CN109519326A - 一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组 - Google Patents

一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组 Download PDF

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Abstract

本发明之一提供的一种风电机组的控制方法，该控制方法至少包括：低风正常运行控制模式、低风空转运行控制模式及低风并网控制模式。该控制方法及基于控制方法的控制系统及其风电机组具有提高风电机组在低风速段的机组利用率，避免反复启停机对风电机组的机械冲击和损伤，同时避免了风电机组反复脱并网对电网冲击，降低了风电机组负功率运行时的功率消耗。

Description

一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组
技术领域
本发明涉及风力发电控制领域，尤其涉及一种能提高风电机组在低风速段时的运行的效能，且能有效地降低风电机组反复启停次数的风电机组控制方法、系统及其风电机组。
背景技术
风电机组在实际运行过程中，由于风电场风速低到一定程度时，往往需要对风电机组作停机处理或者进行负功率运行。当作停机动作后，如遇风速增到一定程度时则需要再次启动风电机组以便风电机组能正常运行；当风电机组进行负功率运行时需要消耗风电机组本身储备的电能，方可维持风电机组的正常运行，消耗的电能往往需要风电机组再次正常运行方可进行有效地补充。
另外，当在风速低到一定程度时，风电机组进行停机动作后，如遇风速已满足风电机组正常运行，需再次启动风电机组运行，而风电机组从启动至正常运行的时间较长，该时间内往往造成能满足发电要求的风能不能被风电机组充分利用。
故而，基于上述技术问题，有必要设计出一种能提高风电机组在低风速段时的运行的效能，且能有效地降低风电机组反复启停次数的风电机组控制方法、系统及其风电机组。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种能提高风电机组在低风速段运行时的效能，且能有效地降低风电机组反复启停次数的风电机组控制方法、系统及其风电机组。
为实现上述目的，本发明之一的一种风电机组的控制方法，至少包括：低风正常运行控制模式、低风空转运行控制模式及低风并网控制模式；控制系统在投入所述低风正常运行控制模式前，所述控制系统的桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定为发电机额定转速(M3)，所述低风正常运行控制模式进一步包括步骤S 11：所述控制系统实时获取发电机实际转速(M1)，并判断所述发电机实际转速(M1)是否大于发电机低风脱网转速(M2)，若所述发电机实际转速(M1)大于所述发电机低风脱网转速(M2)，所述控制系统维持所述风电机组正常运行并重复进行步骤S11，若所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机低风脱网转速(M2)，所述控制系统控制所述风电机组进入所述低风空转运行控制模式；所述低风空转运行控制模式进一步包括步骤S21：所述控制系统进一步判断当前时刻点以前的时间(T1)内进入所述低风空转运行控制模式下的低风空转累计次数值(N1)是否小于参考次数值(N2)，若小于参考次数值(N2)，将低风空转累计次数值(N1)加1并更新已有记录后存储；步骤S22：所述控制系统控制转矩PI控制环切出并控制变频器正常脱网；步骤S23：执行所述步骤S22同时所述控制系统将所述桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定由发电机额定转速(M3)切换为所述低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)后，进一步判断所述发电机实际转速(M1)是否大于所述低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)；步骤S24：若所述发电机实际转速(M1)大于所述低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)，则继续判断是否满足并网条件，所述并网条件至少为所述发电机实际转速(M1)大于发电机并网转速(M6)且持续时间(T2)同时大于设定的低风等待并网延时时间(T3)，其中，持续时间(T2)为所述发电机实际转速(M1)大于所述发电机并网转速(M6)的连续维持时间；若满足并网条件，则进入所述低风并网控制模式并启动并网；所述低风并网控制模式进一步包括步骤S31：所述控制系统判断并网是否成功，若风电机组并网成功，风电机组则进入正常运行状态。
进一步地，在所述步骤S21中，若进入所述低风空转运行控制模式下的低风空转累计次数值(N1)大于参考次数值(N2)，则所述控制系统判定低风空转累计次数值(N1)超限而对风电机组进行停机控制。
进一步地，所述控制系统判定低风空转累计次数值(N1)超限后至下一次进入所述步骤S21前，所述控制系统对已存储的低风空转累计次数值(N1)作清零处理。
进一步地，在所述步骤S23中，若所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机最小转速(M5)，则所述控制系统控制风电机组进行低风停机动作。
进一步地，在所述步骤S24中，若不满足并网条件，则重复所述步骤S23及步骤S24，即在所述步骤S24中，所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机并网转速(M6)和/或持续时间(T2)不大于设定的所述低风等待并网延时时间(T3)，则重复所述步骤S23及步骤S24。
进一步地，在所述步骤S31中，若启动并网不成功，则进一步判断所述发电机实际转速(M1)是否小于设定发电机停机转速(M7)，若所述发电机实际转速(M1)小于所述设定发电机停机转速(M7)，所述则所述控制系统进入故障处理停机控制模式进而对风电机组进行停机控制，若所述发电机实际转速(M1)不小于所述设定发电机停机转速(M7)，所述控制系统控制所述风电机组进入所述低风空转运行控制模式。
进一步地，在所述步骤S31中，风电并网成功后，所述控制系统将所述桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定由所述低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)切换为所述发电机额定转速(M3)。
进一步地，所述发电机实际转速(M1)由一数据采集单元实时采集，并发送给所述控制系统。
进一步地，所述数据采集单元为安装在风电机组发电机上的转速传感器。
本发明之二的一种风电机组控制系统，应用到了本发明之一所述的风电机组的控制方法。
本发明之三的一种风电机组，应用到了本发明之二所述的风电机组控制系统。
综上所述，本发明一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组具有提高风电机组在低风速段的机组利用率，避免反复启停机对风电机组的机械冲击和损伤，同时避免了风电机组反复脱并网对电网冲击，降低了风电机组负功率运行时的功率消耗。
附图说明
图1为本发明一种风电机组的控制方法流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、控制流程、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本发明一种风电机组的控制方法，主要应用于低风状况下风电机组停机和启机的控制方法，以提高风电机组在低风状况下的机组利用率，避免再次启机时的长时间等待。
请续参阅图1，本发明之一的的一种风电机组的控制方法，至少包括：低风正常运行控制模式、低风空转运行控制模式及低风并网控制模式；控制系统在投入所述低风正常运行控制模式前，所述控制系统的桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定为发电机额定转速(M3)。
所述低风正常运行控制模式进一步包括步骤S11：所述控制系统实时获取发电机实际转速(M1)，并判断所述发电机实际转速(M1)是否大于发电机低风脱网转速(M2)，若所述发电机实际转速(M1)大于所述发电机低风脱网转速(M2)，所述控制系统维持所述风电机组正常运行并重复进行步骤S11，若所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机低风脱网转速(M2)，所述控制系统控制所述风电机组进入所述低风空转运行控制模式；
所述低风空转运行控制模式进一步包括步骤S21：所述控制系统进一步判断当前时刻点以前的时间(T1)内进入所述低风空转运行控制模式下的低风空转累计次数值(N1)是否小于参考次数值(N2)，若小于参考次数值(N2)，将低风空转累计次数值(N1)加1并更新已有记录后存储；
步骤S22：所述控制系统控制转矩PI控制环切出并控制变频器正常脱网；
步骤S23：执行所述步骤S22同时所述控制系统将所述桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定由发电机额定转速(M3)切换为所述低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)后，进一步判断所述发电机实际转速(M1)是否大于所述低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)；
步骤S24：若所述发电机实际转速(M1)大于所述低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)，则继续判断是否满足并网条件，所述并网条件至少为所述发电机实际转速(M1)大于发电机并网转速(M6)且持续时间(T2)同时大于设定的低风等待并网延时时间(T3)，其中，持续时间(T2)为所述发电机实际转速(M1)大于所述发电机并网转速(M6)的连续维持时间；若满足并网条件，则进入所述低风并网控制模式并启动并网。
所述低风并网控制模式进一步包括步骤S31：所述控制系统判断并网是否成功，若风电机组并网成功，风电机组进入正常运行状态。
在所述步骤S21中，若进入所述低风空转运行控制模式下的低风空转累计次数值(N1)大于参考次数值(N2)，则所述控制系统判定低风空转累计次数值(N1)超限而对风电机组进行停机控制。
所述控制系统判定低风空转累计次数值(N1)超限后至下一次进入所述步骤S21前，所述控制系统对已存储的低风空转累计次数值(N1)作清零处理。
在所述步骤S23中，若所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机最小转速(M5)，则所述控制系统控制风电机组进行低风停机动作。
在所述步骤S24中，若不满足并网条件，则重复所述步骤S23及步骤S24，即在所述步骤S24中，所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机并网转速(M6)和/或持续时间(T2)不大于设定的所述低风等待并网延时时间(T3)，则重复所述步骤S23及步骤S24。
在所述步骤S31中，若启动并网不成功，则进一步判断所述发电机实际转速(M1)是否小于设定发电机停机转速(M7)，若所述发电机实际转速(M1)小于所述设定发电机停机转速(M7)，所述则所述控制系统进入故障处理停机控制模式进而对风电机组进行停机控制，若所述发电机实际转速(M1)不小于所述设定发电机停机转速(M7)，所述控制系统控制所述风电机组进入所述低风空转运行控制模式。
在所述步骤S31中，风电并网成功后，所述控制系统将桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定由所述低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)切换为发电机额定转速(M3)。
所述发电机实际转速(M1)由一数据采集单元实时采集，并发送给所述控制系统。
所述数据采集单元为安装在风电机组发电机上的转速传感器。
本发明之二的一种风电机组控制系统，应用到了本发明之一所述的风电机组的控制方法。
本发明之三的一种风电机组，应用到了本发明之二所述的风电机组控制系统。
需要特别说明的是：本发明中所述的发电机额定转速(M3)由风电机组自身特性所决定；所述发电机低风脱网转速(M2)、低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)、低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)、发电机并网转速(M6)及设定发电机停机转速(M7)根据电网、风电机组自身特性及实际运行工况等决定，故需针对实际情况自行配置相应参数。
综上所述，本发明一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组具有提高风电机组在低风速段的机组利用率，避免反复启停机对风电机组的机械冲击和损伤，同时避免了风电机组反复脱并网对电网冲击，降低了风电机组负功率运行时的功率消耗。
以上所述的技术方案仅为本发明一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组的较佳实施例，任何在本发明一种风电机组的控制方法、系统及其风电机组基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。

Claims (11)

1.一种风电机组的控制方法，至少包括：
低风正常运行控制模式、低风空转运行控制模式及低风并网控制模式；
在投入所述低风正常运行控制模式前，控制系统的桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定为发电机额定转速(M3)，所述低风正常运行控制模式进一步包括
步骤S11：所述控制系统实时获取发电机实际转速(M1)，并判断所述发电机实际转速(M1)是否大于发电机低风脱网转速(M2)，
若所述发电机实际转速(M1)大于所述发电机低风脱网转速(M2)，所述控制系统维持所述风电机组正常运行并重复进行步骤S11，
若所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机低风脱网转速(M2)，所述控制系统控制所述风电机组进入所述低风空转运行控制模式；
所述低风空转运行控制模式进一步包括
步骤S21：所述控制系统进一步判断当前时刻点以前的时间(T1)内风电机组进入所述低风空转运行控制模式下的低风空转累计次数值(N1)是否小于参考次数值(N2)，若小于参考次数值(N2)，将低风空转累计次数值(N1)加1并更新已有记录后存储；
步骤S22：所述控制系统控制转矩PI控制环切出并控制变频器正常脱网；
步骤S23：执行所述步骤S22同时所述控制系统将所述桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定由发电机额定转速(M3)切换为所述低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)后，进一步判断所述发电机实际转速(M1)是否大于所述低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)；
步骤S24：若所述发电机实际转速(M1)大于所述低风空转运行控制模式下的发电机最小转速(M5)，则继续判断是否满足并网条件，所述并网条件至少为所述发电机实际转速(M1)大于发电机并网转速(M6)且持续时间(T2)同时大于设定的低风等待并网延时时间(T3)，其中，持续时间(T2)为所述发电机实际转速(M1)大于所述发电机并网转速(M6)的连续维持时间；若满足并网条件，则进入所述低风并网控制模式并启动并网；
所述低风并网控制模式进一步包括
步骤S31：所述控制系统判断并网是否成功，若风电机组并网成功，风电机组则进入正常运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：在所述步骤S21中，若进入所述低风空转运行控制模式下的低风空转累计次数值(N1)大于参考次数值(N2)，则所述控制系统判定低风空转累计次数值(N1)超限而对风电机组进行停机控制。
3.根据权利要求2所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：所述控制系统判定低风空转累计次数值(N1)超限后至下一次进入所述步骤S21前，所述控制系统对已存储的低风空转累计次数值(N1)作清零处理。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：在所述步骤S23中，若所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机最小转速(M5)，则所述控制系统控制风电机组进行低风停机动作。
5.根据权利要求1或4所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：在所述步骤S24中，若不满足并网条件，则重复所述步骤S23及步骤S24，即在所述步骤S24中，所述发电机实际转速(M1)不大于所述发电机并网转速(M6)和/或持续时间(T2)不大于设定的所述低风等待并网延时时间(T3)，则重复所述步骤S23及步骤S24。
6.根据权利要求1所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：在所述步骤S31中，若启动并网不成功，则进一步判断所述发电机实际转速(M1)是否小于设定发电机停机转速(M7)，若所述发电机实际转速(M1)小于所述设定发电机停机转速(M7)，所述则所述控制系统进入故障处理停机控制模式进而对风电机组进行停机控制，若所述发电机实际转速(M1)不小于所述设定发电机停机转速(M7)，所述控制系统控制所述风电机组进入所述低风空转运行控制模式。
7.根据权利要求1或6所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：在所述步骤S31中，风电并网成功后，所述控制系统将所述桨角PI控制环的发电机设定转速(M)给定由所述低风空转运行控制模式下的发电机设定转速(M4)切换为所述发电机额定转速(M3)。
8.根据权利要求1所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：所述发电机实际转速(M1)由一数据采集单元实时采集，并发送给所述控制系统。
9.根据权利要求8所述的一种风电机组的控制方法，其特征在于：所述数据采集单元为安装在风电机组发电机上的转速传感器。
10.一种风电机组控制系统，应用到了权利要求1至9任意一项所述的风电机组的控制方法。
11.一种风电机组，应用了权利要求10所述的风电机组控制系统。
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