CN109139370B - 风力发电机组偏航解缆控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种风力发电机组偏航解缆控制方法及装置，其中该方法包括：在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障；若所述风力发电机组中存在所述目标故障，则执行解缆控制。本发明实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制方法及装置，能够降低由于扭缆后解缆时间较长对风力发电机组的发电量造成的影响。

Description

风力发电机组偏航解缆控制方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组偏航解缆控制方法及装置。

背景技术

风力发电是把风的动能转化为电能，风力发电机组是把风能转换为电能的装置。

由于风向是时刻变化的，所以为了实现最大功率跟踪，风力发电机组在运行过程中，需要使机舱始终正对风向，以使叶轮获得最大升力。现有技术通过偏航控制装置来实现风力发电机组对风向的跟踪，其具体过程如下：

偏航控制装置通过采集风向标数据，获得当前风向和叶轮轴向的夹角，在风向与叶轮轴向夹角大于设定值时，自动启动偏航对风，从而保证风力发电机组在发电运行时能够充分获取风能。

同时，由于风向是时刻变化的，在风力发电机组长时间的运行过程后，多次的偏航对风会造成机舱通往塔底的线缆的缠绕。而从机舱通往塔底的电缆中传输的是风力发电机组的输出电压和供电电压，电压较高，电流较大，所以不能采用滑环式结构；现有技术在设计时，往往允许电缆缠绕一定角度，当电缆缠绕角度超过预设数值时，必须对风力发电机组进行解缆。

图1是现有偏航系统的结构示意图，在图1所示的偏航系统中包括主控制器101、风向标102、偏航计数器103、偏航轴承104、偏航电机105、偏航电机106、偏航电机107；主控制器101采集风向标102所测的风向值，进行偏航对风控制；主控制器101采集偏航计数器103测得的机舱偏航角度值；偏航电机105、偏航电机106、偏航电机107与偏航轴承104啮合；偏航轴承104与风力发电机组的机舱机械连接。

在现有技术中，当风力发电机组的偏航角度的绝对值大于预设数值时，主控制器101控制偏航电机105、偏航电机106和偏航电机107启动，驱动偏航轴承104转动进行解缆。但是，由于风力发电机组的偏航速度较慢，一般为1.5度/秒，有的为了减小偏航时的振动，偏航速度设置为1度/秒，所以解缆往往需要较长的时间；也就是说，在解缆过程中会对风力发电机组的发电量造成很大的损失，尤其随着目前风力发电机组叶片越来越大，其达到额定功率的风速值越来越低，多数风力发电机组在风速为10米/秒就能达到额定功率值，在这种情况下，风力发电机组在解缆过程中损失的发电量将会更大。

发明内容

本发明实施例提供一种风力发电机组偏航解缆控制方法及装置，用以在风力发电机组故障停机期间进行解缆，避免解缆对风力发电机组的发电量造成影响。

本发明实施例第一方面提供一种风力发电机组偏航解缆控制方法，该方法包括：

在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障；

若所述风力发电机组中存在所述目标故障，则执行解缆控制。

本发明实施例第二方面提供一种风力发电机组偏航解缆控制装置，该装置包括：

确定模块，用于在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障；

执行控制模块，用于当所述风力发电机组中存在所述目标故障时，则执行解缆控制。

本发明实施例，通过在风力发电机组故障停机期间，确定风力发电机组中是否存在非自复位故障和/或自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障，当存在时，在风力发电机组故障停机期间对风力发电机组进行解缆。从而降低了在风力发电机组正常工作时进行解缆的概率，降低了因解缆时间较长对风力发电机组的发电量造成的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有偏航系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制方法的流程图；

图3为本发明一实施例提供的故障类型标志处理方法流程图；

图4为本发明另一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制方法的流程图；

图5为本发明一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制装置的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制装置的结构示意图；

图7为本发明另一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或结构的装置不必限于清楚地列出的那些结构或步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或装置固有的其它步骤或结构。

针对现有技术存在的风力发电机组解缆时间较长，影响发电量的问题，本发明实施例提供了一种风力发电机组偏航解缆控制方法，该方法利用风力发电机组在故障停机期间不发电的特性，在风力发电机组故障停机期间，对风力发电机组中的故障进行判断，当风力发电机组中存在非自复位故障(即需要人工到现场进行检查、维护的故障)和/或自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障(即风力发电机组能够自行复位的故障)时，对风力发电机组进行解缆控制，从而降低了在风力发电机组正常工作时进行解缆的概率，降低了解缆对风力发电机组正常运行时的发电量的影响。

参考图2，图2是本发明一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制方法的流程图，该方法可以由一种风力发电机组偏航解缆控制装置来执行，该装置设置在风里发电机组的主控制器中，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤101、在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障。

实际应用中，风力发电机组的故障保护功能，对风力发电机组的安全运行至关重要。故障保护功能是指由于风力发电机组的内部或外部发生故障，或监控的参数超过极限值而出现危险情况，或控制系统失效，风力发电机组不能保持在它的正常运行范围内，则启动安全保护系统，使风力发电机组收桨停机并维持在安全状态。但是，实际场景中大多数故障不会影响到风力发电机组的偏航系统，即风力发电机组发生大多数故障时，风力发电机组的偏航系统仍旧能够正常工作，且为了风力发电机组的安全运行，故障停机是风力发电机组不可避免的安全措施。因而，这就为本实施例的执行提供了条件。

可选的，本实施例中将风力发电机组的故障分为两类，一类是风力发电机组可自行复位的故障，简称自复位故障，另一类是风力发电机组无法自行复位的故障，需要人工到工程现场进行检查、维护，简称非自复位故障。由于非自复位故障，需要人工到现场进行检查、维护，因此故障复位的时间较长，远远大于风力发电机组解缆所需的时间，因此，在风力发电机组因非自复位故障停机时，对风力发电机组进行偏航解缆控制，能够满足解缆在时间上的需求，而不会造成，刚启动解缆操作，风力发电机组已排除所有故障启动运行的情况。从而避免解缆对风力发电机组重新启动运行造成的影响。另外，在风力发电机组中每个自复位故障均有自己的复位条件，其自复位需要的时间也不同，比如，风力发电机组报温度高故障的复位条件是温度值持续10分钟低于设置值，这样做的目的是避免风力发电机组温度降低到设定值后，马上启机，运行后又很快报出温度高故障。因此，为了保证足够的解缆时间，避免刚启动解缆控制不久风力发电机组就启动运行，在风力发电机组故障停机期间，还可以对风力发电机组中存在的自复位故障的自复位时间长度进行判断，若自复位故障的自复位时间长度大于或等于预设时间长度，则说明此时可以执行解缆控制。

这里需要说明的是，本实施例中所涉及的预设时间长度可以是本领域技术人员根据自身对解缆程度的需求而具体设定的，比如，如果需要在故障停机期间完全解缆，则需要将预设时间长度设置为大于完全解缆所需的时间，而如果需要在故障停机期间执行全部解缆的四分之三的程度，那么预设时间长度的设置就需要大于或等于执行全部解缆的四分之三的程度所需要的时间。如此，本实施例中不对预设时间长度进行具体的限定。

可选的，在本实施例中，在风力发电机组的偏航解缆控制装置中存储有故障信息以及故障的故障类型标志，其中，故障信息中包括故障标志和故障的复位条件，比如，非自复位故障的复位条件为人工复位，自复位故障的复位条件为复位需要的时间长度等。自复位标志用于表示风力发电机组的故障是自复位故障或非自复位故障。当风力发电机组发生故障时，风力发电机组偏航解缆控制装置，先判断故障的自复位标志，确定故障中是否包括非自复位故障，若包括，则判断风力发电机组中存在目标故障，此时，无需对风力发电机组中的故障进行进一步的判断，可以直接进行解缆控制。当风力发电机组的故障中不包括非自复位故障时，则判断风力发电机组中的自复位故障中是否存在自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障，若存在，则判断可以进行解缆控制。

可选的，实际应用中，故障的故障类型标志可能不是始终保持不变的，而是当风力电机发生故障时，才对相应故障的故障类型标志进行置位，否则，故障的故障类型标志保持初始值的状态。基于此，图3中示出了一种处理故障类型标志的方法，如图3所示，在一种可能的实现方式中步骤101还可以包括：

步骤201、当风力发电机组发生故障时，对所述故障的故障类型标志进行置位处理。

参见表1，表1是风力发电机组在某一时刻的故障信息表。表1中故障1、故障2、……、故障n表示风力发电机组的故障编号，现有故障标志1、现有故障标志2、……、现有故障标志n表示风力发电机组故障后触发的标志位，风力发电机组偏航解缆控制装置检测到此标志位后，控制风力发电机组停机；故障类型标志1、故障类型标志2、……、故障类型标志n是本发明所增加的故障类型标志，用于判断故障是否为可自复位故障。

如表1所示，在该时刻风力发电机组发生了故障1至故障n。此时故障1至故障n的故障标志,以及故障类型标志1至故障类型标志n被置位。

以故障1为例，当风力发电机组未发生故障1时，故障标志1的标志位为“0”，故障类型标志1的标志位为“00”，当风力发电机组发生故障1时，故障标志1的标志位被置位“1”，故障类型标志1的标志位为“01”或“10”，其中，“01”表示故障1为自复位故障，“10”表示故障1为非自复位故障，从而当风力发电机组偏航解缆控制装置检测到故障1的故障标志1被置位后，通过故障类型标志1判断故障1是否为自复位故障。当然上述示例仅为示例说明，而不是对本发明的唯一限定。

表1

步骤202、在所述风力发电机组完成故障停机之后，根据本地记录的故障信息对所述风力发电机组中自复位时间长度小于预设时间长度的自复位故障的故障类型标志进行复位处理。

本实施例中，在风力发电机组完成故障停机之后，风力发电机组偏航解缆控制装置根据本地记录的故障信息对风力发电机组中自复位时间长度小于预设时间长度的自复位故障的故障类型标志进行复位处理，保持故障条件(比如，温度过高)仍然存在，自复位时间长度大于预设时间长度(比如10分钟)，且故障标志未被复位的自复位故障的故障类型标志不变。

步骤203、根据故障的故障类型标志，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障。

可选的，本实施例中，根据由本地记录的故障类型标志所构成的数组的值，确定风力发电机组中是否存在目标故障，而不是逐一对每个故障的故障类型标志进行检测，提高了检测效率。

仍以表1为例，假设，ARRAY[1]、ARRAY[2]……ARRAY[n]分别表示故障1至故障n的故障类型标志的值，在确定风力发电机组中是否存在目标故障时，只需要判断数组ARRAY[1..n]整体结构是否为0即可，当ARRAY[1..n]整体结构为零时，则确定风力发电机组中存在目标故障，否则，确定风力发电机组中不存在目标故障，而不需要逐个对故障类型标志进行判断。

在图2中，还包括步骤102、若所述风力发电机组中存在所述目标故障，则执行解缆控制。

可选的，当风力发电机组故障停机，且存在目标故障时，控制风力发电机组执行解缆，直至风力发电机组的机舱回到了初始位置(即风力发电机组无扭缆的位置)停止解缆。

本实施例，通过在风力发电机组故障停机期间，确定风力发电机组中是否存在非自复位故障和/或自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障，当存在时，在风力发电机组故障停机期间对风力发电机组进行解缆。从而降低了在风力发电机组正常工作时进行解缆的概率，降低了解缆对风力发电机组正常运行时的发电量的影响。

图4为本发明另一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制方法的流程图，如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的方法包括如下步骤：

步骤301、在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障。

步骤302、若所述风力发电机组中存在所述目标故障，则判断所述风力发电机组的偏航系统是否无故障。

步骤303、若偏航系统无故障，则启动所述偏航系统进行解缆。

步骤304、监测所述风力发电机组的偏航角度和风向值。

其中，通过风向标检测风力发电机组的风向值，通过偏航计数器检测风力发电机组的偏航角度。

步骤305、若所述风力发电机组的偏航角度小于预设的第一角度值，所述风向值低于预设的风向值，则执行解缆；或者，所述风力发电机组的偏航角度值小于预设的第二角度值，则停止解缆，其中，所述第二角度值小于第一角度值。

比如，当检测到偏航角度小于90度，且风向值接近0时，则停止解缆，以使得风力发电机组重新启动时，不需要重新进行偏航对风，可缩短启动时间，提高发电量。同时也可以在机舱偏航角度较小，比如，低于±10度时，停止解缆，以缩短启动的时间，提高发电量。

本实施例，通过在风力发电机组故障停机期间，执行解缆控制，并在风力发电机组的偏航角度小于预设的第一角度值，风向值低于预设的风向值，或者风力发电机组的偏航角度值小于预设的第二角度值时，则停止解缆，缩短了风力发电机组的启动时间，提高了发电量。

图5为本发明一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制装置的结构示意图，该装置设置在风里发电机组的主控制器中，如图5所示，该装置包括：

确定模块11，用于在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障；

执行控制模块12，用于当所述风力发电机组中存在所述目标故障时，则执行解缆控制。

本实施例提供的装置能够用于执行图2所示实施例的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

图6为本发明另一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制装置的结构示意图，如图6所示，在图5所示装置的基础上，所述确定模块11包括：

置位子模块111，用于在风力发电机组发生故障时，对故障的故障类型标志进行置位处理；其中，所述故障类型标志用于表示所述风力发电机组的故障是自复位故障或非自复位故障；

复位子模块112，用于在所述风力发电机组完成故障停机之后，根据本地记录的故障信息，对所述风力发电机组中自复位时间长度小于预设时间长度的自复位故障的故障类型标志进行复位处理；

确定子模块113，用于根据故障的故障类型标志，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障。

可选的，所述确定子模块113，具体用于：

所述故障类型标志所构成的数组的值为非零时，确定所述风力发电机组中存在目标故障，所述故障类型标志所构成的数组的值为零时，确定所述风力发电机组中不存在目标故障。

本实施例提供的装置能够用于执行图3所示实施例的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

图7为本发明另一实施例提供的风力发电机组偏航解缆控制装置的结构示意图，如图7所示，在上述装置的基础上，所述执行控制模块12，包括：

判断子模块121，用于判断所述风力发电机组的偏航系统是否无故障；

执行控制子模块122，用于在所述风力发电机组的偏航系统无故障时，启动所述偏航系统进行解缆。

监测子模块123，用于监测所述风力发电机组的偏航角度和风向值；

所述执行控制子模块122，还用于当所述风力发电机组的偏航角度小于预设的第一角度值，且所述风向值低于预设的风向值；或者，所述风力发电机组的偏航角度值小于预设的第二角度值，停止解缆，其中，所述第二角度值小于第一角度值。

本实施例提供的装置能够用于执行图4所示实施例的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可以为磁盘、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。

本发明实施例中的各个功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种风力发电机组偏航解缆控制方法，其特征在于，包括：

在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障；

若所述风力发电机组中存在所述目标故障，则执行解缆控制；

所述执行解缆控制，包括：

判断所述风力发电机组的偏航系统是否无故障；

若无故障，则启动所述偏航系统进行解缆；

所述启动所述偏航系统进行解缆之后，所述方法还包括：

监测所述风力发电机组的偏航角度和风向值；

若所述风力发电机组的偏航角度小于预设的第一角度值，且所述风向值低于预设的风向值，则停止解缆；或者，所述风力发电机组的偏航角度值小于预设的第二角度值，则停止解缆；其中，所述第二角度值小于第一角度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，包括：

当风力发电机组发生故障时，对故障的故障类型标志进行置位处理；其中，所述故障类型标志用于表示所述风力发电机组的故障是自复位故障或非自复位故障；

在所述风力发电机组完成故障停机之后，根据本地记录的故障信息，对所述风力发电机组中自复位时间长度小于预设时间长度的自复位故障的故障类型标志进行复位处理；

根据故障的故障类型标志，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据故障的故障类型标志，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，包括：

所述故障类型标志所构成的数组的值为非零时，确定所述风力发电机组中存在目标故障；

所述故障类型标志所构成的数组的值为零时，确定所述风力发电机组中不存在目标故障。

4.一种风力发电机组偏航解缆控制装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于在风力发电机组故障停机期间，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障，所述目标故障包括自复位时间长度大于或等于预设时间长度的自复位故障和/或非自复位故障；

执行控制模块，用于当所述风力发电机组中存在所述目标故障时，则执行解缆控制；

所述执行控制模块，包括：

判断子模块，用于判断所述风力发电机组的偏航系统是否无故障；

执行控制子模块，用于在所述风力发电机组的偏航系统无故障时，启动所述偏航系统进行解缆；

所述执行控制模块，还包括：

监测子模块，用于监测所述风力发电机组的偏航角度和风向值；

所述执行控制子模块，还用于当所述风力发电机组的偏航角度小于预设的第一角度值，且所述风向值低于预设的风向值，控制所述偏航系统停止解缆；或者，所述风力发电机组的偏航角度值小于预设的第二角度值，控制所述偏航系统停止解缆，所述第二角度值小于第一角度值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述确定模块，包括：

置位子模块，用于在风力发电机组发生故障时，对故障的故障类型标志进行置位处理；其中，所述故障类型标志用于表示所述风力发电机组的故障是自复位故障或非自复位故障；

复位子模块，用于在所述风力发电机组完成故障停机之后，根据本地记录的故障信息，对所述风力发电机组中自复位时间长度小于预设时间长度的自复位故障的故障类型标志进行复位处理；

确定子模块，用于根据故障的故障类型标志，确定所述风力发电机组中是否存在目标故障。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置设置在风里发电机组的主控制器中。