭矩变化率。具体地,可通过载荷测试得到最佳扭矩变化率。
在步骤S200,将风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将该时间与运行参数的最大变化率的乘积与运行参数的极限值之和确定为第二数值。
具体地,第二数值可通过以下等式计算得到:
其中,F1为运行参数的极限值,βr为风力发电机组停机时的桨距角,βi为风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角,Smax为运行参数的最大变化率,B最佳变桨速率。
应当理解,最佳变桨速率可为不引起整机载荷剧烈波动的变桨速率。具体地,可通过载荷测试得到最佳变桨速率。
在步骤S300,将第一数值与第二数值二者中的较大值确定为故障阈值。
图3示出根据本发明的实施例的确定故障阈值的方法的另一示例。
参照图3,在步骤S110,当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最大值时,将风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间;将运行参数的极限值减去该时间与运行参数的最大变化率的乘积得到第三数值。
具体地,第三数值可通过以下等式计算得到:
其中,F1为运行参数的极限值,Tr为风力发电机组的发电机额定扭矩,Smax为运行参数的最大变化率,T为最佳扭矩变化率。
在步骤S210,将风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为风力发电机组停机时的桨距角所需的时间;将运行参数的极限值减去该时间与运行参数的最大变化率的乘积得到第四数值。
具体地,第四数值可通过以下等式计算得到:
其中,F1为运行参数的极限值,βr为风力发电机组停机时的桨距角,βi为风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角,Smax为运行参数的最大变化率,B最佳变桨速率。
在步骤S310,将第三数值与第四数值二者中的较小值确定为故障阈值。
如上说明确定故障阈值的一种方法仅是示例,基于本发明的根据风力发电机组的运行参数的极限值(最小值和/或最大值)来确定故障阈值的方法可不限于此。
返回继续参照图1,当该运行参数达到故障阈值时,在步骤S30,以预定扭矩变化率对风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
此外,在风力发电机组的运行参数的数量及其对应的极限值的数量为多个,即,故障阈值为多个的情况下,当运行参数达到该多个故障阈值中的任意一个时,以预定扭矩变化率对风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
这里,预定扭矩变化率小于风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率。
具体地,预定扭矩变化率可通过以下等式计算得到:
预定扭矩变化率=k1T1,
其中,k1为大于0且小于1的数值,T1为风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率。
这里,预定变桨速率小于最大变桨速率。最大变桨速率可为风力发电机组所允许的桨距角变化速率最大值。
具体地,预定变桨速率通过以下等式计算得到:
预定变桨速率=k2Bmax,
其中,k2为大于0且小于1的数值,Bmax为最大变桨速率。
此外,在步骤S30,当该运行参数达到故障阈值时,断开风力发电机组的变流器的网侧开关与机侧开关,直至停机。
此外,在步骤S30,当该运行参数达到故障阈值时,还可生成警告故障信息(未示出)。
此外,如图1所示,在步骤S20中,当该运行参数未达到故障阈值时,返回执行步骤S10。
也就是说,当该运行参数未达到故障阈值时,继续获取风力发电机组的运行参数。
此外,风力发电机组的停机方法可还包括:确定该运行参数是否达到运行参数的极限值;当运行参数达到运行参数的极限值时,以最大扭矩变化率对风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以最大变桨速率对风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
这里,当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值时,如果运行参数小于或者等于运行参数的极限值,则确定该运行参数达到运行参数的极限值。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最大值时,如果运行参数大于或者等于运行参数的极限值,则确定该运行参数达到运行参数的极限值。
最大扭矩变化率和最大变桨速率可根据需要进行预先设置,本发明对此没有做具体限定。
当该运行参数未达到运行参数的极限值时,返回执行步骤S10。也就是说,当该运行参数未达到运行参数的极限值时,继续获取风力发电机组的运行参数。
在现有技术中,仅当风力发电机组的运行参数达到运行参数在风力发电机组正常运行状态下的极限值时,风力发电机组执行紧急停机操作,即以最大扭矩变化率和最大变桨速率泄放发电机有功功率和风能,从而导致紧急停机过程中发电机转速剧烈波动过速、变桨装置承受极限载荷、叶片(即,桨叶)振动导致机组载荷增加等问题。
与现有技术的紧急停机操作不同,根据本发明的实施例的图1所示的风力发电机组的停机方法,当风力发电机组的运行参数达到故障阈值时,以预定扭矩变化率逐渐减小发电机扭矩,从而降低发电机有功功率直至0,并以预定变桨速率使桨叶由当前桨距角向90度方向顺桨,从而逐渐减小桨叶从风中捕获的风能。
由此可见,当采用图1所示的风力发电机组的停机方法时,风力发电机组在停机过程中,载荷逐渐下降,有效防止停机过程中载荷剧烈波动,显著减少风力发电机组停机造成的载荷冲击,使承受载荷器件免受物理损害,增加承受载荷器件的使用寿命,从而提高风力发电机组停机操作的安全性和可靠性。
下面结合图4至图6来详细描述根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置。
图4示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置的框图,图5示出根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置的工作示意图。
参照图4,根据本发明的实施例的风力发电机组的停机装置包括:获取单元100、故障确定单元200、控制单元300。
获取单元100,用于获取风力发电机组的运行参数。
如参照图1所说明的,风力发电机组的运行参数可包括以下项中的至少一项:网侧逆变器的温度、液冷系统的冷却液温度、功率模块的A相电流、功率模块的B相电流、功率模块的C相电流、空气温度、电网电压、电网电流等,但不限于此。
故障确定单元200,用于确定该运行参数是否达到故障阈值。
控制单元300当该运行参数达到故障阈值时,以预定扭矩变化率对风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
此外,在风力发电机组的运行参数的数量及其对应的极限值的数量为多个,即,故障阈值为多个的情况下,当故障确定单元200确定该运行参数达到该多个故障阈值中的任意一个时,控制单元300以预定扭矩变化率对风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
这里,预定扭矩变化率小于风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率。
这里,预定变桨速率小于最大变桨速率。最大变桨速率可为风力发电机组所允许的桨距角变化速率最大值。
此外,当故障确定单元200确定该运行参数达到故障阈值时,控制单元300还可控制风力发电机组的变流器的网侧开关与机侧开关断开,直至停机。
此外,当故障确定单元200确定该运行参数未达到故障阈值时,获取单元100继续获取风力发电机组的运行参数。
作为示例,参照图5,获取单元100获取风力发电机组的运行参数,故障确定单元200确定该运行参数是否达到故障阈值,当故障确定单元200确定该运行参数达到故障阈值时,控制单元300将扭矩信号发送给变流器,进而实现以预定扭矩变化率降低风力发电机组的发电机扭矩,并控制风力发电机组的叶轮以预定变桨速率对桨叶执行收桨操作。
此外,参照图6,风力发电机组的停机装置还包括故障阈值确定单元400。
故障阈值确定单元400,用于根据运行参数的极限值来确定故障阈值。
运行参数的极限值为风力发电机组的内部器件或介质的极限固有属性。当运行参数超出相应的极限值时,可造成器件物理损坏等故障。运行参数的极限值属于预先存储或者获得的值。运行参数的极限值可通过相应手册等的查询而获得,或者可根据其设计参数的计算而获得。
具体地讲,运行参数的极限值包括该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值和/或最大值。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值时,故障阈值确定单元400确定的故障阈值大于运行参数的极限值。在此情况下,当获取单元100获取的运行参数小于或等于故障阈值并且大于运行参数的极限值时,故障确定单元200确定该运行参数达到故障阈值。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最大值时,故障阈值确定单元400确定的故障阈值小于运行参数的极限值。在此情况下,当获取单元100获取的运行参数大于或等于故障阈值并且小于运行参数的极限值时,故障确定单元200确定该运行参数达到故障阈值。
故障阈值的数量可以与运行参数的极限值的数量相同。
故障阈值优选为故障阈值确定单元400根据风力发电机组的运行参数的极限值(最小值和/或最大值)而预先确定和存储的值。
下面说明故障阈值确定单元400根据风力发电机组的运行参数的极限值(最小值和/或最大值)来确定故障阈值的具体过程。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值时,故障阈值确定单元400将风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将该时间与运行参数的最大变化率的乘积与运行参数的极限值之和确定为第一数值,然后将风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将该时间与运行参数的最大变化率的乘积与运行参数的极限值之和确定为第二数值,再将第一数值与第二数值二者中的较大值确定为故障阈值。
这里,运行参数的最大变化率可为单位时间内运行参数的变化量的最大值。
最佳扭矩变化率可为不引起整机载荷剧烈波动的扭矩变化率,最佳变桨速率可为不引起整机载荷剧烈波动的变桨速率。优选地,故障阈值确定单元400可通过载荷测试得到最佳扭矩变化率和最佳变桨速率。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最大值时,故障阈值确定单元400将风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将运行参数的极限值减去该时间与运行参数的最大变化率的乘积得到第三数值,然后将风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将运行参数的极限值减去该时间与运行参数的最大变化率的乘积得到第四数值,再将第三数值与第四数值二者中的较小值确定为故障阈值。
如上说明故障阈值确定单元400确定故障阈值的具体过程仅是示例,基于本发明的故障阈值确定单元400根据风力发电机组的运行参数的极限值(最小值和/或最大值)来确定故障阈值的具体过程可不限于此。
此外,故障确定单元200还确定该运行参数是否达到运行参数的极限值;当故障确定单元200确定该运行参数达到运行参数的极限值时,控制单元300以最大扭矩变化率对风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以最大变桨速率对风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
这里,当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最小值时,如果获取单元100获取的运行参数小于或者等于运行参数的极限值,则故障确定单元200确定该运行参数达到运行参数的极限值。
当运行参数的极限值为该运行参数在风力发电机组正常运行状态下的最大值时,如果获取单元100获取的运行参数大于或者等于运行参数的极限值,则故障确定单元200确定该运行参数达到运行参数的极限值。
最大扭矩变化率和最大变桨速率可根据需要进行预先设置,本发明对此不作限定。
这里,当故障确定单元200确定该运行参数未达到运行参数的极限值时,获取单元100继续获取风力发电机组的运行参数。
此外,本发明的实施例的风力发电机组的停机方法和装置,通过设置故障阈值来减少风力发电机组停机造成的载荷冲击,增加承受载荷器件的使用寿命;此外,还通过风力发电机组的运行参数的极限值来确定故障阈值,使运行参数在达到该运行参数的极限值之前触发故障阈值,从而优化风力发电机组的故障保护,提高风力发电机组停机操作的安全性和可靠性。
根据本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的风力发电机组的停机方法的计算机程序。
根据本发明的实施例还提供一种计算装置。该计算装置包括处理器和存储器。存储器用于存储程序指令。所述程序指令被处理器执行使得处理器执行如上所述的风力发电机组的停机方法的计算机程序。
此外,应该理解,根据本发明示例性实施例的风力发电机组的停机装置中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理,可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明,但是本领域的技术人员应该理解,在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (13)
1.一种风力发电机组的停机方法,其特征在于,包括:
获取所述风力发电机组的运行参数;
根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值,其中,所述运行参数的极限值包括所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值和/或最大值;
确定所述运行参数是否达到所述故障阈值;
当所述运行参数达到所述故障阈值时,以预定扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作,
其中,所述预定扭矩变化率小于所述风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率,所述预定变桨速率小于最大变桨速率。
2.如权利要求1所述的停机方法,其特征在于,
当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,所述故障阈值大于所述运行参数的极限值;
当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,所述故障阈值小于所述运行参数的极限值。
3.如权利要求1所述的停机方法,其特征在于,根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值的步骤包括:
当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间;并将所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第一数值;
将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间;并将所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第二数值;
将所述第一数值与所述第二数值二者中的较大值确定为故障阈值。
4.如权利要求1所述的停机方法,其特征在于,根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值的步骤包括:当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间;并将所述运行参数的极限值减去所述发电机额定扭矩降为0所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积,得到第三数值;
将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间;并将所述运行参数的极限值减去所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积,得到第四数值;
将所述第三数值与所述第四数值二者中的较小值确定为故障阈值。
5.如权利要求1所述的停机方法,其特征在于,所述风力发电机组的运行参数包括以下项中的至少一项:
网侧逆变器的温度、液冷系统的冷却液温度、功率模块的A相电流、功率模块的B相电流、功率模块的C相电流、空气温度、电网电压、电网电流。
6.如权利要求1所述的停机方法,其特征在于,所述停机方法还包括:
确定所述运行参数是否达到所述运行参数的极限值;
当所述运行参数达到所述运行参数的极限值时,以最大扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以最大变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
7.一种风力发电机组的停机装置,其特征在于,包括:
获取单元,获取所述风力发电机组的运行参数;
故障阈值确定单元,用于根据所述运行参数的极限值来确定故障阈值,其中,所述运行参数的极限值包括所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值和/或最大值;
故障确定单元,确定所述运行参数是否达到所述故障阈值;
控制单元,当所述运行参数达到所述故障阈值时,以预定扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以预定变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作,
其中,所述预定扭矩变化率小于所述风力发电机组的发电机额定扭矩在单位时间内的变化率,所述预定变桨速率小于最大变桨速率。
8.如权利要求7所述的停机装置,其特征在于,
当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,所述故障阈值确定单元确定的故障阈值大于所述运行参数的极限值;
当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,所述故障阈值确定单元确定的故障阈值小于所述运行参数的极限值。
9.如权利要求7所述的停机装置,其特征在于,
当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最小值时,所述故障阈值确定单元将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第一数值,然后将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积与所述运行参数的极限值之和确定为第二数值,再将所述第一数值与所述第二数值二者中的较大值确定为故障阈值。
10.如权利要求7所述的停机装置,其特征在于,当所述运行参数的极限值为所述运行参数在所述风力发电机组正常运行状态下的最大值时,所述故障阈值确定单元将所述风力发电机组的发电机额定扭矩与最佳扭矩变化率的比值确定为所述风力发电机组的发电机额定扭矩降为0所需的时间,并将所述运行参数的极限值减去所述发电机额定扭矩降为0所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积得到第三数值,然后将所述风力发电机组停机时的桨距角与风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角的差值除以最佳变桨速率,得到所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间,并将所述运行参数的极限值减去所述风力发电机组的输出功率小于额定功率时的桨距角变为所述风力发电机组停机时的桨距角所需的时间与所述运行参数的最大变化率的乘积得到第四数值,再将所述第三数值与所述第四数值二者中的较小值确定为故障阈值。
11.如权利要求7所述的停机装置,其特征在于,所述故障确定单元,用于确定所述运行参数是否达到所述运行参数的极限值,
并且当所述故障确定单元确定所述运行参数达到所述运行参数的极限值时,所述控制单元以最大扭矩变化率对所述风力发电机组的发电机执行扭矩控制操作,并以最大变桨速率对所述风力发电机组的桨叶执行收桨操作。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有当被处理器执行时使得处理器执行如权利要求1至6中任意一项所述的风力发电机组的停机方法的计算机程序。
13.一种计算装置,其特征在于,包括:
处理器;
存储器,用于存储当被处理器执行使得处理器执行如权利要求1至6中任意一项所述的风力发电机组的停机方法的计算机程序。
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