CN111637009B - 一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法和装置 - Google Patents
一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，属于风力发电的领域，实时获取风力发电机组中传动链上各个组件的单个或多个转速衡量数值；若组件具有多个转速衡量数值，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算数据状况并获得该组件的代表转速；若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；将各个组件的代表转速相互校对，判断各个组件的传动状态；若传动链中组件的传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算数据，则屏蔽该转速测算数据，以达到能够排除异常的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。
Description
技术领域
本发明属于风力发电的技术领域，具体而言，涉及一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法和装置。
背景技术
随着风力发电机组控制技术的日益成熟，研究方向已经向着节能增功等精细化发展。其中，风力发电机组故障容错技术已经成为了增加风力发电机有效工作小时数的重要手段之一。风机转速传感器故障是目前较为突出的一类故障，该故障出现频次高，目前，风机转速故障保护策略为：当传动链上任意一个组件的转速超过故障阈值时，风力发电机组就会触发对应组件过速故障而停机，当任意两个测量转速差值超过设定安全阈值时，风力发电机组就会触发转速比较故障而停机。
在现有技术中，双馈风力发电机组主要通过传动链上的转速传感器直接测量得到的转速数据执行上述故障保护策略，但实际运行时，多个转速传感器中的某个转速传感器可能出现故障或者性能不稳定等问题，导致测量数据存在数据异常或者数据跳变，影响风力发电机组控制转速的正确性，导致因转速故障误判而引起转速故障停机频率升高，造成风力发电机组的发电量损失较大。
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法和装置以达到能够准确识别出异常转速传感器，充分利用传动链转速多测点的冗余优势，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。同时，可判断风机传动链传动状态，并初步定位传动链异常时传动异常的组件。
本发明所采用的技术方案为：一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，该控制方法包括：
实时获取风力发电机组中传动链上需衡量转速的各个组件的单个或多个转速衡量数值；
若需衡量转速的组件具有多个转速衡量数值，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算数据状况并获得该组件的代表转速；若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；
将各个组件的代表转速相互校对，判断各个组件的传动状态；若传动链中组件的传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算数据，则屏蔽该转速测算数据。
进一步地，所述风力发电机组传动链上需衡量转速的组件至少包括叶轮组件、齿轮箱和发电机组件。
进一步地，所述叶轮组件的转速衡量数值至少包括第一叶轮转速和第二叶轮转速；所述发电机组件的转速衡量数值至少包括第一发电机转速和第二发电机转速；所述齿轮箱的转速衡量数值至少包括齿轮箱转速。
进一步地，判断叶轮组件所对应的转速测算数据运行状况并获得该叶轮组件的代表转速，采用如下方法：
若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值大于等于预设阈值；若第一叶轮转速和第二叶轮转速与齿轮箱速比的乘积分别与齿轮箱或发电机组件的代表转速的差值大于等于预设阈值，则判断叶轮组件的转速测算数据均异常；若其中一个叶轮转速与齿轮箱速比的乘积与齿轮箱转速或发电机组件的代表转速的差值小于等于预设阈值，则判断该叶轮所对应的转速测算数据正常，并定为叶轮组件的代表转速，且判断另一叶轮的转速异常；
若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值小于预设阈值，则判定叶轮组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
进一步地，判断发电机组件所对应的转速测算数据运行状况并获得该发电机组件的代表转速，采用如下方法：
若第一发电机转速和第二发电机转速的差值大于等于预设阈值，若第一发电机转速和第二发电机转速分别与齿轮箱转速或叶轮的代表转速与齿轮箱速比乘积的差值大于等于预设阈值，则判断发电机组件的转速测算数据均异常；若其中一个发电机转速与齿轮箱转速或叶轮代表转速与齿轮箱速比的乘积的差值小于等于预设阈值，则判断此发电机对应的转速测算数据正常，并定为发电机组件的代表转速，且判断另一发电机的转速异常；
若第一发电机转速和第二发电机转速的差值小于预设阈值，则判定发电机组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
进一步地，令第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值大于等于预设阈值为相互校对不匹配，第一发电机转速和第二发电机转速的差值大于等于预设阈值为相互校对不匹配；
若同时出现校对不匹配，则将所述第一叶轮转速和第二叶轮转速分别与第一发电机转速和第二发电机转速进行校对，此处的校对是指：将第一叶轮转速与齿轮箱速比乘积，该乘积与第一发电机转速进行校对；将第二叶轮转速与齿轮箱速比乘积，该乘积与第二发电机转速进行校对。若存在相互匹配的叶轮转速与发电机转速，则对应的叶轮和发电机的转速正常，并分别确定为叶轮组件和发电机组件的代表转速，且判断另一叶轮和发电机的转速异常。
进一步地，判断各个组件的传动状态，采用如下方法：
若叶轮组件的代表转速与齿轮箱变比的乘积和发电机的代表转速差值大于预设阈值，判断传动链的传动异常，机组执行停机保护指令；若齿轮箱转速与叶轮组件的代表转速匹配，则判断联轴器的传动异常；若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速匹配，则判断主轴和/或齿轮箱的传动异常；
若叶轮组件的代表转速与齿轮箱变比的乘积和发电机组件的代表转速之间的差值小于预设阈值，判断传动链的传动正常；进一步，若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速差值大于预设阈值，则判断齿轮箱转速异常；当齿轮箱、叶轮组件和发电机组件中一个或多个存在转速异常，则进行容错控制；
所述容错控制为屏蔽所有的异常转速测算数据，并利用其他正常转速测算数据控制风力发电机组运行。
进一步地，若在预定时间段内，所述异常转速测算数据和其他正常转速测算数据之间的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速测算数据恢复正常运行，并恢复异常转速测算数据对风力发电机组的运行控制。
进一步地，所述转速衡量数值通过转速测算数据获取，转速测算数据的获取方法为通过转速传感器测量得到或通过算法模型计算得到。
进一步地，所述叶轮组件的转速衡量点为风机叶轮、主轴、变桨系统滑环或齿轮箱低速端；齿轮箱的转速衡量点为齿轮箱高速端；发电机组件的转速衡量点为发电机前轴承端、发电机后轴承端或变流器编码器。
在本发明中还提供了一种双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置，包括：
转速测算模块，用于实时获取风力发电机组中传动链上需衡量转速的各个组件的单个或多个转速衡量数值；
转速测算模块状态判定模块，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算模块运行状况并获得该组件的代表转速；若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；
组件传动状态判定模块，用于判定各个组件的传动状态；若传动链中组件传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算模块，则屏蔽该转速测算模块。
进一步地，所述转速测算模块设为测量转速获得模块或算法转速计算模块，所述测量转速获得模块用于获得所述风力发电机组传动链上多个组件的转速传感器测量转速；所述算法转速计算模块用于通过算法模型进行风力发电机组不同组件的转速计算，得到对应组件的算法计算转速。
进一步地，所述算法转速计算模块针对风力发电机组的传动链上不同组件的机理特性，通过专家经验法或机器学习算法等进行建模，采集对应组件的非转速传感器测量数据，经过模型计算实时获取不同组件的算法计算转速。
在本发明中还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法。
本发明的有益效果为：
1.采用本发明所提供的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法和装置，通过将双馈风力发电机组传动链上转速测点分段并相互校对，判断出传动链传动状态，可有效保障风力发电机组的运行安全，同时，在考虑到在传动链传动正常情况下，传动链上多个转速测点都可衡量传动链的转速，因此，通过将所有测点同时进行校对，可有效识别异常的转速测算数据，实现转速测算数据故障冗余。与现有技术中当某个转速测算数据可能出现故障或性能不稳定时，会影响风力发电机组控制转速的正确性，可排除异常转速测算数据对风力发电机组控制转速的影响，减少停机频率，提高风力发电机组年发电量。
附图说明
图1是为本发明提供的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法中传动链组件分段及转速测点示意图；
图2为本发明提供的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法的整体流程示意图；
图3为本发明提供的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述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模块或具有相同或类似功能的模块。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，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
实施例1
在本实施例中具体提供了一种双馈风力发电机组转速传感器容错控制方法，其基本思路为：考虑到在传动链传动正常情况下，传动链上多个转速测点都可衡量传动链的转速，通过将所有测点同时进行校对，可有效识别异常转速传感器，实现转速传感器故障冗余。在本实施例中以转速传感器的测量数据作为转速测算数据，其能够准确识别出异常转速传感器，充分利用传动链中转速多测点的冗余优势，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。
本实施例的控制方法是基于双馈风力发电机组进行实施的，如图1所示，该风力发电机组传动链上需衡量转速的组件包括叶轮组件、齿轮箱和发电机组件，所述叶轮组件的转速衡量点为风机叶轮、主轴、变桨系统滑环或齿轮箱低速端，在不同的转速衡量点分别通过转速传感器测量转速；齿轮箱的转速衡量点为齿轮箱高速端；发电机组件的转速衡量点为发电机前轴承端、发电机后轴承端或变流器编码器，在不同的转速衡量点分别通过转速传感器测量转速。其中，所述叶轮组件的转速衡量数值至少包括第一叶轮转速和第二叶轮转速；所述发电机组件的转速衡量数值至少包括第一发电机转速和第二发电机转速；所述齿轮箱的转速衡量数值至少包括齿轮箱转速。
基于上述对传动链、转速衡量点以及转速衡量数值的布置，如图2所示，该控制方法包括：
(1)如步骤S210所示，实时获取风力发电机组中传动链上需衡量转速的各个组件的单个或多个转速衡量数值；在本实施例中，通过转速传感器测量叶轮组件的转速衡量点主轴，以获得叶轮组件的转速衡量数值，其为第一叶轮转速和第二叶轮转速；通过转速传感器测量发电机前轴承端、发电机后轴承端，以获得发动机组件的转速衡量数值，其为第一发电机转速和第二发电机转速；通过转速传感器测量齿轮箱的齿轮箱高速端，以获得齿轮箱转速。转速衡量数值通过转速测算数据获取，转速测算数据的获取方法包括但不限于通过转速传感器测量得到或通过算法模型计算得到，在本实施例中，以转速传感器测量得到的作为转速测算数据，以此对控制方法进行解释说明。
在整个传动链中上各个转速衡量数值至少包括第一叶轮转速、第二叶轮转速、齿轮箱转速、第一发电机转速和第二发电机转速。
(2)如步骤S220所示，若需衡量转速的组件具有多个转速衡量数值，例如：叶轮组件或者发电机组件，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算数据状况并获得该组件的代表转速；
1)以叶轮组件为例，将第一叶轮转速和第二叶轮转速进行校对，判断叶轮组件对应部分的转速传感器运行状态，并获得叶轮组件的代表转速，具体为：
若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值大于等于预设阈值；进一步判断，若第一叶轮转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与齿轮箱或发电机组件的代表转速的差值大于等于预设阈值(此处差值为绝对值，下面同理)，同时，第二叶轮转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与齿轮箱或发电机组件的代表转速的差值大于等于预设阈值，则判断叶轮组件的转速测算数据均异常；若其中一个叶轮转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与齿轮箱转速或发电机组件的代表转速的差值小于等于预设阈值，则判断该叶轮所对应的转速测算数据正常，并定为叶轮组件的代表转速，与此同时，判断另一叶轮的转速异常；
若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值小于预设阈值，则判定叶轮组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
在实际应用中，为提高校对以及判断的准确率，往往需要在A预定时间段内采用上述方法1)进行判断，A预定时间可以是30s、45秒或60秒等等，具体的判断方法如下：
若在A预定时间段内，若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值全部大于等于预设阈值；进一步判断，在A预定时间段内，若第一叶轮转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与齿轮箱或发电机组件的代表转速的差值全部大于等于预设阈值，同时，第二叶轮转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与齿轮箱或发电机组件的代表转速的差值全部大于等于预设阈值，则判断叶轮组件的转速测算数据均异常；若其中一个叶轮转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与齿轮箱转速或发电机组件的代表转速的差值小于等于预设阈值，则判断该叶轮所对应的转速测算数据正常，并定为叶轮组件的代表转速，与此同时，判断另一叶轮的转速异常；
在A预定时间段内，若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值全部小于预设阈值，则判定叶轮组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
2)以发电机组件为例，将第一发电机转速和第二发电机转速进行校对，判断发电机组件所对应部分的转速传感器运行状态，并获得发电机组件的代表转速，具体为：
若第一发电机转速和第二发电机转速的差值大于等于预设阈值，进一步判断，若齿轮箱转速或叶轮的代表转速与齿轮箱速比乘积并且该乘积与第一发电机转速的差值大于等于预设阈值(此处差值为绝对值，下面同理)，同时，若齿轮箱转速或叶轮的代表转速与齿轮箱速比乘积并且该乘积与第二发电机转速的差值大于等于预设阈值，则判断发电机组件的转速测算数据均异常；若齿轮箱转速或叶轮代表转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与其中一个发电机转速的差值小于等于预设阈值，则判断此发电机对应的转速测算数据正常，并定为发电机组件的代表转速，与此同时，判断另一发电机的转速异常；
若第一发电机转速和第二发电机转速的差值小于预设阈值，则判定发电机组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
在实际应用中，为提高校对以及判断的准确率，往往需要在A预定时间段内采用上述方法2)进行判断，A预定时间可以是30s、45秒或60秒等等，具体的判断方法如下：
在A预定时间段内，若第一发电机转速和第二发电机转速的差值全部大于等于预设阈值，进一步判断，在A预定时间段内，若齿轮箱转速或叶轮的代表转速与齿轮箱速比乘积并且该乘积与第一发电机转速的差值全部大于等于预设阈值(此处差值为绝对值，下面同理)，同时，若齿轮箱转速或叶轮的代表转速与齿轮箱速比乘积并且该乘积与第二发电机转速的差值全部大于等于预设阈值，则判断发电机组件的转速测算数据均异常；若齿轮箱转速或叶轮代表转速与齿轮箱速比的乘积并且该乘积与其中一个发电机转速的差值全部小于等于预设阈值，则判断此发电机对应的转速测算数据正常，并定为发电机组件的代表转速，与此同时，判断另一发电机的转速异常；
在A预定时间段内，若第一发电机转速和第二发电机转速的差值全部小于预设阈值，则判定发电机组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
3)令第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值大于等于预设阈值为相互校对不匹配，第一发电机转速和第二发电机转速的差值大于等于预设阈值为相互校对不匹配；若第一叶轮转速和第二叶轮转速、第一发电机转速和第二发电机转速同时出现校对不匹配，则将所述第一叶轮转速和第二叶轮转速分别与第一发电机转速和第二发电机转速进行校对，由于叶轮转速为低速经过齿轮箱变速后输出为高速，中间需要乘以齿轮箱速比，才可与发电机转速求差校对，因此，此处的校对是指：将第一叶轮转速与齿轮箱速比乘积，该乘积与第一发电机转速进行校对；将第二叶轮转速与齿轮箱速比乘积，该乘积与第二发电机转速进行校对。若存在相互匹配的叶轮转速与发电机转速，则对应的叶轮和发电机的转速正常(即对应的叶轮转速和发电机转速之间的差值小于预设阈值)，并分别确定为叶轮组件和发电机组件的代表转速，且判断另一叶轮和发电机的转速异常。
上述是针对存在多个转速衡量数值的情况，若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；以齿轮箱为例，在齿轮箱中以齿轮箱高速端测量点，以该测量点所获得的转速直接作为该齿轮箱的代表转速。
(3)如步骤S230所示，当各个组件的代表转速确定之后，将各个组件的代表转速相互校对，以判断各个组件的传动状态，具体如下：
若叶轮组件的代表转速与齿轮箱变比的乘积并且该乘积与发电机的代表转速之间的差值大于预设阈值，判断传动链的传动异常，机组执行停机保护指令；进一步判断，以精准确定故障所在，若齿轮箱转速与叶轮组件的代表转速匹配，则判断联轴器的传动异常；若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速匹配，则判断主轴和/或齿轮箱的传动异常。
(4)如步骤S240所示，若传动链中组件的传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算数据，则屏蔽该转速测算数据，具体如下：
若叶轮组件的代表转速与齿轮箱变比的乘积并且该乘积与发电机组件的代表转速之间的差值小于预设阈值，判断传动链的传动正常，再进一步判断，若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速差值大于预设阈值，则判断齿轮箱转速异常；反之，若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速差值小于等于预设阈值，则判断齿轮箱转速正常。
在传动链的传动正常情况下，当齿轮箱、叶轮组件和发电机组件中一个或多个存在转速异常(叶轮组件和发电机组件转速异常的判断方法分别采用上述步骤1)和步骤2)中所采用的方法)，则进行容错控制，容错控制为：屏蔽所有的异常转速测算数据，以防止出现报错停机，并利用其他正常转速测算数据控制风力发电机组运行，其中，异常转速测算数据为齿轮箱转速测算数据、叶轮组件转速测算数据和发电机组件转速测算数据中的一种或者多种。
(5)如步骤S250所示，需要在B预定时间段进行校对和判断，若在B预定时间段内，所述异常转速测算数据和其他正常的转速测算数据之间的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速测算数据恢复正常运行，并恢复异常转速测算数据对风力发电机组的运行控制。
通过上述所公开的容错控制方法，能够准确识别出异常转速传感器，充分利用传动链转速多测点的冗余优势，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。
实施例2
如图3所示，在实施例1所提供的双馈风力发电机组转速测算器容错控制方法的基础上，在本实施例中还提供了一种双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置，包括：转速测算模块与转速测算模块状态判定模块通信连接，转速测算模块状态判定模块与组件传动状态判定模块之间通信连接，以实现在不同的模块之间进行数据通信。
转速测算模块，用于实时获取风力发电机组中传动链上需衡量转速的各个组件的单个或多个转速衡量数值；所述转速测算模块设为测量转速获得模块或算法转速计算模块，其中，测量转速获得模块用于获得所述风力发电机组传动链上多个组件的转速传感器测量转速，即在传动链上不同的衡量测量点布置转速传感器，以转速传感器进行转速的测量，并以此作为转速衡量数值；又或者，算法转速计算模块用于通过算法模型进行风力发电机组不同组件的转速计算，得到对应组件的算法计算转速，算法转速计算模块针对风力发电机组的传动链上不同组件的机理特性，通过专家经验法或机器学习算法等进行建模，采集对应组件的非转速传感器测量数据，经过模型计算实时获取不同组件的算法计算转速。在本实施例中，依然以测量转速获得模块作为实时获取数据的装置，即对于各个衡量测量点的转速测量通过转速传感器。
转速测算模块状态判定模块，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算模块运行状况并获得该组件的代表转速；若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；
组件传动状态判定模块，用于判定各个组件的传动状态；若传动链中组件传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算模块，则屏蔽该转速测算模块。
还包括风机运行控制模块，在运行时，若在B预定时间段内，异常转速传感器和其他正常转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制。
上述所提供的双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置可集成在所述风力发电机组的主控制器中，通过该双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置执行风力发电机组的运行控制，通过将双馈风力发电机组传动链上转速测点分段并相互校对，判断出传动链传动状态，可有效保障风力发电机组的运行安全。
实施例3
在实施例1所提供的双馈风力发电机组转速测算器容错控制方法的思路上上，本实施例中还提供了另一种双馈风力发电机组转速测算器容错方法，如图1所示，该风力发电机组传动链上需衡量转速的组件包括叶轮组件、齿轮箱和发电机组件，其中，所述叶轮组件的转速衡量数值包括一个叶轮转速；所述发电机组件的转速衡量数值包括一个发电机转速；所述齿轮箱的转速衡量数值包括一个齿轮箱转速。
1)将各个组件的转速相互校对，以判断各个组件的转速测算数据或传动状态，具体如下：
若叶轮转速与齿轮箱变比的乘积并且该乘积与发电机的转速之间的差值大于预设阈值，判断转速测算数据异常或传动链的传动异常，机组执行停机保护指令；进一步判断，以精准确定故障所在，若齿轮箱转速与叶轮转速匹配，则判断发电机的转速测算数据异常或联轴器的传动异常；若齿轮箱转速与发电机转速匹配，则判断叶轮的转速测算数据异常或主轴和/或齿轮箱的传动异常。
2)若传动链中组件的传动状态正常且齿轮箱转速异常，则屏蔽该转速测算数据，具体如下：
若叶轮转速与齿轮箱变比的乘积并且该乘积与发电机转速之间的差值小于预设阈值，判断传动链的传动正常，再进一步判断，若齿轮箱转速与发电机转速差值大于预设阈值，则判断齿轮箱转速异常；反之，若齿轮箱转速与发电机转速差值小于等于预设阈值，则判断齿轮箱转速正常。
在传动链的传动正常情况下，当齿轮箱转速异常，则进行容错控制，容错控制为：屏蔽齿轮箱的异常转速测算数据，并利用叶轮或发电机的正常转速测算数据控制风力发电机组运行；当齿轮箱转速正常，则控制风力发电机组正常运行。
(3)若在B预定时间段内，所述齿轮箱转速测算数据和其他正常的转速测算数据之间的差值全部小于预设偏差阈值，则判定齿轮箱转速测算数据恢复正常运行，并恢复齿轮箱转速测算数据对风力发电机组的运行控制。
实施例4
在本实施例中还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例1中所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，通过该计算机可读存储介质在运行程序时，可执行控制方法，通过将所有测点同时进行校对，可有效识别异常转速传感器，实现转速传感器故障冗余。与现有技术中因某个转速传感器可能出现故障或性能不稳定等问题，影响风力发电机组控制转速的正确性相比，可排除异常转速传感器对风力发电机组控制转速的影响，减少停机频率，提高风力发电机组年发电量。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各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取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，其特征在于，该控制方法包括：
实时获取风力发电机组中传动链上需衡量转速的各个组件的单个或多个转速衡量数值；
若需衡量转速的组件具有多个转速衡量数值，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算数据状况并获得该组件的代表转速；若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；所述风力发电机组传动链上需衡量转速的组件至少包括叶轮组件、齿轮箱和发电机组件；所述叶轮组件的转速衡量数值至少包括第一叶轮转速和第二叶轮转速；所述发电机组件的转速衡量数值至少包括第一发电机转速和第二发电机转速；所述齿轮箱的转速衡量数值至少包括齿轮箱转速；
令第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值大于等于预设阈值为相互校对不匹配，第一发电机转速和第二发电机转速的差值大于等于预设阈值为相互校对不匹配；
若同时出现校对不匹配，则将所述第一叶轮转速和第二叶轮转速分别与第一发电机转速和第二发电机转速进行校对；若存在相互匹配的叶轮转速与发电机转速，则对应的叶轮和发电机的转速正常，并分别确定为叶轮组件和发电机组件的代表转速，且判断另一叶轮和发电机的转速异常；
将各个组件的代表转速相互校对，判断各个组件的传动状态；若传动链中组件的传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算数据，则屏蔽该转速测算数据；判断各个组件的传动状态，采用如下方法：
若叶轮组件的代表转速与齿轮箱变比的乘积和发电机的代表转速差值大于预设阈值，判断传动链的传动异常，机组执行停机保护指令；若齿轮箱转速与叶轮组件的代表转速匹配，则判断联轴器的传动异常；若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速匹配，则判断主轴和/或齿轮箱的传动异常；
若叶轮组件的代表转速与齿轮箱变比的乘积和发电机组件的代表转速之间的差值小于预设阈值，判断传动链的传动正常；进一步，若齿轮箱转速与发电机组件的代表转速差值大于预设阈值，则判断齿轮箱转速异常；当齿轮箱、叶轮组件和发电机组件中一个或多个存在转速异常，则进行容错控制；
所述容错控制为屏蔽所有的异常转速测算数据，并利用其他正常转速测算数据控制风力发电机组运行。
2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，其特征在于，判断叶轮组件所对应的转速测算数据运行状况并获得该叶轮组件的代表转速，采用如下方法：
若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值大于等于预设阈值；若第一叶轮转速和第二叶轮转速与齿轮箱速比的乘积分别与齿轮箱或发电机组件的代表转速的差值大于等于预设阈值，则判断叶轮组件的转速测算数据均异常；若其中一个叶轮转速与齿轮箱速比的乘积与齿轮箱转速或发电机组件的代表转速的差值小于等于预设阈值，则判断该叶轮所对应的转速测算数据正常，并定为叶轮组件的代表转速，且判断另一叶轮的转速异常；
若第一叶轮转速和第二叶轮转速的差值小于预设阈值，则判定叶轮组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
3.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，其特征在于，判断发电机组件所对应的转速测算数据运行状况并获得该发电机组件的代表转速，采用如下方法：
若第一发电机转速和第二发电机转速的差值大于等于预设阈值，若第一发电机转速和第二发电机转速分别与齿轮箱转速或叶轮的代表转速与齿轮箱速比乘积的差值大于等于预设阈值，则判断发电机组件的转速测算数据均异常；若其中一个发电机转速与齿轮箱转速或叶轮代表转速与齿轮箱速比的乘积的差值小于等于预设阈值，则判断此发电机对应的转速测算数据正常，并定为发电机组件的代表转速，且判断另一发电机的转速异常；
若第一发电机转速和第二发电机转速的差值小于预设阈值，则判定发电机组件所对应的转速测算数据状态正常，任选其一为代表转速。
4.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，其特征在于，若在预定时间段内，所述异常转速测算数据和其他正常转速测算数据之间的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速测算数据恢复正常运行，并恢复异常转速测算数据对风力发电机组的运行控制。
5.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，其特征在于，所述转速衡量数值通过转速测算数据获取，转速测算数据的获取方法为通过转速传感器测量得到或通过算法模型计算得到。
6.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组转速测算数据容错控制方法，其特征在于，所述叶轮组件的转速衡量点为风机叶轮、主轴、变桨系统滑环或齿轮箱低速端；齿轮箱的转速衡量点为齿轮箱高速端；发电机组件的转速衡量点为发电机前轴承端、发电机后轴承端或变流器编码器。
7.一种双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置，其特征在于，该装置基于上述如权利要求1-6任意一项所述的双馈风力发电机组转速测算器容错控制方法，该装置包括：
转速测算模块，用于实时获取风力发电机组中传动链上需衡量转速的各个组件的单个或多个转速衡量数值；
转速测算模块状态判定模块，通过对多个转速衡量数值相互校对，判断该组件中各个转速测算模块运行状况并获得该组件的代表转速；若组件只有单个转速衡量数值，则以该转速衡量数值作为该组件的代表转速；
组件传动状态判定模块，用于判定各个组件的传动状态；若传动链中组件传动状态正常且该传动链中存在异常的转速测算模块，则屏蔽该转速测算模块。
8.根据权利要求7所述的双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置，其特征在于，所述转速测算模块设为测量转速获得模块或算法转速计算模块，所述测量转速获得模块用于获得所述风力发电机组传动链上多个组件的转速传感器测量转速；所述算法转速计算模块用于通过算法模型进行风力发电机组不同组件的转速计算，得到对应组件的算法计算转速。
9.根据权利要求8所述的双馈风力发电机组转速测算器容错控制装置，其特征在于，所述算法转速计算模块针对风力发电机组的传动链上不同组件的机理特性，通过专家经验法或机器学习算法进行建模，采集对应组件的非转速传感器测量数据，经过模型计算实时获取不同组件的算法计算转速。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| EP1524433A1 (de) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | REpower Systems AG | Drehzahlregelung in einer Windenergieanlage mit zwei Näherungssensoren für die Drehzahlmessung |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1524433A1 (de) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | REpower Systems AG | Drehzahlregelung in einer Windenergieanlage mit zwei Näherungssensoren für die Drehzahlmessung |
| CN101977008A (zh) * | 2010-09-24 | 2011-02-16 | 重庆大学 | 双馈风电机组关键传感器故障的判断方法 |
| CN103795313A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-14 | 南通大学 | 可容错运行的风力发电机组 |
| CN106014877A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-10-12 | 江南大学 | 风力发电系统多故障诊断与容错控制 |
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