CN108242821A - 故障穿越控制方法和装置、风力发电机组 - Google Patents

故障穿越控制方法和装置、风力发电机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种故障穿越控制方法和装置、风力发电机组。该故障穿越控制方法包括：根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值，并根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值；根据第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号；对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号；根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。采用本发明实施例中的技术方案，能够使基于各个电网故障判断点进行故障穿越控制的时序同步。

Description

故障穿越控制方法和装置、风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种故障穿越控制方法和装置、风力发电机组。
背景技术
风力发电机组发电量需要通过变流器并入电网中。若电网发生故障，比如电网电压升高或者电网电压跌落，会影响到风力发电机组的安全并网运行。
现有技术中，为保证风力发电机组在电网故障下安全并网运行，风力发电机组并网侧和变流器网侧各设置有一套电压检测装置，两套电压检测装置的安装位置不同。风力发电机组运行过程中，变流器控制器会根据其网侧电压检测装置反馈的电网电压信号判断电网是否发生故障，若电网发生故障则进入变流器的故障保护模式(比如增加无功输出)；风力发电机组的主控制器(简称为风机主控)会根据其并网侧的电压检测装置反馈的电网电压信号判断电网是否发生故障，若电网发生故障则进入风机主控的故障保护模式。
但是，本申请的发明人发现，由于两套电压检测装置的安装位置(即电网故障判断点)不同，使得风机主控和变流器控制器的电网故障判断存在时序不同步的问题，导致风机主控和变流器控制器运行各自故障保护模式时会发生指令执行冲突。比如，若基于变流器网侧的故障判断点先输出电网故障信号，则响应于电网故障信号，变流器的矢量控制器会增加并入电网的无功电流，而风机主控却基于无功传感器反馈的无功电流增加的信号，得到无功异常的故障诊断。
发明内容
本发明实施例提供了一种故障穿越控制方法和装置、风力发电机组，能够使基于各个电网故障判断点进行故障穿越控制的时序同步，避免风机主控和变流器控制器在运行各自故障保护模式时的发生指令执行冲突。
第一方面，本发明实施例提供了一种故障穿越控制方法，该方法包括：
根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值，并根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值，风力发电机组并网侧相较于变流器网侧远离变流器；
根据第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号；
对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号；
根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。
在第一方面的一些实施例中，第一目标电压值为风力发电机组并网侧各相电压的第一电压有效值或者风力发电机组并网侧电网电压的第一正序电压值；
第二目标电压值为变流器网侧各相电压的第二电压有效值或者变流器网侧电网电压的第二正序电压值。
在第一方面的一些实施例中，根据第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号，包括：若风力发电机组并网侧任意一个相电压的第一电压有效值低于第一预设阈值或者第一正序电压值低于第二预设阈值时，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号；第一预设电压值包括第一预设阈值及第二预设阈值；若变流器网侧任意一个相电压的第二电压有效值低于第三预设阈值或者第二正序电压值低于第四预设阈值时，则生成表示变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号；第二预设电压值包括第三预设阈值及第四预设阈值。
在第一方面的一些实施例中，对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号，包括：对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑或运算；若第一故障穿越信号和第二故障穿越信号中任意一个为故障穿越使能，则生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
在第一方面的一些实施例中，根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号，进行故障穿越控制，包括：若第二故障穿越信号为故障穿越使能，使变流器进行故障穿越控制；若第三故障穿越信号为故障穿越使能，对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能。
在第一方面的一些实施例中，在根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号，进行故障穿越控制之后，该方法还包括：获取当前故障穿越过程中风力发电机组并网侧的第一已穿越时间和变流器网侧的第二已穿越时间；根据风力发电机组并网侧的当前第一目标电压值和标准穿越曲线，得到第一最小穿越时间，并根据变流器网侧的当前第二目标电压值和标准穿越曲线，得到第二最小穿越时间，标准穿越曲线用于表示故障穿越过程中电网电压和标准允许的最小穿越时间之间的关系；根据第一已穿越时间和第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号，并根据第二已穿越时间和第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号；对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号；根据第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制。
在第一方面的一些实施例中，根据第一已穿越时间和第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号，并根据第二已穿越时间和第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号，包括：若第一已穿越时间已达到第一最小穿越时间，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越超限使能的第一故障穿越超限信号；若第二已穿越时间已达到第二最小穿越时间，则生成表示变流器网侧故障穿越超限使能的第二故障穿越超限信号。
在第一方面的一些实施例中，对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号，包括：对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑或运算；若第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号中任意一个为故障穿越超限使能，则生成表示故障穿越超限使能的第三故障穿越超限信号。
在第一方面的一些实施例中，根据第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制，包括：
根据第三故障穿越超限信号，生成故障停机信号，以对风力发电机组进行停机保护。
第二方面，本发明实施例提供一种故障穿越控制装置，该装置包括：第一计算模块，用于根据风力发电机组并网侧风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值；第二计算模块，用于根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值；风力发电机组并网侧相较于变流器网侧远离变流器；第一生成模块，用于根据所述第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号；第二生成模块，用于根据所述第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号；第三计算模块，用于对所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号；第一控制模块，用于根据所述第二故障穿越信号以及所述第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。
在第二方面的一些实施例中，第一目标电压值为风力发电机组并网侧各相电压的第一电压有效值或者风力发电机组并网侧电网电压的第一正序电压值；第一生成模块具体用于，若风力发电机组并网侧任意一个相电压的第一电压有效值低于第一预设阈值或者第一正序电压值低于第二预设阈值时，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号；第一预设电压值包括所述第一预设阈值及所述第二预设阈值。
在第二方面的一些实施例中，第二目标电压值为变流器网侧各相电压的第二电压有效值或者变流器网侧电网电压的第二正序电压值；第二生成模块具体用于，若变流器网侧任意一个相电压的第二电压有效值低于第三预设阈值或者第二正序电压值低于第四预设阈值时，则生成表示变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号；第二预设电压值包括第三预设阈值及第四预设阈值。
在第二方面的一些实施例中，第三计算模块具体用于，对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑或运算，若第一故障穿越信号和第二故障穿越信号中任意一个为故障穿越使能，则生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
在第二方面的一些实施例中，第一控制模块包括：第一控制单元，用于若第一故障穿越信号为故障穿越使能，使变流器进行故障穿越控制；第二控制单元，用于若第三故障穿越信号为故障穿越使能，对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能
在第二方面的一些实施例中，装置还包括：第一获取模块，用于获取当前故障穿越过程中风力发电机组并网侧的第一已穿越时间；第二获取模块，用于获取和当前故障穿越过程中变流器网侧的第二已穿越时间；第四计算模块，用于根据风力发电机组并网侧的当前第一目标电压值和标准穿越曲线，得到第一最小穿越时间，标准穿越曲线用于表示故障穿越过程中电网电压和标准允许的最小穿越时间之间的关系；第五计算模块，用于根据变流器网侧的当前第二目标电压值和标准穿越曲线，得到第二最小穿越时间；第三生成模块，用于根据第一已穿越时间和第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号；第四生成模块，用于根据第二已穿越时间和第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号；第六计算模块，用于对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号；第二控制模块，用于根据第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制。
在第二方面的一些实施例中，第三生成模块具体用于，若第一已穿越时间已达到第一最小穿越时间，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越超限使能的第一故障穿越超限信号。
在第二方面的一些实施例中，第四生成模块具体用于，若第二已穿越时间已达到第二最小穿越时间，则生成表示变流器网侧故障穿越超限使能的第二故障穿越超限信号。
在第二方面的一些实施例中，第六计算模块具体用于，对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑或运算；若第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号中任意一个为故障穿越超限使能，则生成表示故障穿越超限使能的第三故障穿越超限信号。
第三方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括主控制器和变流器控制器；其中，主控制器包括如上文所述的故障穿越控制装置中的第一计算模块、第一生成模块、第三计算模块和第一控制模块；变流器控制器包括如上文所述的故障穿越控制装置中的第二计算模块和第二生成模块。
第四方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括主控制器，主控制器包括如上文所述的故障穿越控制装置中的第一计算模块、第一生成模块、第三计算模块、第一控制模块、第一获取模块、第四计算模块、第三生成模块、第六计算模块和第二控制模块；
变流器控制器包括如上文所述的故障穿越控制装置中的第二计算模块、第二生成模块、第二获取模块、第五计算模块和第四生成模块。
根据本发明的实施例，为使得主控制器和变流器控制器能够同步执行各自的故障保护措施，分别根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值，并根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值；然后根据第一目标电压值和预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据第二目标电压值和预定电压值，得到第二故障穿越信号；接着对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号，并将第三故障穿越信号同步至主控制器和变流器控制器。
根据本发明的实施例，为使基于各个电网故障判断点的故障穿越控制时序同步，可以根据风力发电机组并网侧(电网故障判断点之一)的三相电压信号得到第一目标电压值，并根据变流器网侧(第二电网故障判断点之二)的三相电压信号得到第二目标电压值；然后根据第一目标电压值和第一预定电压值得到第一故障穿越信号，根据第二目标电压值和第二预定电压值得到第二故障穿越信号，并对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号。
由于第三故障穿越信号是基于第一故障穿越信号和第二故障穿越信号逻辑运算得到的，因此，第三故障穿越信号和第二故障穿越信号在时序上是保持同步的，那么，只需要根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号进行故障穿越控制，就会使得基于变流器网侧电网故障判断点的变流器的故障保护操作和基于风力发电机组并网侧电网故障判断点的风力发电机组的主控制器的故障保护操作保持执行同步，从而能够避免因基于不同故障判断点的故障穿越信号的时序不同步的而导致的风力发电机组的主控制器和变流器控制器在运行各自故障保护模式时的指令执行冲突。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明一实施例提供的风力发电机组的并网结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图；
图3为本发明第二实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图；
图4为本发明第三实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图；
图5为本发明第四实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图；
图6为本发明第五实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图；
图7为本发明另一实施例提供的风力发电机组的并网结构示意图；
图8为本发明又一实施例提供的风力发电机组的并网结构示意图。
附图标记说明：
101-风力发电机组；102-整流器；103-变流器；104-主控制器；
105-风力发电机组并网侧的电压传感器；106-变流器控制器；
107-变流器网侧的电压传感器；108-变桨控制器。
具体实施方式
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明实施例的全面理解。
本发明实施例提供一种故障穿越控制方法和装置、风力发电机组，用于风力发电机组的故障穿越领域。采用本发明实施例中的技术方案，能够保证风机主控和变流器的电网故障判断的时序同步，从根源上避免风机主控和变流器运行各自故障保护模式时的指令执行冲突。
图1为本发明一实施例提供的风力发电机组101的并网结构示意图。如图1所示，风力发电机组101和电网之间依次设置有整流器102和变流器103。
其中，整流器102用于对风力发电机组101发电产生的三相交流电进行整流，变流器103用于将整流后的直流电重新转换为三相交流电并入电网。变流器103中还包括多个IGBT模块(也称为功率模块)，用于具体执行将直流电转换为三相交流的操作。
图1中还示出了风力发电机组101的风力发电机组的主控制器104和位于风力发电机组并网侧的电压传感器105。主控制器104接收该侧电压传感器105的三相电压信号(Ua，Ub，Uc)，并根据三相电压信号(Ua，Ub，Uc)判断风力发电机组101是否进入穿越故障状态，若风力发电机组101进入穿越故障状态，则利用与穿越故障相关的预定算法输出变桨控制信号至变桨控制器108，以调整风力发电机组101的输出功率，使风力发电机组101能够故障穿越成功。
图1中还示出了变流器控制器106和位于变流器网侧的电压传感器107。变流器控制器106接收该侧电压传感器107的三相电压信号(UA，UB，UC)，并根据三相电压信号(UA，UB，UC)判断风力发电机组101是否进入穿越故障状态，若风力发电机组101进入穿越故障状态，则基于无功电流给定值Iq*、直流母线电压给定值Udc*和直流母线电压反馈值Udc，利用与穿越故障相关的预定算法，输出脉冲调制PWM信号至变流器103中的IGBT模块，以增加并入电网无功功率输出和降低直流母线电压，使风力发电机组101能够故障穿越成功。
由图1可知，为使风力发电机组101能够故障穿越成功，风机主控和变流器控制器具有不同的故障保护措施，但是，由于风机主控和变流器103的电压检测装置的安装位置不同，且各套电压检测装置的电网电压反馈信号的经过的路径长度不同，使得风机主控和变流器103的电网故障判断存在时序不同步的问题。比如，若变流器控制器先确认风力发电机组101进入穿越故障状态，则变流器控制器会增加并入电网的无功电流，而风机主控在确认风力发电机组101也进入穿越故障状态之前，会基于无功传感器(图中未示出)反馈的无功电流增加的信号，得到无功异常的故障诊断，导致风机主控和变流器103运行各自故障保护模式时的指令执行冲突，影响风力发电机组101的安全运行。
图2为本发明第一实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图，如图1所示，故障穿越控制方法包括步骤201至步骤204。
在步骤201中，根据风力发电机组并网侧的三相电压信号(Ua，Ub，Uc)，得到第一目标电压值，并根据变流器网侧的三相电压信号(UA，UB，UC)，得到第二目标电压值。
如图1所示，三相电压信号(Ua，Ub，Uc)来自风力发电机组并网侧的电压传感器105，三相电压信号(UA，UB，UC)来自变流器网侧的电压传感器107，风力发电机组并网侧相较于所述变流器网侧远离变流器。
其中，第一目标电压值可以是各相电压的电压有效值，也可以是基于三相电压信号得到的电压正序分量。第一目标电压值可以为基于电压有效值和电压正序分量得到的标压P.U。
在步骤202中，根据第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号。
其中，第一预定电压值为与风力发电机组并网侧对应的穿越电压阈值，第二预定电压值为与变流器网侧对应的穿越电压阈值，两者可以相同，也可以不同。风力发电机组在并网运行中，若不同电网故障判断点检测到的电网电压低于对应的穿越电压阈值，则表示风力发电机组可能进入穿越故障状态。在一个示例中，低电压穿越阈值可以为0.9倍的预定标压P.U。
在步骤203中，对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号。
在步骤204中，根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。
根据本发明的实施例，为使基于各个电网故障判断点的故障穿越控制时序同步，可以根据风力发电机组并网侧(电网故障判断点之一)的三相电压信号得到第一目标电压值，并根据变流器网侧(第二电网故障判断点之二)的三相电压信号得到第二目标电压值；然后根据第一目标电压值和第一预定电压值得到第一故障穿越信号，根据第二目标电压值和第二预定电压值得到第二故障穿越信号，并对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号。
由于第三故障穿越信号是基于第一故障穿越信号和第二故障穿越信号逻辑运算得到的，因此，第三故障穿越信号和第二故障穿越信号在时序上是保持同步的，那么，只需要根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号进行故障穿越控制，就会使得基于变流器网侧电网故障判断点的变流器的故障保护操作和基于风力发电机组并网侧电网故障判断点的风力发电机组的主控制器的故障保护操作保持执行同步，从而能够避免因基于不同故障判断点的故障穿越信号的时序不同步的而导致的风力发电机组的主控制器和变流器控制器在运行各自故障保护模式时的指令执行冲突。
下面举例对根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号进行故障穿越控制的过程进行详细说明。
在一个可选实施例中，若第二故障穿越信号为故障穿越使能，则可以使变流器进行故障穿越控制。
在一个可选实施例中，若第三故障穿越信号也为故障穿越使能，则可以对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能，以使风力发电机组电压能够穿越成功。
由于本发明实施例中的第二故障穿越信号和第三故障穿越信号在时序上同步，因此能够避免因故障穿越信号的时序不同步而导致的风力发电机组主控制器和变流器控制器在运行各自故障保护模式时的指令执行冲突。
根据本发明的实施例，故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障包括无功超限故障、发电机负载堵转过流故障和接触器相连接的继电器不受控故障等。
以无功超限故障为例，由于故障穿越过程中变流器控制器106会增加并入电网的无功电流，使无功传感器检测到的无功电流增加。主控制器104根据无功传感器(图中未示出)反馈的无功电流增加的异常信号，会做出风力发电机组发生无功超限故障的误判操作。为避免该误判操作，需要对故障穿越过程中的无功超限故障进行屏蔽处理，待故障穿越成功之后，再将无功超限故障功能恢复为正常。
以发电机负载堵转过流故障为例，由于故障穿越过程中，能够并入电网的电压降低，使得发电机网侧的负载急剧升高，从而发电机网侧的电流过高，报出发电机负载堵转过流故障。为处理该发电机负载堵转过流故障，与发电机连接的接触器(图中未示出)会断开发电机和电网之间的连接，使得风力发电机组无法故障穿越成功。为避免接触器的误操作，需要对故障穿越过程中的发电机负载堵转过流故障进行屏蔽处理，待故障穿越成功之后，再将无功超限故障功能恢复为正常。
以与接触器相连接的继电器(图中未示出)不受控故障为例，由于故障穿越过程中，发电机网侧的电流过高，会报出继电器不受控故障。为处理该继电器不受控故障，需要对风力发电机组进行停机检修处理。为避免该误操作，需要对故障穿越过程中的与接触器相连接的继电器不受控故障进行屏蔽处理，待故障穿越成功之后，再将继电器不受控故障功能恢复为正常。
需要说明的是，结合实际风力发电机组的并网结构，图2中示出的步骤201-步骤204的执行主体可以相同，也可以不同。
下面简要说明步骤201-步骤204的执行主体不同的方式，执行主体包括变流器控制器和风力发电机组的主控制，该方式能够不改变风力发电机组的现有并网结构。具体地，
变流器控制器用于执行变流器网侧的第二目标电压值的计算步骤和第二故障穿越信号的生成步骤，并将生成的第二故障穿越信号通信总线发送至风力发电机组的主控制器。
风力发电机组的主控制器用于执行风力发电机组并网侧的第一目标电压值的计算步骤和第一故障穿越信号的生成步骤，并对第一故障穿越信号和从变流器控制器接收的第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号。
基于第二故障穿越信号，变流器控制器执行相应的故障保护操作；同时基于第三故障穿越信号，风力发电机组的主控制器执行对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能的操作。
对于步骤201-步骤204的执行主体相同的方式，执行主体均为风力发电机组的主控制器，该方式适用于风力发电机组的主控制器和变流器控制器由同一控制实现的情况。
根据本发明的实施例，第一故障穿越信号和第二故障穿越信号的逻辑运算可以是逻辑或运算，也可以是逻辑和运算。
以逻辑或运算为例，若第一故障穿越信号和第二故障穿越信号中任意一个为故障穿越使能，则生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
以逻辑和运算为例，只有当第一故障穿越信号和第二故障穿越信号均为故障穿越使能，才生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
图3为本发明第二实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图，图3与图2的不同之处在于，图2中的步骤201可细化为图3中的步骤2011或者步骤2012，用于第一目标电压值分别为各相电压的电压有效值和电压正序分量的情况。
在步骤2011中，根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到各相电压的第一电压有效值，将第一电压有效值作为第一目标电压值；并根据变流器网侧的三相电压信号，得到各相电压的第二电压有效值，将第二电压有效值作为第二目标电压值。
在步骤2012中，根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到电网电压的第一正序电压值，将第一正序电压值作为第一目标电压值；并根据变流器网侧的三相电压信号，得到电网电压的第二正序电压值，将第二正序电压值作为第二目标电压值。
图4为本发明第三实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图，图4与图3的不同之处在于，图3中的步骤202可细化为图4中位于图3中的步骤2011之后的步骤2021和步骤2022，用于第一目标电压值为各相电压的电压有效值时的故障穿越信号生成；和/或，位于图3中的步骤2012之后的步骤2023和步骤2024，用于第一目标电压值为电压正序分量时的故障穿越信号生成。
在步骤2021中，若风力发电机组并网侧任意一个相电压的第一电压有效值低于第一预设阈值，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号。
在步骤2022中，若变流器网侧任意一个相电压的第二电压有效值低于第二预设阈值，则生成表示变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号。
在步骤2023中，若风力发电机组并网侧的第一正序电压值低于预定电压值第三预设阈值，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号。
在步骤2024中，若变流器网侧的第二正序电压值低于第四预设阈值时，则生成表示变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号。
需要说明的是，上述第一预设阈值和第二预设阈值、第二预设阈值和第四预设阈值的取值依据风力发电机组并网侧和变流器网侧的电压特性，及正序电压值和相电压的电压水平，四者之间可以相等，也可以不相等。
图5为本发明第四实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图，图5与图2的不同之处在于，图2中的步骤201之后，该故障穿越控制方法还包括图5中的步骤205至步骤209，用于对主控制器104和变流器控制器106的风力发电机组是否故障穿越超限的信号进行同步。
在步骤205中，获取当前故障穿越过程中风力发电机组并网侧的第一已穿越时间和变流器网侧的第二已穿越时间。
在步骤206中，根据风力发电机组并网侧的当前第一目标电压值和标准穿越曲线，得到第一最小穿越时间，并根据变流器网侧的当前第二目标电压值和标准穿越曲线，得到第二最小穿越时间。
其中，标准穿越曲线用于表示标准规定的、故障穿越过程中电网电压和标准允许的最小穿越时间之间的关系。标准穿越曲线的具体实现形式可以是电网电压和标准允许的最小穿越时间之间U-t函数，也可以是存储有系列电网电压和对应的标准允许的最小穿越时间的列表。
在步骤207中，根据第一已穿越时间和第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号，并根据第二已穿越时间和第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号。
在步骤208中，对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号。
在步骤209中，根据第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制。
需要说明的是，结合实际风力发电机组的并网结构，图5中示出的步骤205-步骤209的执行主体可以相同，也可以不同。
下面简要说明步骤205-步骤209的执行主体不同的方式，执行主体包括变流器控制器和风力发电机组的主控制，该方式能够不改变风力发电机组的现有并网结构。具体地，
变流器控制器用于执行变流器网侧的第二已穿越时间的计算步骤和第二故障穿越超限信号的生成步骤，并将生成的第二故障穿越超限信号通信总线发送至风力发电机组的主控制器。
风力发电机组的主控制器用于执行风力发电机组并网侧的第一已穿越时间的计算步骤和第一故障穿越超限信号的生成步骤，并对第一故障穿越信号和从变流器控制器接收的第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号。
基于第三故障穿越超限信号，风力发电机组的主控制器生成故障停机信号，以对风力发电机组进行停机保护，以防止风力发电机组长时间的穿越超限运行的导致器件损坏而影响到风力发电机组的安全运行。
对于步骤205-步骤204的执行主体相同的方式，执行主体均为风力发电机组的主控制器，该方式适用于风力发电机组的主控制器和变流器控制器由同一控制实现的情况。
图6为本发明第五实施例提供的故障穿越控制方法的流程示意图，图6与图5的不同之处在于，图5中的步骤207可细化为图6中的步骤2071和步骤2072。图5中的步骤208可细化为图6中的步骤2081和2082。
在步骤2071中，若第一已穿越时间已达到第一最小穿越时间，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越超限使能的第一故障穿越超限信号。
在步骤2072中，若第二已穿越时间已达到第二最小穿越时间，则生成表示变流器网侧故障穿越超限使能的第二故障穿越超限信号。
在步骤2081中，对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑或运算。
在步骤2082中，若第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号中任意一个为故障穿越超限使能，则生成表示故障穿越超限使能的第三故障穿越超限信号。
图7为本发明另一实施例提供的风力发电机组的并网结构示意图，图7与图1的不同之处在于，图7中示出的风力发电机组的并网结构包括故障穿越控制装置。该故障穿越控制装置包括第一计算模块1041、第二计算模块1061、第一生成模块1042、第二生成模块1062、第三计算模块1043和第一控制模块1044。
第一计算模块1041用于根据风力发电机组并网侧风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值。其中，风力发电机组并网侧相较于变流器网侧远离变流器。具体地，第一计算模块1041用于根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到各相电压的第一电压有效值，并将第一电压有效值作为第一目标电压值。
第二计算模块1061用于根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值。具体地，第二计算模块1061用于根据变流器网侧的三相电压信号，得到各相电压的第二电压有效值，并将第二电压有效值作为第二目标电压值。
第一生成模块1042用于根据第一目标电压值和预定电压值，生成第一故障穿越信号。具体地，第一生成模块1042用于若风力发电机组并网侧任意一个相电压的第一电压有效值低于预定电压值，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号；若变流器网侧任意一个相电压的第二电压有效值低于预定电压值，则生成表示变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号。
第二生成模块1062用于根据第二目标电压值和预定电压值，生成第二故障穿越信号。具体地，第二生成模块用于若风力发电机组并网侧的第一正序电压值低于预定电压值，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号；若变流器网侧的第二正序电压值低于预定电压值，则生成表示变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号。
第三计算模块1043用于对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号。
具体地，第三计算模块1043单元用于对第一故障穿越信号和第二故障穿越信号进行逻辑或运算；第一生成单元用于若第一故障穿越信号和第二故障穿越信号中任意一个为故障穿越使能，则生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
第一控制模块1044用于根据第二故障穿越信号以及第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。
具体地，第一控制模块1044包括第一控制单元和第二控制单元。其中第一控制单元用于若所述第一故障穿越信号为故障穿越使能，使变流器控制器进行故障穿越控制。第二控制单元用于若所述第三故障穿越信号为故障穿越使能，使风力发电机组主控制器对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能。
图8为本发明又一实施例提供的风力发电机组的并网结构示意图，图8与图7的不同之处在于，图8中示出的故障穿越控制装置还包括第一获取模块1045、第二获取模块1063、第四计算模块1046、第五计算模块1064、第四生成模块1047、第五生成模块1065、第六计算模块1048和第二同步模块1049。
其中，第一获取模块1045用于获取当前故障穿越过程中风力发电机组并网侧的第一已穿越时间。
第二获取模块1063用于获取当前故障穿越过程中变流器网侧的第二已穿越时间。
第四计算模块1046用于根据当前第一目标电压值和标准穿越曲线，得到第一最小穿越时间，标准穿越曲线用于表示故障穿越过程中电网电压和标准允许的最小穿越时间之间的关系。
第五计算模块1064用于根据当前第二目标电压值和标准穿越曲线，得到第二最小穿越时间。
第三生成模块1047用于根据第一已穿越时间和第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号。具体地，若第一已穿越时间已达到第一最小穿越时间，则生成表示风力发电机组并网侧故障穿越超限使能的第一故障穿越超限信号。
第四生成模块1065用于根据第二已穿越时间和第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号。具体地，若第二已穿越时间已达到第二最小穿越时间，则生成表示变流器网侧故障穿越超限使能的第二故障穿越超限信号。。
第六计算模块1048用于对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号。
具体地，第六计算模块1048用于对第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号进行逻辑或运算；第二生成单元用于若第一故障穿越超限信号和第二故障穿越超限信号中任意一个为故障穿越超限使能，则生成表示故障穿越超限使能的第三故障穿越超限信号。
第二控制模块1049用于根据第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制。
需要说明的是，基于不同的执行主体，结合风力发电机组的现有并网结构，图7中示出的第一计算模块、第一生成模块、第三计算模块和第一控制模块，及图8中示出的第一获取模块、第四计算模块、第三生成模块、第六计算模块和第二控制模块集成于风力发电机组的主控制器中。图7中示出的第二计算模块和第二生成模块，及图8中示出的第二获取模块、第五计算模块和第四生成模块集成于变流器控制器中。
考虑到风力发电机组的主控制器和变流器控制器的功能可能由同一控制器(即风力发电机组的主控制器)执行，图7和图8中的上述各模块还可以全部集成于风力发电机组的主控制器中。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。

Claims (17)

1.一种故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
根据风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值，并根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值，所述风力发电机组并网侧相较于所述变流器网侧远离变流器；
根据所述第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据所述第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号；
对所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号；
根据所述第二故障穿越信号以及所述第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一目标电压值为风力发电机组并网侧各相电压的第一电压有效值或者风力发电机组并网侧电网电压的第一正序电压值；
所述第二目标电压值为变流器网侧各相电压的第二电压有效值或者变流器网侧电网电压的第二正序电压值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号，并根据所述第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号，包括：
若所述风力发电机组并网侧任意一个相电压的第一电压有效值低于第一预设阈值或者所述第一正序电压值低于第二预设阈值时，则生成表示所述风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号；所述第一预设电压值包括所述第一预设阈值及所述第二预设阈值；
若所述变流器网侧任意一个相电压的第二电压有效值低于第三预设阈值或者所述第二正序电压值低于第四预设阈值时，则生成表示所述变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号；所述第二预设电压值包括所述第三预设阈值及所述第四预设阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号，包括：
对所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号进行逻辑或运算；
若所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号中任意一个为故障穿越使能，则生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二故障穿越信号以及所述第三故障穿越信号，进行故障穿越控制，包括：
若所述第二故障穿越信号为故障穿越使能，使变流器进行故障穿越控制；
若所述第三故障穿越信号为故障穿越使能，对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第二故障穿越信号以及所述第三故障穿越信号，进行故障穿越控制之后，所述方法还包括：
获取当前故障穿越过程中所述风力发电机组并网侧的第一已穿越时间和所述变流器网侧的第二已穿越时间；
根据风力发电机组并网侧的当前第一目标电压值和标准穿越曲线，得到第一最小穿越时间，并根据变流器网侧的当前第二目标电压值和标准穿越曲线，得到第二最小穿越时间，所述标准穿越曲线用于表示故障穿越过程中电网电压和标准允许的最小穿越时间之间的关系；
根据所述第一已穿越时间和所述第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号，并根据所述第二已穿越时间和所述第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号；
对所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号；
根据所述第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一已穿越时间和所述第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号，并根据所述第二已穿越时间和所述第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号，包括：
若所述第一已穿越时间已达到所述第一最小穿越时间，则生成表示所述风力发电机组并网侧故障穿越超限使能的第一故障穿越超限信号；
若所述第二已穿越时间已达到所述第二最小穿越时间，则生成表示所述变流器网侧故障穿越超限使能的第二故障穿越超限信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号，包括：
对所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号进行逻辑或运算；
若所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号中任意一个为故障穿越超限使能，则生成表示故障穿越超限使能的第三故障穿越超限信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制，包括：
根据所述第三故障穿越超限信号，生成故障停机信号，以对所述风力发电机组进行停机保护。
10.一种故障穿越控制装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据风力发电机组并网侧风力发电机组并网侧的三相电压信号，得到第一目标电压值；
第二计算模块，用于根据变流器网侧的三相电压信号，得到第二目标电压值；所述风力发电机组并网侧相较于所述变流器网侧远离变流器；
第一生成模块，用于根据所述第一目标电压值和第一预定电压值，得到第一故障穿越信号；
第二生成模块，用于根据所述第二目标电压值和第二预定电压值，得到第二故障穿越信号；
第三计算模块，用于对所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越信号；
第一控制模块，用于根据所述第二故障穿越信号以及所述第三故障穿越信号，进行故障穿越控制。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一目标电压值为风力发电机组并网侧各相电压的第一电压有效值或者风力发电机组并网侧电网电压的第一正序电压值；所述第一生成模块具体用于，若所述风力发电机组并网侧任意一个相电压的第一电压有效值低于第一预设阈值或者所述第一正序电压值低于第二预设阈值时，则生成表示所述风力发电机组并网侧故障穿越使能的第一故障穿越信号；所述第一预设电压值包括所述第一预设阈值及所述第二预设阈值；或者/并且，
所述第二目标电压值为变流器网侧各相电压的第二电压有效值或者变流器网侧电网电压的第二正序电压值；所述第二生成模块具体用于，若所述变流器网侧任意一个相电压的第二电压有效值低于第三预设阈值或者所述第二正序电压值低于第四预设阈值时，则生成表示所述变流器网侧故障穿越使能的第二故障穿越信号；所述第二预设电压值包括所述第三预设阈值及所述第四预设阈值。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第三计算模块具体用于，对所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号进行逻辑或运算，若所述第一故障穿越信号和所述第二故障穿越信号中任意一个为故障穿越使能，则生成表示故障穿越使能的第三故障穿越信号。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：
第一控制单元，用于若所述第一故障穿越信号为故障穿越使能，使变流器进行故障穿越控制；
第二控制单元，用于若所述第三故障穿越信号为故障穿越使能，对故障穿越过程中的、因网侧低电压引起的其他风力发电机组故障不使能。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一获取模块，用于获取当前故障穿越过程中所述风力发电机组并网侧的第一已穿越时间；
第二获取模块，用于获取和当前故障穿越过程中所述变流器网侧的第二已穿越时间；
第四计算模块，用于根据风力发电机组并网侧的当前第一目标电压值和标准穿越曲线，得到第一最小穿越时间，所述标准穿越曲线用于表示故障穿越过程中电网电压和标准允许的最小穿越时间之间的关系；
第五计算模块，用于根据变流器网侧的当前第二目标电压值和标准穿越曲线，得到第二最小穿越时间；
第三生成模块，用于根据所述第一已穿越时间和所述第一最小穿越时间，得到第一故障穿越超限信号；
第四生成模块，用于根据所述第二已穿越时间和所述第二最小穿越时间，得到第二故障穿越超限信号；
第六计算模块，用于对所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号进行逻辑运算，得到第三故障穿越超限信号；
第二控制模块，用于根据所述第三故障穿越超限信号，进行故障穿越超限控制。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第六计算模块具体用于，对所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号进行逻辑或运算；若所述第一故障穿越超限信号和所述第二故障穿越超限信号中任意一个为故障穿越超限使能，则生成表示故障穿越超限使能的第三故障穿越超限信号。
16.一种风力发电机组，其特征在于，包括：主控制器和变流器控制器；其中，
所述主控制器包括如权利要求10-13任一项所述的故障穿越控制装置中的第一计算模块、第一生成模块、第三计算模块和第一控制模块；
所述变流器控制器包括如权利要求10-13任一项所述的故障穿越控制装置中的第二计算模块和第二生成模块。
17.一种风力发电机组，其特征在于，包括：主控制器和变流器控制器；其中，
所述主控制器包括如权利要求14或15所述故障穿越控制装置中的第一计算模块、第一生成模块、第三计算模块、第一控制模块、第一获取模块、第四计算模块、第三生成模块、第六计算模块和第二控制模块；
所述变流器控制器包括如权利要求14或15所述故障穿越控制装置中的第二计算模块、第二生成模块、第二获取模块、第五计算模块和第四生成模块。
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