CN110518642A - 考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法及装置。所述方法包括：根据齿轮箱油温的取值范围，将风电场内的各个风电机组划分为不同的区间；按照每个区间对应的齿轮箱油温的取值范围的高低次序，为不同区间的风电机组分别赋予不同的优先级；在升降功率调节时，以及风电机组的优先级顺序进行升功率调节及启动控制，或者降功率调节及停机控制。本发明提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法及装置从全场有功分配角度出发，尽可能减小了齿轮箱油温高引起风机自限电的情况。

Description

考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法及装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法及装置。
背景技术
风电机组齿轮箱是双馈风电机组传动链系统的重要部件。在风电机组运行过程中，齿轮箱良好的润滑对齿轮箱的齿轮和轴承具有很好的保护作用，而实际中由于散热不畅、机组运行时间长等原因造成齿轮箱油温过高，从而引发风机自身限负荷，影响全场有功跟随能力，同时降低了发电量。另外，齿轮箱高温对齿轮箱工作状况和寿命有直接的影响。
目前针对齿轮箱油温高故障原因分析、预防齿轮箱油温高故障的措施等方面已有很多研究和改进，包括定期巡检、定期清理、装置改进等措施，这些措施从单台风电机组角度进行考虑，没有从全场有功出力层面进行优化。还有一些文献研究在进行风电场全场有功出力分配时，考虑了齿箱油温等指标进行健康度排序，给健康度低的机组分配功率低，给健康度高的机组分配功率高，这些研究在一定程度上优化了全场有功调度，改善了油温高的情况，但是未考虑风机启停机时如何优化。
目前风电场的能量管理系统或功率调节器等，对风机启停机的顺序主要是根据在系统中的固定排序进行，有的从并网次数定义优先级。从全场功率控制角度，风机油温高触发自限电停机时会对全场功率造成瞬时跌落，影响全场功率跟随。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法及装置，从而从全场有功分配角度出发，尽可能减小了齿轮箱油温高引起风机自限电的情况。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，所述方法包括：根据齿轮箱油温的取值范围，将风电场内的各个风电机组划分为不同的区间；按照每个区间对应的齿轮箱油温的取值范围的高低次序，为不同区间的风电机组分别赋予不同的优先级；在升降功率调节时，以风电机组的优先级顺序进行升功率调节及启动控制，或者降功率调节及停机控制。
在一些实施方式中，根据齿轮箱油温的取值范围，将风电场内的各个风电机组划分为不同的区间，包括：根据齿轮箱油温的取值范围，将各个风电机组划分为I区机组、II区机组、III区机组，以及IV区机组，其中，所述I区机组、所述II区机组、所述III区机组，以及所述IV区机组所属的油温的取值范围相互不重叠，且所述I区机组的油温的取值范围最低，所述II区机组的油温的取值范围次低，所述III区机组的油温的取值范围次高，所述IV区机组的油温的取值范围最高。
在一些实施方式中，I区机组对应的温度取值范围是：小于65℃；II区机组对应的温度取值范围是：大于等于65℃，小于75℃；III区机组对应的温度取值范围是：大于等于75℃，小于84℃；IV区机组对应的温度取值范围是：大于等于84℃。
在一些实施方式中，按照每个区间对应的齿轮箱油温的取值范围的高低次序，为不同区间的风电机组分别赋予不同的优先级，包括：为IV区机组赋予最高优先级；为III区机组赋予次高优先级；为II区机组赋予次低优先级；为I区机组赋予最低优先级。
在一些实施方式中，在升降功率调节时，以风电机组的优先级顺序进行升功率调节及启动控制，或者降功率调节及停机控制，包括：在降功率调节时，以各个区间的风电机组由高到低的顺序进行降功率调节及停机控制；以及在升功率调节时，以各个区间的风电机组由低到高的顺序进行升功率调节及启机控制。
在一些实施方式中，在降功率调节时，以各个区间的风电机组由高到低的顺序进行降功率调节及停机控制，包括：检测是否有IV区且正在运行的机组，如果有将其停机；依照优先级由高至低的次序，检查其余各个区间是否有运行的机组；如果有运行的机组，检查该区间机组功率是否达到功率最小值；如果未全部达到功率最小值，计算单次全场降功率调节值，并分配给该区机组；如果该区间机组全部达到功率最小值，则按齿轮箱油温高低顺序依次停机。
在一些实施方式中，计算单次全场降功率调节值，包括：根据如下公式计算单次全场降功率调节值：
其中，ΔP＝P给-P实，kp为比例系数，T1为积分时间常数，Td为微分时间常数；假设正在调节的区间的运行风电机组数为ni，则每个机组单次调节值为Pdelta/ni。
在一些实施方式中，在升功率调节时，以各个区间的风电机组由低到高的顺序进行升功率调节，包括：检测是否有IV区且正在运行的机组，如果有将其停机；依照优先级由低至高的次序，检查其余各个区间是否有停机的机组；如果有停机的机组，则按齿轮箱油温高低倒排序依次启机；否则检查该区间机组功率是否达到功率最大值；如果未全部达到功率最大值，计算单次全场升功率调节值，并分配给该区机组。
在一些实施方式中，计算单次全场升功率调节值，包括：根据如下公式计算单次全场降功率调节值：
其中，ΔP＝P给-P实，kp为比例系数，T1为积分时间常数，Td为微分时间常数；假设正在调节的区间的运行风电机组数为ni，则每个机组单次调节值为Pdelta/ni。
此外，本发明还提供了一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度装置，所述装置包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据前文所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本控制策略在对风电场能量管理系统进行风机启停机和功率调节时，考虑齿轮箱油温因素，对风电机组划分区间。针对不同区间下的风机停机、降功率、启机、升功率进行优先级排序，从全场有功分配角度出发，尽可能减小了齿轮箱油温高引起风机自限电的情况，并且本控制策略在全场限电模式下对有问题的风机主动停机，可减小由其引发自限电带来的电量损失，间接提高了风电场的发电量。同时减小高油温机组的运行时间和负荷，起到对这些机组的保护作用。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法的流程图；
图2是本发明提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法的流程图；
图3是本发明提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法的流程图；
图4是本发明提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度装置的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法的流程图。参见图1，考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法包括：
S1，根据齿轮箱油温的取值范围，将风电场内的各个风电机组划分为不同的区间。
S2，按照每个区间对应的齿轮箱油温的取值范围的高低次序，为不同区间的风电机组分别赋予不同的优先级。
S3，在升降功率调节时，以风电机组的优先级顺序进行升功率调节及启动控制，或者降功率调节及停机控制。
考虑齿轮箱油温的风电场启停机控制策略，基本原理是根据风机的油温高低对风机分区间，Ti<65°属于Ⅰ区，65°≤Ti<75°属于Ⅱ区，75°＜Ti<84°属于Ⅲ区，Ti≥84°属于Ⅳ区。Ⅰ区的机组相对健康，条件适当时使其发到最大值；Ⅳ区机组是即将触发风机自身限负荷的机组，能量管理系统应立刻对其主动停机。此外，由于Ⅲ区机组也处于非常不健康的工况下。进行有功调节和启停机的控制策略遵循以下原则：
(a)、Ⅳ区机组停机。
(b)、全场降功率时优先级顺序：Ⅲ区降功率→Ⅲ区停机→Ⅱ区降功率→Ⅱ区停机→Ⅰ区降功率→Ⅰ区停机，优先级依次降低。
(c)、全场升功率时优先级顺序：Ⅰ区启机→Ⅰ区升功率→Ⅱ区启机→Ⅱ区升功率→Ⅲ区启机→Ⅲ区升功率，优先级依次降低。
图2示出了本发明实施例提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法的流程图。特别的，图2所示出的流程对应于降功率调节的具体流程。参见图2，所述考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法包括：
S201，按油温高低进行风电机组的区间划分。
S202，检测是否有IV区正在运行的机组，将这些机组停机。
S203，获取全场指令值P给，以及全场实际值P实。
S204，判断全场指令值P给是否小于全场实际值P实，也即P给＜P实。如果是，执行S205；如果不是，执行S206。
S205，令区间标号i为3，并进入降功率调节S207。
S206，进入升功率调节操作S305。
S207，判断i区间是否有运行的机组。如果是，执行S208；如果不是，执行S210。
S208，判断i区间机组是否达到功率最小值。如果是，执行S209；如果不是，执行S212。
S209，选择i区间中油温最高的运行风电机组，将其停机。执行完成本操作后，执行S213。
S210，判断当前区间标号i是否大于1。如果是，执行S211；如果不是，执行S201。
S211，将当前区间标号i减1。执行完成本操作之后，执行S207。
S212，计算单次全场降功率调节值，并分配给i区间中的每个风电机组进行调节。
单次全场降功率调节值根据如下公式计算：
其中，ΔP＝P给-P实，kp为比例系数，T1为积分时间常数，Td为微分时间常数；假设正在调节的区间的运行风电机组数为ni，则每个机组单次调节值为Pdelta/ni。执行完本操作后执行S213。
S213，判断全场指令值是否小于全场实际值，也即P给＜P实。如果是，执行S207；如果不是，执行S214。
S214，判断全场指令值是否等于全场实际值，也即P给＝P实。如果是，执行S201；如果不是，执行S215。
S215，进入升功率调节过程。
图3示出了本发明实施例提供的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法的流程图。特别的，图3所示出的流程对应于升功率调节的具体流程。参见图3，所述考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法包括：
S301，按油温高低进行风电机组的区间划分。
S302，检测是否有IV区正在运行的机组，将这些机组停机。
S303，获取全场指令值P给，以及全场实际值P实。
S304，判断全场指令值P给是否大于全场实际值P实，也即P给＞P实。如果是，执行S305；如果不是，执行S306。
S305，令区间标号i为1，并进入升功率调节S307。
S306，进入降功率调节操作S205。
S307，判断i区间是否有停机的机组。如果是，执行S308；如果不是，执行S309。
S308，选择i区间中油温最低的运行风电机组，将其启动。执行完成本操作后，执行S313。
S309，判断i区间机组是否达到功率最大值。如果是，执行S310；如果不是，执行S312。
S310，判断当前区间标号i是否小于3。如果是，执行S311；如果不是，执行S301。
S311，将当前区间标号i加1。执行完成本操作之后，执行S307。
S312，计算单次全场升功率调节值，并分配给i区间中的每个风电机组进行调节。
单次全场升功率调节值根据如下公式计算：
其中，ΔP＝P给-P实，kp为比例系数，T1为积分时间常数，Td为微分时间常数；假设正在调节的区间的运行风电机组数为ni，则每个机组单次调节值为Pdelta/ni。执行完本操作后执行S313。
S313，判断全场指令值是否大于全场实际值，也即P给＞P实。如果是，执行S307；如果不是，执行S314。
S314，判断全场指令值是否等于全场实际值，也即P给＝P实。如果是，执行S301；如果不是，执行S315。
S315，进入降功率调节过程。
图4是本发明考虑齿轮箱油温的风电场智能调度装置的结构图。参见图4，考虑齿轮箱油温的风电场智能调度装置包括：中央处理单元(CPU)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的程序或者从存储部分408加载到随机访问存储器(RAM)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。
以下部件连接至I/O接口405：包括键盘、鼠标等的输入部分406；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分407；包括硬盘等的存储部分408；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分409。通信部分409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器410也根据需要连接至I/O接口405。可拆卸介质411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分408。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，包括：
根据齿轮箱油温的取值范围，将风电场内的各个风电机组划分为不同的区间；
按照每个区间对应的齿轮箱油温的取值范围的高低次序，为不同区间的风电机组分别赋予不同的优先级；
在升降功率调节时，以风电机组的优先级顺序进行升功率调节及启动控制，或者降功率调节及停机控制。
2.根据权利要求1所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，根据齿轮箱油温的取值范围，将风电场内的各个风电机组划分为不同的区间，包括：
根据齿轮箱油温的取值范围，将各个风电机组划分为I区机组、II区机组、III区机组，以及IV区机组，其中，所述I区机组、所述II区机组、所述III区机组，以及所述IV区机组所属的油温的取值范围相互不重叠，且所述I区机组的油温的取值范围最低，所述II区机组的油温的取值范围次低，所述III区机组的油温的取值范围次高，所述IV区机组的油温的取值范围最高。
3.根据权利要求2所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，I区机组对应的温度取值范围是：小于65℃；
II区机组对应的温度取值范围是：大于等于65℃，小于75℃；
III区机组对应的温度取值范围是：大于等于75℃，小于84℃；
IV区机组对应的温度取值范围是：大于等于84℃。
4.根据权利要求2所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，按照每个区间对应的齿轮箱油温的取值范围的高低次序，为不同区间的风电机组分别赋予不同的优先级，包括：
为IV区机组赋予最高优先级；
为III区机组赋予次高优先级；
为II区机组赋予次低优先级；
为I区机组赋予最低优先级。
5.根据权利要求4所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，在升降功率调节时，以风电机组的优先级顺序进行升功率调节及启动控制，或者降功率调节及停机控制，包括：
在降功率调节时，以各个区间的风电机组由高到低的顺序进行降功率调节及停机控制；以及
在升功率调节时，以各个区间的风电机组由低到高的顺序进行升功率调节及启动控制。
6.根据权利要求5所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，在降功率调节时，以各个区间的风电机组由高到低的顺序进行降功率调节及停机控制，包括：
检测是否有IV区且正在运行的机组，如果有将其停机；
依照优先级由高至低的次序，检查其余各个区间是否有运行的机组；
如果有运行的机组，检查该区间机组功率是否达到功率最小值；
计算单次全场降功率调节值，并分配给该区机组；
如果该区机组已全部降到最小值，则按齿轮箱油温高低顺序依次停机。
7.根据权利要求6所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，计算单次全场降功率调节值，包括：
根据如下公式计算单次全场降功率调节值：
其中，ΔP＝P给-P实，kp为比例系数，T1为积分时间常数，Td为微分时间常数；假设正在调节的区间的运行风电机组数为ni，则每个机组单次调节值为Pdelta/ni。
8.根据权利要求5所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，在升功率调节时，以各个区间的风电机组由低到高的顺序进行升功率调节及启动控制，包括：
检测是否有IV区且正在运行的机组，如果有将其停机；
依照优先级由低至高的次序，检查其余各个区间是否有停机的机组；
如果该区间有停机机组，则按齿轮箱油温高低倒排序依次启机；
如果没有停机的机组，检查该区间机组功率是否达到功率最大值；
如果未达到，计算单次全场升功率调节值，并分配给该区机组，进行升功率调节。
9.根据权利要求8所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法，其特征在于，计算单次全场升功率调节值，包括：
根据如下公式计算单次全场升功率调节值：
其中，ΔP＝P给-P实，kp为比例系数，T1为积分时间常数，Td为微分时间常数；假设正在调节的区间的运行风电机组数为ni，则每个机组单次调节值为Pdelta/ni。
10.一种考虑齿轮箱油温的风电场智能调度装置，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至9任意一项所述的考虑齿轮箱油温的风电场智能调度方法。
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