CN109253048B - 风力发电机组的运行控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

风力发电机组的运行控制方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN109253048B CN201811014883.6A CN201811014883A CN109253048B CN 109253048 B CN109253048 B CN 109253048B CN 201811014883 A CN201811014883 A CN 201811014883A CN 109253048 B CN109253048 B CN 109253048B
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Abstract

本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制方法、装置、设备及存储介质。所述方法包括：检测到风速仪处于故障状态时，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据；根据实时运行数据和历史过速数据，判断风力发电机组当前是否发生过速故障；在确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制风力发电机组进行冗余运行。本申请实施例可在风速仪发生故障时根据过速情况实现控制风力发电机组进行冗余控制；相比于现有技术，本申请实施例的运行控制方式更符合风力发电机组的实际运行情况，能够减少不必要的停机，降低因停机带来的发电量损失，提高风力发电场的整体效益。

Description

风力发电机组的运行控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及风力发电机组的控制技术领域，具体而言，本申请涉及一种风力发电机组的运行控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力，然而作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生能源的储量日趋减少，世界各个国家都在发展风力发电，风力发电作为新能源已经形成了成熟的规模。
随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，如何提高风力发电机组的发电性能，即如何提高风力发电机的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。
风力发电机组的故障保护功能，对风机的安全运行以及性能提升至关重要。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。
目前，风力发电机组的故障保护方式较为单一，即风力发电机发生某一故障时，主控系统马上控制风力发电机组收桨停机，但该方式会造成一定的停机时间和发电量损失。其中，比较常见的故障之一为风速仪故障，当风速仪发生故障后，机组执行停机，维护人员更换风速仪至少需要2～4小时；如果当前没有风速仪备件，则此台风机要停机1～2周时间，造成更多的停机时间。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种风力发电机组的运行控制方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术存在故障保护方式单一且易造成发电量损失的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制方法，包括：
检测到风速仪处于故障状态时，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据；
根据实时运行数据和历史过速数据，判断风力发电机组当前是否发生过速故障；
在确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制风力发电机组进行冗余运行。
第二方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制装置，包括：
数据获取模块，用于在风速仪的故障状态下，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据；
过速判断模块，用于根据实时运行数据和历史过速数据，判断风力发电机组当前是否发生过速故障；
运行控制模块，用于在确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制风力发电机组进行冗余运行。
第三方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制设备，包括：存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序由处理器执行以实现本申请实施例第一方面提供的风力发电机组的运行控制方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的风力发电机组的运行控制方法。
本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
本申请实施例在风速仪处于故障状态时，通过根据风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据，检测风力发电机组当前是否发生过速故障，在确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，可控制风力发电机组进行冗余运行；相比于现有技术在发现风速仪处于故障状态时，无论当前是否发生过速故障均收桨停机的控制方式，本申请实施例的运行控制方式更符合风力发电机组的实际运行情况，能够减少不必要的停机，降低因停机带来的发电量损失，提高风力发电场的整体效益。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例中风力发电机组的控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中风力发电机组的叶片受力分析示意图；
图3为本申请实施例中风力发电机组的叶片转动所在圆形区域的叶片受力分析示意图；
图4为本申请实施例提供的一种风力发电机组的运行控制方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种风力发电机组的运行控制方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种风力发电机组的运行控制装置的结构框架示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种风力发电机组的运行控制装置的结构框架示意图；
图8为本申请实施例提供的一种风力发电机组的运行控制设备的结构框架示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
首先对风力发电机组的控制系统和本申请涉及的几个名词进行介绍：
风力发电机组的控制系统结构如图1所示，该控制系统主要包括：安装于轮毂101内的变桨轴承102、减速机103、变桨电机104、编码器105、和变桨控制器106，安装于变桨轴承102上的叶片107，与轮毂101连接的主轴108，与主轴108连接的刹车盘109，以及刹车阀110、主控制器111和方位角传感器112。
变桨轴承用于驱动叶片107转动；减速机103的通过减速机齿轮113与变桨轴承102啮合，用于驱动变桨轴承102转动；变桨电机104安装于减速机103上，用于驱动减速机103转动；编码器105位于变桨电机104尾部，与变桨电机104旋转轴机械连接，且与变桨轴承102啮合，用于测量叶片角度值；变桨控制器106用于控制变桨电机104转动。
刹车盘109与主轴108连接；刹车阀110位于刹车盘109两侧，用于控制刹车盘109及主轴108的制动；主控制器111用于对风力发电机组的变桨系统进行开桨、关桨控制，并控制刹车阀110的松闸与抱闸；方位角传感器112安装于主轴108的一侧，用于测量轮毂101的方位角。
叶轮方位角(The Azimuth Angle of Impeller)：随着叶片107旋转不断变化，在0～360度之间连续、周期性变化的角度值；以某一叶片107叶尖朝上时为0度位置(类似时钟指向12点时的方向)，以叶片107转动一周后再次转到叶尖朝向的位置为360，三个叶片107的方位角可由叶轮方位角计算得到。
桨距角(Pitch Angle)：指叶片107顶端翼型弦线与旋转平面的夹角；在风力发电机组中，如果把三个叶片107所在的平面作为一个参考面，那么任何一个叶片107与该参考面的夹角就是叶片桨距角。
风机控制系统：包括风力发电机组的主控系统以及与主控系统接口的监控系统、变桨控制系统(后文中简称为“变桨系统”)和变频系统(变频器)。主控系统是风机控制系统的主体，实现自动启动、自动对风、自动调速、自动并网、自动脱网、自动解缆及自动记录与监控等重要控制、以及故障保护功能；主控系统与监控系统接口可以完成风力发电机组实时数据及统计数据的交换；主控系统与变桨控制系统接口可以完成对叶片107的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行；主控系统与变频系统接口可以实现对有功功率以及无功功率的自动调节。
下面对风力发电机组的受力原理进行介绍：
图2示出了风力发电机组的叶片受力分析图，其中，质量204为叶片107安装于轮毂上转动时的等效质量，设为m；第一分质量205为质量204垂直于叶片107的方向上的分质量；第二分质量206为质量204在平行于旋转轴线304的方向上的分质量；其中，质量204、第一分质量205和第二分质量206均位于三个叶片107组成的竖直平面内，质量204和第二分质量206所在方向形成的角度为a(单位为度)。
图3示出了叶片转动所在圆形区域的叶片受力分析图，其中，第三分质量302为第一分质量205在与叶片107转动所在圆形相切的方向上的分质量，第四分质量303为第一分质量205在垂直于叶片轴线(即图3中的旋转轴线305)的方向上的分质量；由图3可以看出，第一分质量205垂直于叶片侧翼表面，但不与旋转轴线304垂直；第三分质量302与旋转轴线304垂直。
由于叶片107为不规则刚体，所以其总转动惯量I可认为由两部分组成：叶片107的等效质量m转动时的转动惯量I1，以及叶片107转动时的附加转动惯量I2；根据转动惯量的公式可得如下表达式：
I1＝m×L2 (1)
I2＝m302×R2 (2)
在表达式(1)和(2)中，L表示叶片107根部的圆形区域的直径207，m302表示第三分质量302，R表示图3所示的质心半径306。
由图2可看出，第一分质量205的大小等于质量204乘以sin a，假设竖直向上的位置为0度位置，则面向轮毂101，方位角传感器112测得的处于0度位置的叶片107的方位角设为a1(单位为度)，由图2可知，a1为0；处于图2右半面的叶片107的方位角设为a2(单位为度)，a2为(a1+120)；处于图2左半面的叶片107的方位角设为a3(单位为度)，a3为(a1+120)并对360度求余；在图2所示的各叶片107中，由于a1＝0，所以a2＝120，a3＝240；则可计算得出质量204所在方向和第二分质量206所在方向之间的角度a＝180-120＝60度。
由图3可看出，第三分质量302的大小等于第一分质量205乘以sinb，其中b为编码器测到的叶片角度(即桨距角)，即叶片侧面与由三个叶片107所组成的竖直平面301的夹角(如图3所示)，图3所示的竖直平面与图2所处的平面为同一平面。
假设叶片107的初始位置为90度位置，当叶片107位于由三个叶片107所组成的竖直平面301的右半平面(即图2所在平面的右半平面)，且变桨方向为向0度方向变桨时，叶片107的附加转动惯量I2对变桨起阻力作用；当叶片107位于竖直平面301的右半平面，且变桨方向为向180度方向变桨时，叶片107的附加转动惯量I2对变桨起助力作用。
当叶片107位于竖直平面301的左半平面(即图2所在平面的左半平面)，且变桨方向为向0度方向变桨时，叶片107的附加转动惯量I2对变桨起助力作用；当叶片107位于竖直平面301的左半平面，且变桨方向为向180度方向变桨时，叶片107的附加转动惯量I2对变桨起阻力作用。
由此，可得出叶片107的附加转动惯量的大小为：
I2＝R2×m204×sina×sinb×p×(a-180)/(a-180)| (3)
在表达式(3)中，m204表示图2所示的质量204；p表示叶片107的变桨方向，当叶片107向0度位置变桨时，p＝+1，当叶片107向180度位置变桨时，p＝-1。
同时，可得出叶片107的重力引起的转矩的大小(设为N)为：
N＝m204×sina×sinb×p×(a-180)/(a-180)| (4)
由表达式(4)可以看出，风力发电机组的变桨系统在调桨运行时，叶片107在不同的桨距角，由叶片107的重力引起的变桨电机的转矩不同，而本领域技术人员可以理解，变桨电机的转矩和变桨电机输出的电流具有关联关系，当变桨电机的转矩不同时，变桨电机输出的电流也不同。
设叶片方位角为90度(如图2中的右半平面的叶片107)时，变桨电机输出的转矩为N1，叶片107的重力的力矩为N2，风阻止叶片开桨的力矩为N3，由于叶片107的开桨速度为恒速，根据力学定律，一个物体在受到两个或两个以上力的作用时，如果能保持静止或匀速直线运动，则物体处于受力平衡状态，由此可知：
N2+N3＝N1 (5)
同时，当另一叶片方位角为270度(如图2中的右半平面的叶片107)时，变桨电机输出的转矩为N4，叶片107的重力的力矩为N2，风阻止叶片开桨的力矩为N3，由于叶片107的开桨速度为恒速，根据力学定律，一个物体在受到两个或两个以上力的作用时，如果能保持静止或匀速直线运动，则物体处于受力平衡状态；同时，由于叶片107的桨距角在较短的时间内是一致的(两个叶片107在叶轮旋转方向上相差约120，即一个叶片107位于90度方位角时，另一个叶片107位于210度方位角，所以旋转到270度方位角所需的时间很短，即在叶片开桨过程中，叶片107的桨距角的变化不大)，所以可知：
N3-N2＝N4 (6)
根据表达式(5)可知，叶片方位角为90度时，叶片向0度方向开桨时，会受到风力和叶片107自身重力的阻力；根据表达式(6)可知，叶片方位角为270度时，叶片107向0度方向开桨时，会受到风力和的阻力和叶片107自身重力的助力；由此可知，风力会影响叶片107的桨距角或方位角，因此通过叶片107的桨距角或方位角，可以通过确定出对应的变桨电机的电流或转矩值间接判断出风力的大小情况。
当风力发电机组的桨距角一定时，将表达式(5)和表达式(6)相加，可得：
2×N3＝N1+N4 (7)
根据表达式(7)可知，可利用风力发电机组三个叶片107均匀分布、周期旋转的特性，消除叶片107自身重力对计算过程的影响，即在风速仪处于故障状态期间的电流或转矩值监测过程中，不需要考虑叶片107的重力所受的影响。
此外，根据表达式(4)和表达式(7)，由于在风力发电机组叶轮的两侧，同时向0度方向变桨时，叶片107的重力所受的影响方向相反，因此在检测过程中，可以直接使用两个叶片107的数据对比，判断风速值的大小，不需要等待叶片107转到特定的方位角进行检测，可减少异常情况下的停机等待时间。
本申请的发明人进行研究发现：风力发电机组在运行过程中，发电机转矩、叶片桨距角的控制，都是根据发电机转速值进行的PID控制，而风速值并不直接参与控制；因此当风速仪发生故障时，并不一定要使风力发电机组停机，而是可以在一定控制方法和安全保护措施下实现冗余运行。
基于上述原因，本申请实施例提供了一种通过变桨电机调桨时的电机电流以及转速来判断是否需要进行冗余控制、并在需要时进行冗余控制的技术方案，从而在保证风力发电机组安全的前提下，降低风力发电机组的停机时间，从而降低发电量损失，提高风力发电场的整体效益。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
实施例一
本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制方法，如图4所示，该运行控制方法包括：
S401，检测到风速仪处于故障状态时，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据。
可选地，实时运行数据包括：变桨电机的实时电流值；历史过速数据包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速电流值。
可选地，实时运行数据中还包括：风力发电机组的实时发电机转速值；历史过速数据还包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值。
可选地，实时运行数据中还包括：风力发电机组叶片107的实时桨距角；历史过速数据还包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片107的桨距角；实时电流值为根据实时桨距角确定出的变桨电机的电流值；过速电流值为根据风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片107的桨距角确定出的变桨电机的电流值。
在本申请实施例中，实时运行数据中的叶片107的实时桨距角具体指三个叶片107中至少一个叶片107的实时桨距角，历史过速数据中的叶片107的桨距角具体指三个叶片107中至少一个叶片107的桨距角。
S402，根据实时运行数据和历史过速数据，判断风力发电机组当前是否发生过速故障。
可选地，判断实时电流值是否大于或等于过速电流值；当实时电流值大于或等于过速电流值时，确定风力发电机组当前发生过速故障。
可选地，当实时电流值小于过速电流值时，判断实时发电机转速值是否大于或等于风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；当实时发电机转速值大于或等于风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值时，确定风力发电机组当前发生过速故障。
S403，在确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制风力发电机组进行冗余运行。
应用本申请的实施例一，至少可以实现如下有益效果：
1)本申请实施在风速仪处于故障状态时，通过根据风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据，检测风力发电机组当前是否发生过速故障，在确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，可控制风力发电机组进行冗余运行；相比于现有技术在发现风速仪处于故障状态时，无论当前是否发生过速故障均收桨停机的控制方式，本申请实施例的运行控制方式更符合风力发电机组的实际运行情况，能够减少不必要的停机，降低因停机带来的发电量损失，提高风力发电场的整体效益。
2)用于检测过速故障的实时运行数据可以是变桨电机的实时电流值、实时发电机转速值和实时桨距角中的至少一种数据，本申请实施例可基于该至少一种数据中的任意一种对过速故障进行检测，也可以将该至少一种数据中的几种数据结合对过速故障进行检测，检测方法的灵活性较高，当将几种数据结合对过速故障进行检测时，可提高检测的准确性，有助于精确地进行后续控制。
实施例二
基于同一发明构思，在实施例一的基础上，如图5所示，本申请实施例提供了另一种风力发电机组的运行控制方法，该运行控制方法包括：
S501，检测到风速仪处于故障状态时，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据。
可选地，实时运行数据包括：变桨电机的实时电流值；历史过速数据包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速电流值。
在一个可选的实施方式，可采用变桨电机的实时转矩值替代上述实时电流值，可采用风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速转矩值替代上述过速电流值。
在另一个可选的实施方式中，在包括实时电流值和过速电流值的基础上，实时运行数据还包括：变桨电机的实时转矩值；历史过速数据包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速转矩值。
可选地，实时运行数据中还包括：风力发电机组的实时发电机转速值；历史过速数据还包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值。
可选地，实时运行数据中还包括：风力发电机组叶片107的实时桨距角；历史过速数据还包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片107的桨距角；实时电流值为根据实时桨距角确定出的变桨电机的电流值；过速电流值为根据风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片107的桨距角确定出的变桨电机的电流值。
在本申请实施例中，实时运行数据中的叶片107的实时桨距角具体指三个叶片107中至少一个叶片107的实时桨距角，历史过速数据中的叶片107的桨距角具体指三个叶片107中至少一个叶片107的桨距角。
在一种可选的实施方式中，预先确定并存储叶片107的桨距角和变桨电机的电流之间的对应关系，根据该对应关系确定出实时桨距角对应的实时电流值。
在另一种可选的实施方式中，根据实时桨距角的余弦值，确定出变桨电机的实时电流值。
在一个示例中，可采用如下表达式根据叶片桨距角计算风对叶片开桨的阻力F2：
F2＝F×cos c×q×cos b (8)
在表达式(8)中，F为风力，c风力角，b是叶片桨距角，q是叶片107的阻力系数，q可以根据实际情况设置，例如可设置为0.57。当F、c和q均为已知值时，可将实时桨距角代入上述表达式，从而得到对应的风对叶片开桨的阻力F2；风对叶片开桨的阻力F2与变桨电机的电流之间具有一定的比例关系，该比例关系可根据经验数据得到，根据该比例关系可得到变桨电机的实时电流值。
可选地，历史过速数据是通过下述方法获取的：
在检测到风力发电机组发生过速故障时，向变桨系统发送过速故障标志；使得变桨系统根据过速故障标志，对应记录风力发电机组的变桨电机的实时过速电流值、实时发电机转速值和叶片107的实时桨距角中的至少一种数据，并反馈；将反馈的变桨电机的实时过速电流值、实时发电机转速值和叶片107的实时桨距角中的至少一种数据，对应存储为历史过速数据中的一条记录。
可选地，获取风力发电机组的功率值或发电机转速值，判断功率值和发电机转速值是否与风速匹配；若功率值或发电机转速值较大(例如大于预设的功率阈值或转速阈值)，而风速测量值较小(例如小于预设的风速阈值)，则认为功率值或发电机转速值与风速不匹配，风速仪处于故障状态；否则认为功率值或发电机转速值与风速匹配，风速仪不处于故障状态。
可选地，存储获取的实时运行数据和历史过速数据。
S502，对获取的实时运行数据和历史过速数据进行校验。
可选地，可通过CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)校验方法来实现步骤S502中的校验，以确认实时运行数据和历史过速数据是否有效；若经上述校验确认实时运行数据和历史过速数据有效，则将冗余运行允许标志设置为1，表示允许在后续执行冗余运行；若经上述校验确认实时运行数据和历史过速数据无效，则将冗余运行允许标志设置为0，表示不允许在后续执行冗余运行。
本领域技术人员可以理解如何实施CRC校验，在此不再赘述。
本申请实施例中的步骤S502为非必须步骤，在一种可选的实施方式中，执行了S501之后，可直接执行S503。
S503，判断实时运行数据中的实时电流值是否为0；若是，则执行S504，若否，则执行S505。
可选地，步骤S503适用于叶片桨距角不为0的情形。
S504，以上述实时电流值所在的时刻为起始时刻，判断起始时刻开始的指定时间段内，变桨电机的电流值是否保持在0；若是，则执行S507，若否，则执行S505。
可选地，当叶片桨距角为0，但变桨电机的电流值为0时，变桨电机可能处于调桨换向状态，调桨换向状态非运行常态，以调桨换向状态下的电流值为依据可能不准确，因此需通过步骤S504持续检测得到调桨换向后的电流值。
本申请实施例中的指定时间段可根据实际情况进行设置，例如，根据调桨换向状态的通常的持续时间，可将指定时间段设置于大于该持续时间，以确保指定时间段内的至少一部分时间段内测得的电流值为调桨换向之后的电流值。
本申请实施中的步骤S503和S504可使对电流的检测判断更加准确、针对性强，减少不必要的检测。步骤S503和S504可以是非必须步骤，在一个可选的实施方式中，在执行步骤S502之后，可直接执行步骤S505。
S505，判断实时运行数据中的实时电流值是否大于或等于过速电流值；若是，则确定风力发电机组当前发生过速故障并执行S507，若否，则确定风力发电机组当前没有发生过速故障并执行S506。
若实时电流值大于或等于过速电流值，则当前触发过速故障的可能性较大，为了防止发生过速故障执行S507以实现顺桨停机，从而实现对风力发电机组的过速预保护；若实时电流值小于过速电流值，则当前触过速故障的可能性较小，由于除电流因素外，过速故障还存在其它影响因素，因此此时也不能完全排除发生过速故障的可能性，为了更精确地判断是否发生过速故障，需要执行S506做进一步判断。
可选地，通过判断实时电流值是否大于或等于预设的电流阈值，可判断当前风速的大小；若实时电流值大于或等于预设的电流阈值，则可确定当前风速较大；若实时电流值小于预设的电流阈值，则可确定当前风速较小。根据对当前风速大小的判定结果，可控制调整风力发电机组的相应运行参数，使风力发电机组适应于当前风速，增加风力发电机组与当前风速的契合度。
在一个可选的实施方式中，由于变桨电机的电流值和转矩值之间具有关联关系，因此可采用变桨电机的实时转矩值替代步骤S503至S505中的实时电流值，可采用过速转矩值替代步骤S505中的过速电流值，可实现同样的目的。
在另一个可选的实施方式中，在步骤S503至S505的基础上，还可对变桨电机的实时转矩值进行辅助性判断，从而增加判断的准确性，对变桨电机的实时转矩值进行辅助性判断的方法与步骤S503至S505中对实时电流值判断的方法原理相同，在此不再赘述。
S506，判断实时发电机转速值是否大于或等于风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；若是，则确定风力发电机组当前发生过速故障并执行S507，若否，则确定风力发电机组当前没有发生过速故障并执行S508。
通过对实时发电机转速值进行判断，可以更精确地判断在实时电流值小于过速电流值的情况下，当前是否发生过速故障。
S507，控制风力发电机组顺桨停机。
可选地，在控制风力发电机组顺桨停机的同时，向变桨系统发送过速故障标志；使得变桨系统根据过速故障标志，对应记录风力发电机组的变桨电机的当前过速电流值、发电机的当前转速值和叶片107的当前桨距角中的至少一种数据，并反馈；将反馈的变桨电机的当前过速电流值、发电机的当前转速值和叶片107的当前桨距角中的至少一种数据，对应存储为新的历史过速数据中的一条记录。
在本申请实施例中，叶片107的当前桨距角具体指三个叶片107中至少一个叶片107的当前桨距角。
本申请实施例中，新的历史过速数据表示当前时刻之后的任意一个时刻的历史过速数据。本申请实施例通过在确认发生过速故障时实时记录当前相关数据，可自动更新历史过速数据，使历史过速数据更加准确，以自动更新后的历史过速数据作为后续运行控制的参考数据，可使后续时刻对风力发电机组的控制更有准确以及更具针对性，减少错误控制可能引起的风力发电机组的运行故障以及发电量损失。
S508，控制风力发电机组进行冗余运行。
可选地，在控制风力发机组进行冗余运行前，可对冗余运行允许标志进行检测，确定冗余运行允许标志是否为1，当冗余运行允许标志为1时可控制风力发电机组进行冗余运行，当冗余运行允许标志为0时，风力发电机组不进行冗余运行。
在一个可选的实施方式中，当实时发电机转速值大于或等于风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值，且冗余运行允许标志为0时，可将冗余运行允许标志由0修改为1，然后控制风力发电机组进行冗余运行。
应用本申请的实施例二，除实施例一中的有益效果外，还可以实现如下有益效果：
1)本申请实施例可以采用变桨电机的实时转矩值替代变桨电机的实时电流值进行判断，以检测过速故障，也在采用实时电流值检测过速故障的同时，采用实时转矩值进行辅助性检测，以提高检测过速故障的准确性，有助于精确地进行后续控制。
2)本申请实施例可根据叶片的桨距角计算变桨电机的实时电流值，并提供了两种可选的计算方式，在无法直接采集实时电流值的情况下，也可以通过桨距角来持续检测实时电流值，有助于对风力发电机组进行持续控制，减少中断，进而减少因中断引发的故障或发电量损失。
3)本申请实施例通过对获取的实时运行数据和历史过速数据进行校验，可确认实时运行数据和历史过速数据的有效性，在数据有效的情况下进行后续的控制操作，以增加控制的准确性和针对性。
4)本申请实施例可实时获取变桨系统发送的相关数据并存储，可防止因滑环中断而导致在需要获取某一时刻的数据时，发生数据接收和存储失败的情况。
5)本申请实施例在检测到当前发生过速故障时，可记录相应的过速数据，如过速时变桨电机的电流值和转矩值、桨距角等，采用最新记录的过速数据替代原有的历史过速数据，从而实现对历史过速数据的自动更新，使后续时刻的运行控制更加准确。
实施例三
基于同一发明构思，如图6所示，本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制装置600，该运行控制装置包括：数据获取模块601、过速判断模块602以及运行控制模块603。
数据获取模块601，用于在风速仪的故障状态下，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据。
过速判断模块602，用于根据数据获取模块601获取的实时运行数据和历史过速数据，判断风力发电机组当前是否发生过速故障。
运行控制模块603，用于在过速判断模块602确定风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制风力发电机组进行冗余运行。
可选地，实时运行数据包括：变桨电机的实时电流值；历史过速数据包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速电流值。
可选地，过速判断模块602具体用于判断实时电流值是否大于或等于过速电流值，当实时电流值大于或等于过速电流值时，确定风力发电机组当前发生过速故障。
可选地，实时运行数据中还包括：风力发电机组的实时发电机转速值；历史过速数据还包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值。
可选地，过速判断模块602还用于当实时电流值小于过速电流值时，判断实时发电机转速值是否大于或等于风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；当实时发电机转速值大于或等于风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值时，确定风力发电机组当前发生过速故障。
可选地，运行控制模块603还用于在过速判断模块602确定风力发电机组当前发生过速故障后，控制风力发电机组顺桨停机。
可选地，实时运行数据中还包括：风力发电机组叶片107的实时桨距角；历史过速数据还包括：风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片107的桨距角。
可选地，实时电流值为根据实时桨距角确定出的变桨电机的电流值；过速电流值为根据风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片107的桨距角确定出的变桨电机的电流值。
数据获取模块601还用于通过执行下述方法获取历史过速数据：在检测到风力发电机组发生过速故障时，向变桨系统发送过速故障标志；使得变桨系统根据过速故障标志，对应记录风力发电机组的变桨电机的实时过速电流值、实时发电机转速值和叶片107的实时桨距角中的至少一种数据，并反馈；将反馈的变桨电机的实时过速电流值、实时发电机转速值和叶片107的实时桨距角中的至少一种数据，对应存储为历史过速数据中的一条记录。
可选地，如图7所示，本申请实施例提供的运行控制装置还包括：数据校验模块604，该数据校验模块604用于对数据获取模块601获取的实时运行数据和历史过速数据进行校验。
可选地，过速判断模块602，用于根据数据获取模块601获取的、经数据获取模块604校验的实时运行数据和历史过速数据，判断风力发电机组当前是否发生过速故障。
可选地，本申请实施例提供的风力发电机组的运行控制装置600设置在风力发电机组的变桨控制器106或者主控制器111中。
本申请实施例提供的风力发电机组的运行控制装置600可执行本申请前述实施例所提供的运行控制方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。
实施例四
基于同一发明构思，如图8所示，本申请实施例提供了一种风力发电机组的运行控制设备800，该运行控制设备包括：存储器801和处理器802，存储器801与处理器802电连接。
本申请实施例中的存储器801上存储有计算机程序，该计算机程序由处理器802执行以实现本申请前述实施例提供的风力发电机组的运行控制方法。
本申请实施例中的存储器801可以是ROM(Read-Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，可以是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
本申请实施例中的处理器802可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、通用处理器、DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器802也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
本技术领域技术人员可以理解，本申请实施例提供的运行控制设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中。
本申请实施例提供的风力发电机组的运行控制设备，与前述各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，在此不再赘述。
实施例五
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请前述实施例所提供的风力发电机组的运行控制方法。
计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM、RAM、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质，与前述实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，在此不再赘述。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的运行控制方法，其特征在于，包括：
检测到风速仪处于故障状态时，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据；
根据所述实时运行数据和所述历史过速数据，判断所述风力发电机组当前是否发生过速故障；所述实时运行数据包括：变桨电机的实时电流值；所述历史过速数据包括：所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速电流值；所述判断所述风力发电机组当前是否发生过速故障，包括：判断所述实时电流值是否大于或等于所述过速电流值；
当所述实时电流值大于或等于所述过速电流值时，确定所述风力发电机组当前发生过速故障；
在确定所述风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制所述风力发电机组进行冗余运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时运行数据中还包括：所述风力发电机组的实时发电机转速值；所述历史过速数据还包括：所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；
以及，所述根据所述实时运行数据和历史过速数据，判断所述风力发电机组当前是否发生过速故障，还包括：
当所述实时电流值小于所述过速电流值时，判断所述实时发电机转速值是否大于或等于所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；
当所述实时发电机转速值大于或等于所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值时，确定所述风力发电机组当前发生过速故障。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述实时运行数据中还包括：所述风力发电机组叶片的实时桨距角；所述历史过速数据还包括：所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片的桨距角；
以及，所述实时电流值为根据所述实时桨距角确定出的变桨电机的电流值；所述过速电流值为根据所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时叶片的桨距角确定出的变桨电机的电流值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述历史过速数据是通过下述方法获取的：
在检测到所述风力发电机组发生过速故障时，向变桨系统发送过速故障标志；
使得所述变桨系统根据所述过速故障标志，对应记录所述风力发电机组的变桨电机的实时过速电流值、实时发电机转速值和叶片的实时桨距角中的至少一种数据，并反馈；
将反馈的所述变桨电机的实时过速电流值、实时发电机转速值和叶片的实时桨距角中的至少一种数据，对应存储为所述历史过速数据中的一条记录。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时运行数据和历史过速数据，判断所述风力发电机组当前是否发生过速故障之后，还包括：
在确定所述风力发电机组当前发生过速故障后，控制所述风力发电机组顺桨停机。
6.一种风力发电机组的运行控制装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于在风速仪的故障状态下，获取风力发电机组的实时运行数据和历史过速数据；
过速判断模块，用于根据所述实时运行数据和所述历史过速数据，判断所述风力发电机组当前是否发生过速故障；所述实时运行数据包括：变桨电机的实时电流值；所述历史过速数据包括：所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时变桨电机的过速电流值；所述过速判断模块具体用于判断所述实时电流值是否大于或等于所述过速电流值，当所述实时电流值大于或等于所述过速电流值时，确定所述风力发电机组当前发生过速故障；
运行控制模块，用于在确定所述风力发电机组当前没有发生过速故障后，控制风力发电机组进行冗余运行。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述实时运行数据中还包括：所述风力发电机组的实时发电机转速值；所述历史过速数据还包括：所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；所述过速判断模块还用于当所述实时电流值小于所述过速电流值时，判断所述实时发电机转速值是否大于或等于所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值；当所述实时发电机转速值大于或等于所述风力发电机组在当前时刻之前发生过速故障时的发电机转速值时，确定所述风力发电机组当前发生过速故障。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述风力发电机组的运行控制装置设置在风力发电机组的变桨控制器或者主控制器中。
9.一种风力发电机组的运行控制设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器执行以实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。
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