CN111706464B - 风力发电机组的控制方法、装置及介质 - Google Patents

风力发电机组的控制方法、装置及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组的控制方法、装置及介质。其中，风力发电机组的控制方法包括：获取风力发电机组的运行数据；其中，运行数据包括风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度；在多个预设的超标准风况控制条件中，确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件；利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数；其中，目标运行参数包括额定功率和最优桨距角；按照更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行。根据本发明实施例，能够提高风力发电机组的安全性。

Description

风力发电机组的控制方法、装置及介质
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的控制方法、装置及介质。
背景技术
风力发电机组受其工作环境恶劣、湍流风速不稳定等因素的影响，容易造成风力发电机组所受载荷变化剧烈，导致风力发电机组的机舱振动。风力发电机组一般设有振动超限穿越功能，以使风力发电机组能够在其机舱的水平方向振动超过预设的振幅限值时，启动振动超限穿越功能以继续正常运行。
但是，机舱的水平方向振动一般不易恢复，如果风力发电机组在机舱的水平方向振动超过预设的振幅限值时继续运正常运行，则会为风力发电机组带来安全风险。
发明内容
本发明实施例提供一种风力发电机组的控制方法、装置及介质，能够避免风力发电机组的机舱的水平方向振幅超过预设的振幅限值，进而提高风力发电机组的安全性。
第一方面，本发明实施例提供一种风力发电机组的控制方法，包括：
获取风力发电机组的运行数据；其中，运行数据包括风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度；
在多个预设的超标准风况控制条件中，确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件；
利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数；其中，目标运行参数包括额定功率和最优桨距角；
按照更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行。
第二方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组的控制装置，包括：
第一获取控制，用于获取风力发电机组的运行数据；其中，运行数据包括风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度；
第一确定模块，用于在多个预设的超标准风况控制条件中，确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件；
第一更新模块，用于利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数；其中，目标运行参数包括额定功率和最优桨距角；
第一控制模块，用于按照更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面所述的风力发电机组的控制方法。
本发明实施例的风力发电机组的控制方法、装置及介质，能够获取风力发电机组在当前时刻下的当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度等运行数据，以实时地判断运行数据所满足目标超标准风况控制条件，进而可以实时地利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值更新额定功率和最优桨距角，并按照更新后的额定功率和最优桨距角控制风力发电机组运行，从而对风力发电机组的机舱的水平方向振幅进行实时调整，预防机舱的水平方向振幅超过预设的振幅限值，进而保证风力发电机组的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的EOG风况下的风速曲线图；
图2是本发明一个实施例提供的EDC风况下的风向曲线图；
图3是本发明一个实施例提供的风力发电机组的控制方法的流程示意图；
图4是本发明一个实施例提供的风力发电机组的控制装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的风力发电机组的控制器的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了更好地理解本发明实施例，首先对本发明实施例中所涉及的多个超标准风况进行介绍。
本发明实施例所涉及的超标准风况可以包括：极限运行阵风(extreme operatinggust，EOG)风况、快速上升的阵风(temporary change in the wind speed，GUST)风况、快速下降的阵风(falling GUST，OPPOGUST)风况和风向快速变化(extreme wind directionchange，EDC)风况。上述的风况为标准中定义的超标准风况，其中，标准为风力发电机组设计标准，例如IEC61400-1或者GL2010 Guideline。
标准中定义的EOG风况下风速与时间的对应关系如下：
Figure BDA0002563529180000041
Figure BDA0002563529180000042
Figure BDA0002563529180000043
其中，z表示风力发电机组的叶轮高度，单位为米(m)；V(z)表示高度z处的平均风速，此处近似为滑窗平均风速，即采用滑动窗口法检测当前窗口内是否存在EOG风况时，将高度z处的当前窗口内的平均风速作为V(z)；Vhub表示叶轮高度处的标准风速；Ve1表示风速的变化幅度；σ1表示叶轮高度z处90％分位风速的湍流标准差；Λ1表示湍流积分尺度；D为叶轮直径；T表示风况的变化周期。
图1示出了本发明一个实施例提供的EOG风况下的风速曲线图。图1所示的为Vhub＝25m/s、湍流类别为A、D＝42m的情况下的风速曲线图。
如图1所示，风速曲线图的横坐标为时间t，单位为秒(s)，纵坐标为风速V，单位为米/秒(m/s)，由图1中可知EOG风况的变化周期T＝10.5s。
进一步地，GUST风况下的风速曲线图为图1中的2.5s-5.3s之间的曲线图，OPPOGUST风况下的风速曲线图为图1中的5.3s-7.1s之间的曲线图。
标准中定义的EDC风况下风向与风速的对应关系如下：
Figure BDA0002563529180000044
其中，D为叶轮直径；Λ1表示湍流积分尺度；Vhub表示风力发电机组的叶轮高度处的标准风速；σ1表示叶轮高度处90％分位风速的湍流标准差；θe表示EDC风况下的风向变化幅值。
图2示出了本发明一个实施例提供的EDC风况下的风向曲线图。如图2所示，风向曲线图的横坐标为标准风速Vhub，单位为m/s，纵坐标为风向变化幅值θe，单位为度(°)。
为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种风力发电机组的控制方法、装置及介质。下面首先对本发明实施例所提供的风力发电机组的控制方法进行介绍。
图3示出了本发明一个实施例提供的风力发电机组的控制方法的流程示意图。
在本发明一些实施例中，图3所示的方法可以由风力发电机组的控制器执行。
如图3所示，该风力发电机组的控制方法可以包括如下步骤。
S310、获取风力发电机组的运行数据。
在本发明实施例中，当前时刻可以为任意采样时刻，只要是风力发电机组的控制器为对风力发电机组行振动控制而获取运行数据的采样时刻即可。
在本发明一些实施例中，运行数据可以包括风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度。
其中，当前风况指的是当前时刻下风力发电机组所处环境的风况。具体地，当前风况可以包括标准风况和超标准风况，其中，超标准风况可以包括EOG风况、GUST风况、OPPOGUST风况和EDC风况中的任一种。
当前运行状态指的是当前时刻下风力发电机组的运行状态。具体地，运行状态可以为风力发电机组运行过程中的任意一种状态，其中，运行状态可以包括初始化状态、发电状态和待机状态中的至少一种。
当前机舱加速度指的是当前时刻下风力发电机组的机舱加速度。其中，机舱加速度包括机舱加速度上包络和机舱加速度下包络。
由于超标准风况引起的机舱振动主要体现在水平X方向，因此，在本发明实施例中，机舱加速度可以具体为机舱在水平X方向上的振动加速度。
在本发明一些实施例中，风力发电机组的控制器可以实时地获取机舱加速度信号，并且对机舱加速度信号进行100ms滑动滤波，以消除信号跳变，然后，对滤波后的机舱加速度信号进行取包络操作，进而筛选出机舱加速度信号中所有的波峰值和波谷值，并根据筛选出的波峰值和波谷值，确定机舱加速度上包络和机舱加速度下包络。
具体地，风力发电机组的控制器可以获取每个采样周期之内的全部波峰值和波谷值，并将全部波峰值中的最大值作为机舱加速度上包络，将全部波谷值中的最小值作为机舱加速度下包络。
在风力发电机组的控制器获取当前时刻下的机舱加速度上包络和机舱加速度下包络时，采样周期可以为当前时刻的上一采样时刻至当前时刻的采样周期。
S320、在多个预设的超标准风况控制条件中，确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件。
在本发明实施例中，在获取到运行数据之后，可以首先将运行数据与多个预设的超标准风况控制条件分别进行比较，以确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件。
在本发明一些实施例中，在运行数据包括风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据的情况下，目标超标准风况控制条件可以为运行数据满足第一超标准风况控制条件。
相应地，第一超标准风况控制条件可以包括风况为超标准风况、运行状态为发电状态且机舱加速度存在第一目标极值，其中，第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值。
其中，加速度超限阈值可以根据需要设置，在此不做限制。例如，加速度超限阈值可以为0.08g。
机舱加速度存在第一目标极值指的是机舱加速度上包络和机舱加速度下包络中的任意一个为绝对值大于预设的加速度超限阈值的第一目标极值，即如果机舱加速度上包络和机舱加速度下包络中的任意一个的绝对值大于预设的加速度超限阈值，则机舱加速度存在第一目标极值。
可以理解的是，当风况为EOG风况、GUST风况、OPPOGUST风况和EDC风况中的任一种时，风况均可以为超标准风况。
在本发明一些实施例中，若当前风况为超标准风况、当前运行状态为发电状态并且当前机舱加速度存在第一目标极值，则风力发电机组的控制器可以确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件为运行数据满足第一超标准风况控制条件，即风力发电机组已经超出正常振动状态，则需要根据该目标超标准风况控制条件对应的控制方式控制风力发电机组，以抑制风力发电机组的振动。
在本发明另一些实施例中，若运行数据不满足第一超标准风况控制条件中的至少一项，即运行数据满足下列中的至少一项：当前风况不为超标准风况、当前运行状态不为发电状态和当前机舱加速度不存在第一目标极值，则风力发电机组的控制器可以确定运行数据不满足第一超标准风况控制条件，则不需要根据该目标超标准风况控制条件对应的控制方式控制风力发电机组。
S330、利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数，其中，目标运行参数包括额定功率和最优桨距角。
在本发明一些实施例中，在确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件为满足第一超标准风况控制条件的情况下，该目标超标准风况控制条件对应的控制方式可以为将目标运行参数更新为目标参数值，目标参数值可以为超标准风况对应的参数值。
其中，额定功率对应的目标参数值可以为预设的超标准风况功率限定值，最优桨距角对应的目标参数值可以为预设的超标准风况最优桨距角限定值。
在一些实施例中，超标准风况功率限定值可以为风力发电机组的预设的额定功率值与预设的超标准风况限功率系数的乘积。
具体地，超标准风况限功率系数可以根据需要设置，在此不做限制。例如，超标准风况限功率系数可以为0.6。
在一些实施例中，超标准风况最优桨距角限定值也可以根据需要设置，在此不做限制。例如，超标准风况最优桨距角限定值可以为5deg。
在本发明另一些实施例中，目标运行参数还可以包括过渡速率。过渡速率对应的目标参数值可以为预设的超标准风况过渡速率值。
在一些实施例中，超标准风况过渡速率值也可以根据需要设置，在此不做限制。例如，超标准风况过渡速率值可以为1deg/s。
S340、按照更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行。
在本发明一些实施例中，在将目标运行参数的参数值更新为目标参数值的情况下，可以确定风力发电机组的控制器正在进行超标准风况振动抑制，此时，风力发电机组的控制器可以利用更新后的目标运行参数，即按照具有目标参数值的目标运行参数，控制风力发电机组运行，并且不进行功率曲线的绘制。
本发明实施例的风力发电机组的控制方法、装置及介质，能够获取风力发电机组在当前时刻下的当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度等运行数据，以实时地判断运行数据所满足目标超标准风况控制条件，进而可以实时地利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值更新额定功率和最优桨距角，并按照更新后的额定功率和最优桨距角控制风力发电机组运行，从而对风力发电机组的机舱的水平方向振幅进行实时调整，预防机舱的水平方向振幅超过预设的振幅限值，进而保证风力发电机组的安全。
在本发明另一种实施方式中，为了进一步保障风力发电机组的安全，运行数据还可以包括风力发电机组在多个历史时刻下的历史运行数据，历史运行数据可以包括每个历史时刻下的历史风况和历史机舱加速度，历史时刻可以为处于当前时刻之前的第一预设时长内的时刻。
在一些实施例中，第一预设时长可以根据需要设置，在此不做限制。例如，第一预设时长可以为10s。
例如，若当前时刻为风力发电机组的控制器确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件为满足第一超标准风况控制条件之后的时刻，风力发电机组的控制器还可以获取当前运行数据和历史运行数据，以根据当前运行数据和历史运行数据判断是否需要继续抑制风力发电机组的振动。
由此，运行数据可以包括当前风况、当前运行状态、当前机舱加速度、多个历史时刻下的历史风况和历史机舱加速度。在这些实施例中，可以将当前风况、当前运行状态、当前机舱加速度、多个历史时刻下的历史风况和历史机舱加速度与多个预设的超标准风况控制条件分别进行比较，以确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件。
在一些实施例中，在运行数据包括当前运行数据和历史运行数据的情况下，目标超标准风况控制条件可以为运行数据均满足第二超标准风况控制条件。
相应地，第二超标准风况控制条件包括风况不是超标准风况且机舱加速度存在第二目标极值，其中，第二目标极值的绝对值小于预设的加速度恢复阈值。
其中，加速度恢复阈值可以根据需要设置，在此不做限制。例如，加速度恢复阈值可以为0.06g。
机舱加速度存在第二目标极值指的是机舱加速度上包络和机舱加速度下包络中的任意一个为绝对值小于预设的加速度恢复阈值的第二目标极值，即如果机舱加速度上包络和机舱加速度下包络中的任意一个的绝对值小于预设的加速度恢复阈值，则机舱加速度存在第二目标极值。
可以理解的是，当风况为EOG风况、GUST风况、OPPOGUST风况和EDC风况以外的风况时，风况不是超标准风况。
在本发明一些实施例中，若当前风况和多个历史风况均不是超标准风况并且当前机舱加速度和多个历史机舱加速度均存在第二目标极值，则风力发电机组的控制器可以确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件为运行数据均满足第二超标准风况控制条件，即风力发电机组恢复到正常振动状态的时长已经达到第一预设时长，则可以根据该目标超标准风况控制条件对应的控制方式控制风力发电机组，以停止抑制风力发电机组的振动。
在本发明另一些实施例中，若运行数据不满足第二超标准风况控制条件中的至少一项，即运行数据满足下列中的至少一项：当前风况和多个历史风况中的任一个为超标准风况和当前机舱加速度和多个历史机舱加速度中的任一个不存在第二目标极值，则风力发电机组的控制器可以确定运行数据不均满足第二超标准风况控制条件，则不需要根据该目标超标准风况控制条件对应的控制方式控制风力发电机组，以继续抑制风力发电机组的振动。
在本发明一些实施例中，在确定运行数据均满足第二超标准风况控制条件的情况下，该目标超标准风况控制条件对应的控制方式可以为将目标运行参数更新为目标参数值，以基于更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行，目标参数值可以为目标参数值的初始参数值。
其中，额定功率对应的目标参数值可以为预设的额定功率值，最优桨距角对应的目标参数值可以为预设的最优桨距角值。
在本发明另一些实施例中，目标运行参数还可以包括过渡速率。过渡速率对应的目标参数值可以为预设的过渡速率值。
由此，在本发明实施例中，风力发电机组的控制器可以在将目标运行参数更新为超标准风况对应的参数值之后，还可以进一步判断风力发电机组是否已经达到了停止抑制风力发电机组的振动的条件，如果达到了，则可以将目标运行参数更新为初始参数值，以停止抑制风力发电机组的振动，如果未达到，则保持目标运行参数为超标准风况对应的参数值，以继续抑制风力发电机组的振动，不但能够及时地使风力发电机组恢复额定工作状态，还可以进一步保障风力发电机组的安全。
在本发明又一种实施方式中，为了减少因抑制风力发电机组的振动带来的损失，运行数据还可以包括风力发电机组在第二预设时长内的目标故障停机次数，其中，目标故障停机次数为超标准风况加速度超限故障导致的停机次数。
在一些实施例中，第二预设时长可以根据需要设置，在此不做限制。例如，第二预设时长可以为24h。
由此，运行数据可以包括当前风况、当前运行状态、当前机舱加速度和目标故障停机次数。在这些实施例中，可以将当前风况、当前运行状态、当前机舱加速度和目标故障停机次数与多个预设的超标准风况控制条件分别进行比较，以确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件。
在一些实施例中，在运行数据包括当前运行数据和目标故障停机次数的情况下，目标超标准风况控制条件可以为运行数据不满足第三超标准风况控制条件。
相应地，第三超标准风况控制条件可以包括风况为超标准风况、故障停机次数小于或等于预设停机次数阈值且机舱加速度存在第一目标极值，其中，第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值。
其中，加速度超限阈值已在上文说明，在此不做赘述。预设停机次数阈值可以根据需要设置，在此不做限制。例如，预设停机次数阈值可以为3次。
可以理解的是，当风况为EOG风况、GUST风况、OPPOGUST风况和EDC风况中的任一种时，风况均可以为超标准风况。
在本发明一些实施例中，若运行数据不满足第三超标准风况控制条件中的至少一项，即运行数据满足下列中的至少一项：若当前风况不是超标准风况、目标故障停机次数大于预设停机次数阈值和当前机舱加速度不存在第一目标极值，则风力发电机组的控制器可以确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件为运行数据不满足第三超标准风况控制条件，即风力发电机组处于超标准风况加速度超限故障穿越状态，则可以根据该目标超标准风况控制条件对应的控制方式控制风力发电机组，以使风力发电机组继续处于额定工作状态。
在本发明一些实施例中，在确定运行数据不满足第三超标准风况控制条件的情况下，该目标超标准风况控制条件对应的控制方式可以为屏蔽超标准风况加速度超限故障并且将目标运行参数更新为目标参数值，以更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行，目标参数值可以为目标参数值的初始参数值。并且，在后续进行基于超标准风况加速度超限故障的停机过程中，不允许报出上述被屏蔽的故障。
其中，额定功率对应的目标参数值可以为预设的额定功率值，最优桨距角对应的目标参数值可以为预设的最优桨距角值。
在本发明另一些实施例中，目标运行参数还可以包括过渡速率。过渡速率对应的目标参数值可以为预设的过渡速率值。
在本发明又一些实施例中，风力发电机组的运行状态还可以包括偏航状态，第三超标准风况控制条件中的机舱加速度不存在第一目标极值还可以进一步为在运行状态不为偏航状态时机舱加速度存在第一目标极值。
由此，可以避免在偏航状态时发生超标准风况加速度超限故障穿越，进而进一步提高风力发电机组的安全性。
在本发明再一些实施例中，在运行数据包括当前运行数据和目标故障停机次数的情况下，风力发电机组的控制器还可以确定运行数据是否满足预设的停机条件，其中，停机条件可以为运行数据满足第三超标准风况控制条件，若运行数据满足停机条件，则风力发电机组的控制器可以控制风力发电机组停机，以进一步提高风力发电机组的安全性。
具体地，若当前风况为超标准风况、目标故障停机次数小于或等于预设停机次数阈值且在运行状态不为偏航状态时当前机舱加速度存在第一目标极值，则风力发电机组的控制器可以确定运行数据满足第三超标准风况控制条件，即运行数据满足停机条件。
在本发明再一种实施方式中，在图3所示的S310之前，该风力发电机组的控制方法还可以包括：
获取当前时刻对应的第一时间范围内的多个风速值；
根据多个风速值，计算第一时间范围内的风速标准参数；其中，风速标准参数包括风速标准波谷值和风速标准波峰值；
在多个风速值和风速标准参数满足预设的第一风况识别条件的情况下，将超标准风况作为当前风况。
在本发明一些实施例中，第一时间范围可以根据需要设定，在此不做限制。例如，第一时间范围可以为6s。
在采样周期为0.2s的情况下，若第一时间范围为6s，则可以获取300个风速值。
在一些实施例中，在风力发电机组通过初始化后，即风力发电机组的运行状态为上述的初始化状态以外的其它运行状态的情况下，风力发电机组的控制器可以开辟一个一维300个元素的风速缓存区，以存储包括当前时刻的6s内的风速值。
在本发明一些实施例中，风速值可以为风速值所属的时刻之前的第二时间范围内的风速平均值，即第二时间范围内的全部瞬时风速值的算术平均值，以减少数据误差，提高风况检测的可靠性。
在一些实施例中，第二时间范围可以根据需要设定，在此不做限制。例如，第二时间范围可以为3s，即风速值可以为3s平均风速。
其中，风速缓存区中存储的第1个3s平均风速称为-6s时刻3s平均风速，-6s时刻3s平均风速的含义如下：当前时刻为0s，早于当前时刻6s的3s平均风速就是-6s时刻3s平均风速，同理-ts时刻3s平均风速的含义如下：当前时刻为0s，早于当前时刻ts的3s平均风速。
在本发明一些实施例中，计算第一时间范围内的风速标准参数的具体方法可以为：
将第一预设时刻的风速值输入预设的第一湍流标准差计算公式，计算得到第一湍流标准差；
将第一预设时刻的风速值和第一湍流标准差输入预设的阵风风速计算公式，计算得到阵风风速；
将第一预设时刻的风速值和阵风风速输入波谷值计算公式，计算得到风速标准波谷值；
将第一预设时刻的风速值和阵风风速输入波峰值计算公式，计算得到风速标准波峰值。
其中，第一预设时刻可以为当前时刻之前的半个EOG风况的变化周期对应的时刻。
以EOG风况的变化周期为10.5s、第二时间范围为3s为例，继续参见图1，第一预设时刻可以为-5.3s，风速值可以为3s平均风速，则：
第一湍流标准差＝预设的设计湍流度×(0.75--5.3s时刻3s平均风速+5.6)；
阵风风速＝MIN(预设的设计50年参考风速×1.12--5.3s时刻3s平均风速)，3.3×第一湍流标准差/(1+0.1×叶轮半径*2/42))；
风速标准波谷值＝-5.3s时刻3s平均风速-0.37×阵风风速×sin(3π×2.5/10.5)×(1-cos(2π×2.5/10.5))；
风速标准波峰值＝-5.3s时刻3s平均风速-0.37×阵风风速×sin(3π×5.3/10.5)×(1-cos(2π×5.3/10.5))。
其中，设计湍流度和设计50年参考风速可以根据标准确定。例如，设计湍流度可以为0.12，设计50年参考风速可以为37.5m/s。叶轮半径可以为风力发电机组的叶轮半径。
在本发明实施例中，第一风况识别条件可以包括极限运行阵风EOG风况识别条件、快速上升的阵风GUST风况识别条件和快速下降的阵风OPPOGUST风况识别条件中的任一种。
在一些实施例中，EOG风况识别条件可以包括：第一预设时刻与第二预设时刻之间的风速下降幅度大于第一预设时刻的风速值与风速标准波谷值之间的差值、第二预设时刻至当前时刻之间的风速上升幅值大于风速标准波峰值与风速标准波谷值之间的差值并且当前时刻的风速值大于预设的湍流风识别风速下限。
其中，第二预设时刻可以为第一预设时刻之后的EOG风况中由波谷值达到波峰值的时长对应的时刻。
以EOG风况的变化周期为10.5s为例，继续参见图1，第一预设时刻可以为-5.3s，第二预设时刻可以为-2.8s，则：
第一预设时刻与第二预设时刻之间的风速下降幅度大于第一预设时刻的风速值与风速标准波谷值之间的差值指的是：-5.3s至-2.8s之间的风速下降幅度大于-5.3s时刻3s平均风速与风速标准波谷值之间的差值。具体地，-5.3至-2.8之间的风速下降幅度的计算方式为：将-5.3s至-2.8s之间的风速最大值与风速最小值的差值的绝对值，作为-5.3s至-2.8s之间的风速下降幅度。
第二预设时刻至当前时刻之间的风速上升幅值大于风速标准波峰值与风速标准波谷值之间的差值指的是：-2.8s至0s之间的风速上升幅值大于风速标准波峰值与风速标准波谷值。具体地，-2.8s至0s之间的风速上升幅值的计算方式为：将-2.8s至0s之间的风速最小值与风速最大值的差值的绝对值，作为-2.8s至0s之间的风速上升幅度。
在一些实施例中，湍流风识别风速下限可以根据需要设置，在此不做限制。例如，湍流风识别风速下限可以为4m/s。
在一些实施例中，若多个风速值和风速标准参数满足EOG风况识别条件中的各项，则风力发电机组的控制器可以将超标准风况作为当前风况，否则，需要进一步识别多个风速值和风速标准参数是否满足其他风况识别条件。
在一些实施例中，GUST风况识别条件可以包括：第二预设时刻至当前时刻之间的风速上升幅值大于风速标准波峰值与风速标准波谷值之间的差值并且当前时刻的风速值大于预设的湍流风识别风速下限。在一些实施例中，在第二预设时刻至当前时刻之间的风速呈上升趋势的情况下，风力发电机组的控制器可以判断多个风速值和风速标准参数是否满足GUST风况识别条件，若多个风速值和风速标准参数满足GUST风况识别条件中的各项，则风力发电机组的控制器可以将超标准风况作为当前风况，否则，需要进一步识别多个风速值和风速标准参数是否满足其他风况识别条件。
在一些实施例中，OPPOGUST风况识别条件可以包括：第二预设时刻至当前时刻之间的风速下降幅度大于风速标准波峰值与风速标准波谷值之间的差值并且当前时刻的风速值大于预设的湍流风识别风速下限。
第二预设时刻至当前时刻之间的风速下降幅度大于风速标准波峰值与风速标准波谷值之间的差值指的是：-2.8s至0s之间的风速下降幅度大于风速标准波峰值与风速标准波谷值。具体地，-2.8s至0s之间的风速下降幅度的计算方式为：将-2.8s至0s之间的风速最大值与风速最小值的差值的绝对值，作为-2.8s至0s之间的风速下降幅度。
在一些实施例中，在第二预设时刻至当前时刻之间的风速呈下降趋势的情况下，风力发电机组的控制器可以判断多个风速值和风速标准参数是否满足OPPOGUST风况识别条件，若多个风速值和风速标准参数满足OPPOGUST风况识别条件中的各项，则风力发电机组的控制器可以将超标准风况作为当前风况，否则，需要进一步识别多个风速值和风速标准参数是否满足其他风况识别条件。
在本发明另一些实施例中，风速值还可以为风速值所属的时刻的瞬时风速值，以减少风力发电机组的控制器的数据处理量。其中，利用瞬时风速值确定当前风况的方法与利用风速平均值确定当前风况的方法相似，在此不做赘述。
在本发明再一种实施方式中，为了提高风况检测的可靠性，在图3所示的S310之前，该风力发电机组的控制方法还可以包括：
获取当前时刻对应的第一时间范围内的多个风向值；
根据多个风向值，计算第一时间范围内的风向变化幅值；
在风向变化幅值满足预设的第二风况识别条件的情况下，将超标准风况作为当前风况。
在本发明一些实施例中，第一时间范围可以根据需要设定，在此不做限制。例如，第一时间范围可以为6s。
在采样周期为0.2s的情况下，若第一时间范围为6s，则可以获取300个风向值。
在一些实施例中，在风力发电机组通过初始化后，即风力发电机组的运行状态为上述的初始化状态以外的其它运行状态的情况下，风力发电机组的控制器可以开辟一个一维300个元素的风向缓存区，以存储包括当前时刻的6s内的风向值。
在本发明一些实施例中，风向值可以为风向值所属的时刻之前的第三时间范围内的风向平均值，即第三时间范围内的全部瞬时风向值的算术平均值，以减少数据误差，进一步提高风况检测的可靠性。
在一些实施例中，第三时间范围可以根据需要设定，在此不做限制。例如，第三时间范围可以为20s，即风向值可以为20s平均风向。
在本发明一些实施例中，第二风况识别条件可以包括风向快速变化EDC风况识别条件。
在一些实施例中，EDC风况识别条件可以包括风向变化幅值大于预设的EDC风况风向标准变化幅值，其中，EDC风况风向标准变化幅值可以根据上述的EDC风况下风向与风速的对应关系确定。
在本发明一些实施例中，风力发电机组的控制器可以计算多个风向值中的风向最大值与多个风向值中的风向最小值之间的差值，将该差值的绝对值作为第一时间范围内的风向变化幅值。
在这些实施例中，若第一时间范围内的风向变化幅值大于DC风况风向标准变化幅值，则风力发电机组的控制器可以确定风向变化幅值满足预设的第二风况识别条件，进而可以将超标准风况作为当前风况。
在一些实施例中，在判断风向变化幅值是否满足预设的第二风况识别条件之前，可以确定EDC风况风向标准变化幅值，EDC风况风向标准变化幅值的确定方法可以具体为：
获取当前时刻对应的第一时间范围内的多个风速值，将第三预设时刻的风速值输入预设的第二湍流标准差计算公式，计算得到第二湍流标准差，将第二湍流标准差和第三预设时刻的风速值输入预设的标准变化幅度计算公式，计算得到EDC风况风向的标准变化幅值。
在本发明一些实施例中，风速值可以为风速值所属的时刻之前的第二时间范围内的风速平均值。第三预设时刻可以为第一时间范围的起始时刻。
以第一时间范围为6s、第二时间范围为3s为例，第三预设时刻可以为-6s，风速值可以为3s平均风速，则：
第二湍流标准差＝预设的设计湍流度×(0.75×-6s时刻3s平均风速+5.6)；
标准变化幅值＝±4*arctan(第二湍流标准差/(-6s时刻3s平均风速×(1+0.1×叶轮半径*2/42)))。在另一些实施例中，在判断风向变化幅值是否满足第二风况识别条件之前，该风力发电机组的控制方法还可以包括：
获取当前时刻对应的风速值；
此时，判断风向变化幅值是否满足第二风况识别条件可以具体包括：
判断当前时刻对应的风速值和第一时间范围内的风向变化幅值是否满足第二风况识别条件；
相应地，风力发电机组的控制器可以在当前时刻对应的风速值和第一时间范围内的风向变化幅值满足预设的第二风况识别条件的情况下，将超标准风况作为当前风况。
在一些实施例中，风速值可以为风速值所属的时刻之前的第二时间范围内的风速平均值，在此不做赘述。
在这些实施例中，第二风况识别条件可以包括风向快速变化EDC风况识别条件。具体地，EDC风况识别条件可以包括风向变化幅值大于预设的EDC风况风向标准变化幅值且风速值大于预设的湍流风识别风速下限。其中，湍流风识别风速下限已在上文说明，在此不做赘述。
在这些实施例中，若第一时间范围内的风向变化幅值大于DC风况风向标准变化幅值且当前时刻对应的风速值大于湍流风识别风速下限，则风力发电机组的控制器可以确定风速值和风向变化幅值满足预设的第二风况识别条件，进而可以将超标准风况作为当前风况，否则，确定风速值和风向变化幅值不满足预设的第二风况识别条件。
在本发明另一些实施例中，风向值还可以为风向值所属的时刻的瞬时风向值，以减少风力发电机组的控制器的数据处理量。其中，利用瞬时风向值确定当前风况的方法与利用风向平均值确定当前风况的方法相似，在此不做赘述。风速值还可以为风速值所属的时刻的瞬时风速值，以减少风力发电机组的控制器的数据处理量。其中，利用瞬时风速值确定当前风况的方法与利用风速平均值确定当前风况的方法相似，在此不做赘述。
为了进一步降低风力发电机组的控制器的数据处理量，在本发明一些实施例中在某一时刻确定该时刻的风况为超标准风况之后，在该时刻之后的第三预设时长内均无需重新检测风况，该时刻之后的第三预设时长内，可以直接确定风况为与该时刻相同的风况。
其中，第三预设时长可以根据需要设置，在此不做限制。例如，第三预设时长可以为3s。再例如，第三预设时长也可以为300s。
综上所述，本发明实施例可以通过对实际的风速和风向进行识别，判断是否为标准中定义的超标准风况，同时，监测机组X方向的振动水平，当风力发电机组满足超标准风况控制条件时，对风力发电机组执行相应的控制，保证风力发电机组的安全，减少风力发电机组的故障。
图4示出了本发明一个实施例提供的风力发电机组的控制装置的结构示意图。
在本发明一些实施例中，图4所示的装置可以为风力发电机组的控制器。
如图4所示，该风力发电机组的控制装置400可以包括：
第一获取控制410，用于获取风力发电机组的运行数据；其中，运行数据包括风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度；
第一确定模块420，用于在多个预设的超标准风况控制条件中，确定运行数据满足的目标超标准风况控制条件；
第一更新模块430，用于利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数；其中，目标运行参数包括额定功率和最优桨距角；
第一控制模块440，用于按照更新后的目标运行参数，控制风力发电机组运行。
在本发明实施例中，能够获取风力发电机组在当前时刻下的当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度等运行数据，以实时地判断运行数据所满足目标超标准风况控制条件，进而可以实时地利用目标超标准风况控制条件对应的目标参数值更新额定功率和最优桨距角，并按照更新后的额定功率和最优桨距角控制风力发电机组运行，从而对风力发电机组的机舱的水平方向振幅进行实时调整，预防机舱的水平方向振幅超过预设的振幅限值，进而保证风力发电机组的安全。
在本发明一些实施例中，目标超标准风况控制条件可以为运行数据满足第一超标准风况控制条件；
其中，第一超标准风况控制条件可以包括风况为超标准风况、运行状态为发电状态且机舱加速度存在第一目标极值，第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值；
目标参数值可以为超标准风况对应的参数值。
在本发明一些实施例中，运行数据还可以包括风力发电机组在多个历史时刻下的历史运行数据，历史运行数据可以包括每个历史时刻下的历史风况和历史机舱加速度，历史时刻可以为处于当前时刻之前的第一预设时长内的时刻；
其中，目标超标准风况控制条件可以为运行数据均满足第二超标准风况控制条件；
第二超标准风况控制条件可以包括风况不是超标准风况且机舱加速度存在第二目标极值，第二目标极值的绝对值小于预设的加速度恢复阈值；
目标参数值可以为目标参数值的初始参数值。
在本发明一些实施例中，运行数据还可以包括风力发电机组在第二预设时长内的目标故障停机次数；其中，目标故障停机次数可以为超标准风况加速度超限故障导致的停机次数；
其中，目标超标准风况控制条件可以为运行数据不满足第三超标准风况控制条件；
第三超标准风况控制条件可以包括风况为超标准风况、故障停机次数小于或等于预设停机次数阈值且机舱加速度存在第一目标极值，第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值；
目标参数值可以为目标参数值的初始参数值。
在本发明一些实施例中，该风力发电机组的控制装置400还可以包括：
第二获取模块，用于获取当前时刻对应的第一时间范围内的多个风速值；
第一计算模块，用于根据多个风速值，计算第一时间范围内的风速标准参数；其中，风速标准参数包括风速标准波谷值和风速标准波峰值；
第二确定模块，用于在多个风速值和风速标准参数满足预设的第一风况识别条件的情况下，将超标准风况作为当前风况。
在本发明一些实施例中，第一风况识别条件可以包括极限运行阵风EOG风况识别条件、快速上升的阵风GUST风况识别条件和快速下降的阵风OPPOGUST风况识别条件中的任一种。
在本发明一些实施例中，风速值可以为风速值所属的时刻之前的第二时间范围内的风速平均值。
在本发明一些实施例中，该风力发电机组的控制装置400还可以包括：
第三获取模块，用于获取当前时刻对应的第一时间范围内的多个风向值；
第二计算模块，用于根据多个风向值，计算第一时间范围内的风向变化幅值；
第三确定模块，用于在风向变化幅值满足预设的第二风况识别条件的情况下，将超标准风况作为当前风况。
在本发明一些实施例中，第二风况识别条件可以包括风向快速变化EDC风况识别条件。
在本发明一些实施例中，风向值可以为风向值所属的时刻之前的第三时间范围内的风向平均值。
需要说明的是，图4所示的装置可以执行图3所示的方法实施例中的各个步骤，并且实现图3所示的方法实施例中的各个过程和效果，在此不做赘述。
图5示出了本发明实施例提供的风力发电机组的控制器的硬件结构示意图。
如图5所示，风力发电机组的控制器可以包括处理器501以及存储有计算机程序指令的存储器502。
具体地，上述处理器501可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器502可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器502可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器502可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器502可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器502是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器502包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器501通过读取并执行存储器502中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种风力发电机组的控制方法。
在一个示例中，风力发电机组的控制器还可包括通信接口503和总线510。其中，如图5所示，处理器501、存储器502、通信接口503通过总线510连接并完成相互间的通信。
通信接口503，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线510包括硬件、软件或两者，将风力发电机组的控制器的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线X10可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
需要说明的是，该风力发电机组的控制器可以执行本发明实施例中的风力发电机组的控制方法，从而实现结合图3和图4描述的风力发电机组的控制方法和装置。
另外，结合上述实施例中的风力发电机组的控制方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种风力发电机组的控制方法。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种风力发电机组的控制方法，包括：
获取所述风力发电机组的运行数据；其中，所述运行数据包括所述风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，所述当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度；
在多个预设的超标准风况控制条件中，确定所述运行数据满足的目标超标准风况控制条件；
利用所述目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数；其中，所述目标运行参数包括额定功率和最优桨距角；
按照更新后的目标运行参数，控制所述风力发电机组运行；
所述目标超标准风况控制条件为所述运行数据满足第一超标准风况控制条件；
其中，所述第一超标准风况控制条件包括风况为超标准风况、运行状态为发电状态且机舱加速度存在第一目标极值，所述第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值；
所述目标参数值为所述超标准风况对应的参数值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运行数据还包括所述风力发电机组在多个历史时刻下的历史运行数据，所述历史运行数据包括每个所述历史时刻下的历史风况和历史机舱加速度，所述历史时刻为处于所述当前时刻之前的第一预设时长内的时刻；
其中，所述目标超标准风况控制条件为所述运行数据均满足第二超标准风况控制条件；
所述第二超标准风况控制条件包括风况不是超标准风况且机舱加速度存在第二目标极值，所述第二目标极值的绝对值小于预设的加速度恢复阈值；
所述目标参数值为所述目标参数值的初始参数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运行数据还包括所述风力发电机组在第二预设时长内的目标故障停机次数；其中，所述目标故障停机次数为超标准风况加速度超限故障导致的停机次数；
其中，所述目标超标准风况控制条件为所述运行数据不满足第三超标准风况控制条件；
所述第三超标准风况控制条件包括风况为超标准风况、故障停机次数小于或等于预设停机次数阈值且机舱加速度存在第一目标极值，所述第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值；
所述目标参数值为所述目标参数值的初始参数值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取所述风力发电机组的运行数据之前，所述方法还包括：
获取所述当前时刻对应的第一时间范围内的多个风速值；
根据所述多个风速值，计算所述第一时间范围内的风速标准参数；其中，所述风速标准参数包括风速标准波谷值和风速标准波峰值；
在所述多个风速值和所述风速标准参数满足预设的第一风况识别条件的情况下，将所述超标准风况作为所述当前风况。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一风况识别条件包括极限运行阵风EOG风况识别条件、快速上升的阵风GUST风况识别条件和快速下降的阵风OPPOGUST风况识别条件中的任一种。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述风速值为所述风速值所属的时刻之前的第二时间范围内的风速平均值。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其中，所述获取所述风力发电机组的运行数据之前，所述方法还包括：
获取所述当前时刻对应的第一时间范围内的多个风向值；
根据所述多个风向值，计算所述第一时间范围内的风向变化幅值；
在所述风向变化幅值满足预设的第二风况识别条件的情况下，将所述超标准风况作为所述当前风况。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二风况识别条件包括风向快速变化EDC风况识别条件。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述风向值为所述风向值所属的时刻之前的第三时间范围内的风向平均值。
10.一种风力发电机组的控制装置，包括：
第一获取控制，用于获取所述风力发电机组的运行数据；其中，所述运行数据包括所述风力发电机组在当前时刻下的当前运行数据，所述当前运行数据包括当前风况、当前运行状态和当前机舱加速度；
第一确定模块，用于在多个预设的超标准风况控制条件中，确定所述运行数据满足的目标超标准风况控制条件；
第一更新模块，用于利用所述目标超标准风况控制条件对应的目标参数值，更新目标运行参数；其中，所述目标运行参数包括额定功率和最优桨距角；
第一控制模块，用于按照更新后的目标运行参数，控制所述风力发电机组运行；
所述目标超标准风况控制条件为所述运行数据满足第一超标准风况控制条件；
其中，所述第一超标准风况控制条件包括风况为超标准风况、运行状态为发电状态且机舱加速度存在第一目标极值，所述第一目标极值的绝对值大于预设的加速度超限阈值；
所述目标参数值为所述超标准风况对应的参数值。
11.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-9任意一项所述的风力发电机组的控制方法。
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