CN111749854B - 风力发电机组的保护方法及设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种风力发电机组的保护方法及设备。所述保护方法包括：在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常；当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件；当确定运行状态不满足所述预设条件时，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制；当确定运行状态满足所述预设条件时，控制风力发电机组停机。根据所述保护方法及设备，一方面，能够有效避免高频振动成分异常对风力发电机组的安全运行造成威胁、对风力发电机组造成损坏；另一方面，能够在智能地保护风力发电机组的基础上，尽量减小对发电量的影响。

Description

风力发电机组的保护方法及设备
技术领域
本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的保护方法及设备。
背景技术
风力发电机组的异常振动将会对发电机乃至整个风力发电机组带来不同程度的损伤、影响风力发电机组的安全运行。现有的针对异常振动的保护流程是：检测到振动幅值超过振动阈值后停机，工作人员确定异常振动的原因后使风力发电机组降容运行，即，需要停机后人为处理；并且，考虑到通用性，振动阈值一般都被设置得比较高，可以理解为粗颗粒度的保护，例如，发电机基波二倍频振动、发电机定子高阶振动等高频振动成分激发后振动幅值基本不会超过该振动阈值而触发停机保护，但这种高频振动成分激发又确实会对机组长期安全运行造成威胁。
发电机基波二倍频振动和发电机定子高阶振动等是直驱风力发电机组的发电机的主要振动形式，该类振动一般体现为机组振动信号中的高频成分（例如，一般在15Hz以上），高频振动较大或产生频率互相叠加后，会对发电机乃至整个风力发电机组带来不同程度的损伤，严重时将导致发电机失效。
经现场机组运行分析发现，在大功率机型上，随发电功率提升，发电机基波二倍频振动逐步增强，在功率满发段甚至可能成为机组振动的主导频率，并且可能会和发电机定子高阶振型等相邻振动成分叠加，导致机组存在振动成分互相激发的风险。发电机基波二倍频振动和发电机定子高阶振动等高频振动成分在机组接近满发功率时成为机组异常振动的主要来源之一。因此，在风力发电机组的发电过程中，抑制发电机基波二倍频振动、发电机定子高阶振动等高频振动成分异常就显得尤为重要。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种风力发电机组的保护方法及设备，以解决现有技术存在的无法智能、及时、有效地针对风力发电机组的异常振动来保护风力发电机组的问题。
根据本发明的示例性实施例，提供一种风力发电机组的保护方法，所述保护方法包括：在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常；当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件；当确定所述运行状态不满足所述预设条件时，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制；当确定所述运行状态满足所述预设条件时，控制风力发电机组停机。
可选地，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在所述用于抑制高频振动的运行模式，或在预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式。
可选地，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。
可选地，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；否则，在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，其中，所述预设条件包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
可选地，所述相应的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式降低了特定运行参数的参数值的运行模式。
可选地，所述特定运行参数包括：目标功率和/或额定转速。
可选地，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式；在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
可选地，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数，则在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，其中，第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
可选地，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤还包括：在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数之前，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，一旦在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数之后，才开始从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
可选地，所述预设参数值通过下述方式获取：确定能够接受的高频振动成分的振动幅值；并基于所述特定运行参数的不同参数值与高频振动成分的振动幅值之间的对应关系，将与确定的振动幅值对应的参数值作为所述预设参数值。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的保护设备，所述保护设备包括：识别单元，在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常；确定单元，当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件；高频振动抑制单元，当确定所述运行状态不满足所述预设条件时，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制；停机控制单元，当确定所述运行状态满足所述预设条件时，控制风力发电机组停机。
可选地，高频振动抑制单元从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在所述用于抑制高频振动的运行模式，或在预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式。
可选地，高频振动抑制单元从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。
可选地，高频振动抑制单元从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；否则，在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，其中，所述预设条件包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
可选地，所述相应的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式降低了特定运行参数的参数值的运行模式。
可选地，所述特定运行参数包括：目标功率和/或额定转速。
可选地，高频振动抑制单元从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
可选地，高频振动抑制单元从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数，则在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，其中，第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
可选地，高频振动抑制单元还在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数之前，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，一旦在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数之后，高频振动抑制单元才开始从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
可选地，所述预设参数值通过下述方式获取：确定能够接受的高频振动成分的振动幅值；并基于所述特定运行参数的不同参数值与高频振动成分的振动幅值之间的对应关系，将与确定的振动幅值对应的参数值作为所述预设参数值。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的保护方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的保护设备，所述保护设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机组的保护方法。
根据本发明示例性实施例的风力发电机组的保护方法及设备，一方面，能够有效避免高频振动成分异常对风力发电机组的安全运行造成威胁、对风力发电机组造成损坏；另一方面，能够在智能地保护风力发电机组的基础上，尽量减小对发电量的影响。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的第一示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图；
图2示出根据本发明的第二示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图；
图3示出根据本发明的第三示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图；
图4示出根据本发明的第四示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图；
图5示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的保护设备的框图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明的第一示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图。
参照图1，在步骤S101，在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
这里，风力发电机组存在高频振动异常可指：风力发电机组的高频振动较为剧烈（例如，振动幅值超过一定阈值、振动加速度超过一定阈值、振动速度超过一定阈值）。例如，风力发电机组存在高频振动异常可指：风力发电机组的机舱沿指定方向的高频振动较为剧烈，所述指定方向可为机舱的轴向和/或机舱的侧向。
作为示例，所述高频振动可包括但不限于以下振动类型：发电机基波二倍频振动、发电机定子高阶振动。
应该理解，可通过各种适当的方式来识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
当在步骤S101识别到风力发电机组存在高频振动异常时，执行步骤S102，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件。
当在步骤S102确定运行状态不满足所述预设条件时，执行步骤S103，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制。从而，能够在针对高频振动异常对风力发电机组进行保护时，继续发电运行，以减小对发电量的影响。
当在步骤S102确定运行状态满足所述预设条件时，执行步骤S104，控制风力发电机组停机。
作为示例，步骤S103可包括：从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在该用于抑制高频振动的运行模式，或在本次进入该用于抑制高频振动的运行模式预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为进入该用于抑制高频振动的运行模式之前所处的运行模式。
应该理解，所述当前运行模式可为正常运行模式，也可为不同于所述相应的用于抑制高频振动的运行模式的另一用于抑制高频振动的运行模式。其中，正常运行模式即非用于抑制高频振动的运行模式。
作为示例，所述预设条件可包括：在当前第一预设时长内从正常运行模式进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。其中，当前第一预设时长内即以当前时间点为终点的具有第一预设时长的时间段内。
作为另一示例，所述预设条件可包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。应该理解，针对不同特定运行参数可分别设置对应的预设阈值。例如，当所述特定运行参数为目标功率时，对应的预设阈值可设置为额定功率的20%。
应该理解，所述预设条件也可包括其他适当的用于判断是在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制、还是通过停机来进行高频振动抑制的条件。
作为示例，用于抑制高频振动的运行模式可为：相对于当前运行模式降低了所述特定运行参数的参数值的运行模式。
作为示例，用于抑制高频振动的运行模式可包括：第一类型的用于抑制高频振动的运行模式和/或第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式；第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
作为示例，考虑到发电机基波二倍频振动、发电机定子高阶振动等高频振动成分的特性，所述特定运行参数可包括：目标功率和/或额定转速。例如，考虑到高频振动成分的激发程度与发电机的电流密切相关，因此，根据本发明的示例性实施例，可通过降低发电机的电流的方式来抑制高频振动成分的激发，例如，可通过降功率运行的方式来抑制其激发。
作为示例，所述特定运行参数的预设参数值可通过下述方式获取：确定能够接受的高频振动成分的振动幅值；并基于所述特定运行参数的不同参数值与高频振动成分的振动幅值之间的对应关系，将与确定的振动幅值对应的参数值作为所述预设参数值。
例如，当所述特定运行参数为目标功率时，可预先基于测试数据获取不同目标功率值与发电机基波二倍频振动的振动幅值之间的对应关系，即，不同目标功率值时发电机基波二倍频的振动幅值。例如，可确定能够接受的发电机基波二倍频振动的振动幅值（例如，可由工作人员根据具体情况和实际需求预先指定），并将与该振动幅值对应的目标功率值作为所述预设参数值；或者，可将与该振动幅值除以一个安全系数（例如，1.1）后得到的振动幅值对应的目标功率值作为所述预设参数值；或者，可将与该振动幅值对应的目标功率值除以一个安全系数后得到的功率值作为所述预设参数值。其中，安全系数可由工作人员据具体情况和实际需求来预先设置。
例如，当所述特定运行参数为额定转速时，可预先基于测试数据获取在一个固定的目标功率值（例如，额定功率或额定功率附近的功率值）下，不同额定转速值与发电机基波二倍频振动的振动幅值之间的对应关系。例如，可确定能够接受的发电机基波二倍频振动的振动幅值，并将与该振动幅值对应的额定转速值作为所述预设参数值；或者，可将与该振动幅值除以一个安全系数后得到的振动幅值对应的额定转速值作为所述预设参数值；或者，可将与该振动幅值对应的额定转速值除以一个安全系数后得到的转速值作为所述预设参数值。
作为示例，当所述预设条件为：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数时，步骤S103可包括：从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在本次进入该用于抑制高频振动的运行模式第二预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为进入该用于抑制高频振动的运行模式之前所处的正常运行模式。
具体说来，当识别到风力发电机组存在高频振动异常，且在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第一预设次数时，可从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式；如果在恢复为之前所处的正常运行模式之后，仍识别到风力发电机组存在高频振动异常（即，之前处于用于抑制高频振动的运行模式未能很好地抑制高频振动异常），且在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第一预设次数，则再次从当前正常运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，如此循环，直至高频振动得到很好的抑制使得识别到风力发电机组不存在高频振动异常，停止进入用于抑制高频振动的运行模式；或者，直至在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数，控制风力发电机组停机。下面将结合图2来描述该示例的具体示例性实施例。
作为示例，当所述预设条件为：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值时，步骤S103可包括：从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在该用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数，则在本次进入该用于抑制高频振动的运行模式第四预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为进入该用于抑制高频振动的运行模式之前所处的运行模式。
具体说来，当识别到风力发电机组存在高频振动异常，且将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数未低于预设阈值时，可从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数（即，从正常运行模式或另一用于抑制高频振动的运行模式切换到该用于抑制高频振动的运行模式的次数过多），则保持在该用于抑制高频振动的运行模式；否则，在第四预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式。当保持在该用于抑制高频振动的运行模式或恢复为之前所处的运行模式之后，仍识别到风力发电机组存在高频振动异常（即，之前处于用于抑制高频振动的运行模式未能很好地抑制高频振动异常），且将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数未低于预设阈值，则进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在所述用于抑制高频振动的运行模式或在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，如此循环，直至高频振动得到很好的抑制使得识别到风力发电机组不存在高频振动异常，停止再次进入用于抑制高频振动的运行模式；或者，直至将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值时，控制风力发电机组停机。下面将结合图3和图4来描述该示例的具体示例性实施例。
根据本发明的示例性实施例，一方面，在风力发电机组的运行过程中，可实时识别高频振动是否存在异常，并实时进行抑制，以避免高频振动成分异常对风力发电机组的安全运行造成威胁、对风力发电机组造成损坏；另一方面，能够自动判断是通过在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制，还是通过停机切出来进行高频振动抑制，以实现先在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制，当在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的抑制效果无法到预期效果且切换运行模式的次数过多时，执行停机切出保护，从而能够在智能保护风力发电机组的基础上，尽量减小对发电量和运行稳定性的影响，为确保机组特别是大功率机组、海上机组安全稳定运行提供了有力支撑。
图2示出根据本发明的第二示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图。
参照图2，在步骤S201，在风力发电机组的运行过程中，识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
当在步骤S201识别到风力发电机组存在高频振动异常时，执行步骤S202，确定在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数是否超过第一预设次数。
当在步骤S202确定在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第一预设次数时，执行步骤S203，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，即，将所述特定运行参数的参数值设置为所述预设参数值。
在步骤S204，在本次进入该用于抑制高频振动的运行模式第二预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，即，将所述特定运行参数的参数值恢复为进入该用于抑制高频振动的运行模式之前所述特定运行参数的参数值。
当在步骤S202确定在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数，执行步骤S205，控制风力发电机组停机。
根据本发明的示例性实施例，先在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制，以在抑制高频振动的同时减少对发电量的影响；当在运行风力发电机组的同时进行多次高频振动抑制也无法很好地抑制高频振动异常，则通过停机来抑制高频振动异常，以避免机组损伤，并且，能够避免机组在用于抑制高频振动的运行模式和正常运行模式之间频繁来回切换，以保证机组运行的稳定性。
图3示出根据本发明的第三示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图。
参照图3，在步骤S301，在风力发电机组的运行过程中，识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
当在步骤S301识别到风力发电机组存在高频振动异常时，执行步骤S302，确定将要进入的用于抑制高频振动的运行模式（即，在步骤S303所进入的用于抑制高频振动的运行模式）的特定运行参数是否低于预设阈值。
当在步骤S302确定将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数未低于预设阈值，执行步骤S303，从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，即，按照预设比例降低所述特定运行参数当前的参数值。
在步骤S303之后，执行步骤S304，判断在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式的次数是否超过第二预设次数。
当在步骤S304确定在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数时，执行步骤S305，保持在该用于抑制高频振动的运行模式，即，将特定运行参数的参数值保持在当前降低到的参数值。
当在步骤S304确定在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数时，执行步骤S306，在本次进入该用于抑制高频振动的运行模式第四预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式。
当在步骤S302确定将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值时，执行步骤S307，控制风力发电机组停机。
根据本发明的示例性实施例，当所述特定运行参数为目标功率时，当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，按照预设比例降低当前的目标功率值（例如，所述预设比例为50%，如果当前的目标功率值为6MW，则将目标功率值降低为3MW）并运行一段时间，然后恢复为正常运行模式，如果风力发电机组仍然存在高频振动异常，则再次将目标功率值从6MW降低为3MW并运行一段时间，如果在当前第三预设时长内将目标功率值从6MW降低为3MW的次数超过第二预设次数，则保持在目标功率值为3MW的运行模式下，在这种情况下，如果识别到仍存在高频振动异常，则将目标功率值从3MW降低为1.5MW并运行一段时间，然后恢复为目标功率值为3MW的运行模式，如果在当前第三预设时长内将目标功率值从3MW降低为1.5MW的次数超过第二预设次数，则保持在目标功率值为1.5MW的运行模式下，在这种情况下，如果识别到仍存在高频振动异常，由于接下来需要进入的运行模式的目标功率值为0.75MW（即，1.5MW的50%），而0.75MW已低于预设阈值，因此，不再进入下一阶段的降功率运行模式，直接控制风力发电机组停机切出。
本发明的示例性实施例通过分级降功率运行，使得一个阶段的降功率运行模式没有很好地抑制高频振动、高频振动仍然异常时，可进入下一个阶段的降功率运行模式，以更好地抑制高频振动。
图4示出根据本发明的第四示例性实施例的风力发电机组的保护方法的流程图。
参照图4，在步骤S401，在风力发电机组的运行过程中，识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
当在步骤S401识别到风力发电机组存在高频振动异常时，执行步骤S402，确定将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数是否低于预设阈值。
当在步骤S402确定将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数未低于预设阈值时，执行步骤S403，确定是否已在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。
当在步骤S403确定在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数时，执行步骤S404，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式。
在步骤S404之后，执行步骤S405，在本次进入该用于抑制高频振动的运行模式第二预设时长之后，从该用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式。
当在步骤S403确定已在预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数时，执行步骤S406，从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式。
换言之，在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数之前，从当前正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式；一旦在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数之后，才开始从当前运行模式进入第二类型的用于抑制高频振动的运行模式。
在步骤S406之后，执行步骤S407，判断在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该第二类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数是否超过第二预设次数。
当在步骤S407确定在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该第二类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数时，执行步骤S408，保持在该第二类型的用于抑制高频振动的运行模式。
当在步骤S407确定在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入该第二类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数时，执行步骤S409，在本次进入该第二类型的用于抑制高频振动的运行模式第四预设时长之后，从该第二类型的用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式。
当在步骤S402确定将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值时，执行步骤S410，控制风力发电机组停机。
根据本发明的示例性实施例，当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，可先通过进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式来抑制高频振动，当在一定时长内，反复进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数达到阈值后，且高频振动仍异常时，开始进入第二类型的用于抑制高频振动的运行模式来抑制高频振动。
图5示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的保护设备的框图。
如图5所示，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的保护设备包括：识别单元10、确定单元20、高频振动抑制单元30以及停机控制单元40。
具体说来，识别单元10用于在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
这里，风力发电机组存在高频振动异常可指：风力发电机组的高频振动较为剧烈（例如，振动幅值超过一定阈值、振动加速度超过一定阈值、振动速度超过一定阈值）。例如，风力发电机组存在高频振动异常可指：风力发电机组的机舱沿指定方向的高频振动较为剧烈，所述指定方向可为机舱的轴向和/或机舱的侧向。
作为示例，所述高频振动可包括但不限于以下振动类型：发电机基波二倍频振动、发电机定子高阶振动。
应该理解，识别单元10可通过各种适当的方式来识别风力发电机组是否存在高频振动异常。
确定单元20用于当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件。
高频振动抑制单元30用于当确定单元20确定运行状态不满足所述预设条件时，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制。
停机控制单元40用于当确定单元20确定运行状态满足所述预设条件时，控制风力发电机组停机。
作为示例，高频振动抑制单元30可从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在所述用于抑制高频振动的运行模式，或在预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式。
作为示例，所述预设条件可包括：在当前第一预设时长内从正常运行模式进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。其中，当前第一预设时长内即以当前时间点为终点的具有第一预设时长的时间段内。
作为另一示例，所述预设条件可包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。应该理解，针对不同特定运行参数可分别设置对应的预设阈值。例如，当所述特定运行参数为目标功率时，对应的预设阈值可设置为额定功率的20%。
作为示例，用于抑制高频振动的运行模式可为：相对于当前运行模式降低了所述特定运行参数的参数值的运行模式。
作为示例，用于抑制高频振动的运行模式可包括：第一类型的用于抑制高频振动的运行模式和/或第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式；第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
作为示例，考虑到发电机基波二倍频振动、发电机定子高阶振动等高频振动成分的特性，所述特定运行参数可包括：目标功率和/或额定转速。例如，考虑到高频振动成分的激发程度与发电机的电流密切相关，因此，根据本发明的示例性实施例，可通过降低发电机的电流的方式来抑制高频振动成分的激发，例如，可通过降功率运行的方式来抑制其激发。
作为示例，所述特定运行参数的预设参数值可通过下述方式获取：确定能够接受的高频振动成分的振动幅值；并基于所述特定运行参数的不同参数值与高频振动成分的振动幅值之间的对应关系，将与确定的振动幅值对应的参数值作为所述预设参数值。
作为示例，高频振动抑制单元30可从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。
进一步地，作为示例，高频振动抑制单元30可从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
作为另一示例，高频振动抑制单元30可从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；否则，在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，其中，所述预设条件包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
进一步地，作为示例，高频振动抑制单元30可从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数，则在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，其中，第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
进一步地，作为示例，高频振动抑制单元30还可在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数之前，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，其中，一旦在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数之后，高频振动抑制单元30才开始从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的保护设备的具体实现方式可参照结合图1至图4描述的相关具体实现方式来实现，在此不再赘述。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的保护设备中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）来实现各个单元。
本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的风力发电机组的保护方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波（诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输）。
根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的保护设备包括：处理器（未示出）和存储器（未示出），其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的风力发电机组的保护方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (18)

1.一种风力发电机组的保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：
在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常；
当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件；
当确定所述运行状态不满足所述预设条件时，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制；
当确定所述运行状态满足所述预设条件时，控制风力发电机组停机，
其中，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在所述用于抑制高频振动的运行模式，或在预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式；
其中，所述相应的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式降低了特定运行参数的参数值的运行模式；
其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数、或将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，
在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，
其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。
3.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，
在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；否则，在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，
其中，所述预设条件包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
4.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，所述特定运行参数包括：目标功率和/或额定转速。
5.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：
从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式；
在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，
其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
6.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤包括：
从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式；
如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；
如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数，则在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，
其中，第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
7.根据权利要求6所述的保护方法，其特征在于，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制的步骤还包括：
在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数之前，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，
其中，一旦在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数之后，才开始从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，
其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
8.根据权利要求5或7所述的保护方法，其特征在于，
所述预设参数值通过下述方式获取：确定能够接受的高频振动成分的振动幅值；并基于所述特定运行参数的不同参数值与高频振动成分的振动幅值之间的对应关系，将与确定的振动幅值对应的参数值作为所述预设参数值。
9.一种风力发电机组的保护设备，其特征在于，所述保护设备包括：
识别单元，在风力发电机组的运行过程中，实时识别风力发电机组是否存在高频振动异常；
确定单元，当识别到风力发电机组存在高频振动异常时，确定风力发电机组的运行状态是否满足预设条件；
高频振动抑制单元，当确定所述运行状态不满足所述预设条件时，在运行风力发电机组的同时进行高频振动抑制；
停机控制单元，当确定所述运行状态满足所述预设条件时，控制风力发电机组停机，
其中，高频振动抑制单元从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并保持在所述用于抑制高频振动的运行模式，或在预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式；
其中，所述相应的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式降低了特定运行参数的参数值的运行模式；
其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数、或将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
10.根据权利要求9所述的保护设备，其特征在于，高频振动抑制单元从当前正常运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，
其中，所述预设条件包括：在当前第一预设时长内进入用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数。
11.根据权利要求9所述的保护设备，其特征在于，高频振动抑制单元从当前运行模式进入相应的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；否则，在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，
其中，所述预设条件包括：将要进入的用于抑制高频振动的运行模式的特定运行参数低于预设阈值。
12.根据权利要求9所述的保护设备，其特征在于，所述特定运行参数包括：目标功率和/或额定转速。
13.根据权利要求9所述的保护设备，其特征在于，高频振动抑制单元从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，
其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
14.根据权利要求9所述的保护设备，其特征在于，高频振动抑制单元从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式；并且如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第二预设次数，则保持在所述用于抑制高频振动的运行模式；如果在当前第三预设时长内从所述当前运行模式进入所述用于抑制高频振动的运行模式的次数未超过第二预设次数，则在第四预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的运行模式，
其中，第二类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前运行模式，所述特定运行参数的参数值降低了预设比例的运行模式。
15.根据权利要求14所述的保护设备，其特征在于，高频振动抑制单元还在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数始终未超过第一预设次数之前，从当前正常运行模式进入相应的第一类型的用于抑制高频振动的运行模式，并在第二预设时长之后，从所述用于抑制高频振动的运行模式恢复为之前所处的正常运行模式，
其中，一旦在第一预设时长内从正常运行模式进入第一类型的用于抑制高频振动的运行模式的次数超过第一预设次数之后，高频振动抑制单元才开始从当前运行模式进入相应的第二类型的用于抑制高频振动的运行模式，
其中，第一类型的用于抑制高频振动的运行模式为：相对于当前正常运行模式，所述特定运行参数的参数值被降低为预设参数值的运行模式。
16.根据权利要求13或15所述的保护设备，其特征在于，
所述预设参数值通过下述方式获取：确定能够接受的高频振动成分的振动幅值；并基于所述特定运行参数的不同参数值与高频振动成分的振动幅值之间的对应关系，将与确定的振动幅值对应的参数值作为所述预设参数值。
17.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中的任意一项所述的风力发电机组的保护方法。
18.一种风力发电机组的保护设备，其特征在于，所述保护设备包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中的任意一项所述的风力发电机组的保护方法。
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