CN113236485A - 一种风电机组提高风能利用率的控制方法及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风力发电技术领域，涉及一种风电机组提高风能利用率的控制方法及其控制系统。本发明对被判定为已发生卡桨故障的叶片先进行变桨驱动器复位，在卡桨故障未被消除之前再启动变桨驱动器重启，而非直接重启，减少了变桨驱动器的不必要的重启次数，也降低了系统加快老化速度，并提高了风能的利用率。本发明还引入延时性卡桨故障因子，根据当前时间段的变桨状态信息预期未来卡桨故障发生概率，并且也无需直接重启变桨驱动器，进一步减少了重启次数并提高了风能利用率。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，涉及一种风电机组提高风能利用率的控制方法及其控制系统。
背景技术
风力发电机组一般包括轮毂和叶片，叶片通过变桨轴承连接在轮毂上。在风 力发电机组运行时，各叶片的需要调整自身的桨距角，即叶片进行变桨。 在叶片的变桨过程中，变桨控制部件通过控制变桨电机等执行部件来驱动叶片转动来调整自身的桨距角。
现有技术中，通常在监测到变桨驱动器故障，叶片卡死时，直接停机并控制未卡死的叶片顺桨并停机，如公开号为CN110925137A公开了一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法，当出现至少一个叶片卡死时，变流器提供制动扭矩，并使变流器脱网，完成停机操作，但这样降低了风能的利用效率，频繁停机也会导致系统老化速度加快。同时，公开号为CN109707563A的发明专利公开了变桨驱动器重启控制方法、装置及风力发电机组，其公开了当风力发电机组的运行信息符合预设的人员风险可规避条件，则直接由变桨控制器发送重启指令至变桨驱动器，但这样直接重启会增加不必要的变桨驱动器的重启次数，增加了故障发生的概率；同时，仅仅针对当前时刻/当前时期的变桨状态/变桨信息来判定当前叶片是否卡桨，而无法针对未来时间段的预期变桨状态作出变桨故障预测，在未来时间段内发生卡桨故障时，无法第一时间识别并排除故障，从而降低了机组运行安全性，也降低了风能的利用效率。
本发明设计一种风电机组提高风能利用率的控制方法及其控制系统，采用了卡桨的多种评价方法，提高了卡桨识别准确度，同时也引入了延时性卡桨故障因子，根据当前时间段的变桨状态信息预期未来卡桨故障发生概率，并且也无需直接重启变桨驱动器，在重启前先对变桨驱动器复位，进一步减少了重启次数并提高了风能的利用率。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明采用以下技术方案来实现。
一种风电机组提高风能利用率的控制方法，所述风电机组主要包括叶片和变桨系统，所述变桨系统主要包括变桨驱动器和变桨驱动主控系统，包括如下步骤：
叶片卡桨判定：若至少一个叶片的变桨桨距角未落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，则判定为该叶片发生卡桨故障；若所述叶片的变桨桨距角落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，但未落入第二预设瞬时顺桨角度值区间，则判定当前时刻顺桨速度值是否落入第一预设瞬时顺桨速度区间，若所述当前时刻顺桨速度值未落入第一预设瞬时顺桨速度值区间，则判定为当前叶片发生卡桨故障；否则，则判定叶片未发生卡桨；其中，所述第二预设瞬时顺桨角度值区间包含于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间之内，且所述第二预设瞬时顺桨角度值区间小于或等于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间；
叶片卡桨故障排除：若至少一个叶片卡桨，且无至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若复位动作完成后，所述叶片继续卡桨，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若所述复位动作完成后，所述叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若至少一个叶片卡桨，且还有至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令，而同时不对发生延时性卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若所述复位动作完成后，该卡桨的叶片继续卡桨，则由其变桨驱动主控系统向其对应的变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若复位动作完成后，叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若仅有至少一个叶片发生延时性卡桨，则不对该叶片的变桨驱动器发送复位或重启指令，并使其继续正常变桨/顺桨；
其中，所述延时性卡桨指当前时刻叶片处于卡桨状态，同时已完成顺桨/变桨动作，但因为在该顺桨/变桨动作期间受到持续的或断续的不期望阻力或不期望推力而会产生未来时刻的预期卡桨故障；所述叶片处于卡桨状态指该叶片的变桨驱动器发生故障而使该叶片发生卡桨故障。
作为本技术的进一步改进，在叶片卡桨判定步骤中，所述变桨桨距角为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的桨距角；所述当前时刻顺桨速度值为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的瞬时速度。
作为本技术的进一步改进，若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内至少发生一次卡桨故障和一次延时性卡桨，或者两次卡桨故障，则该叶片预期卡桨风险为高；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均发生延时性卡桨，或者仅一次卡桨故障同时无延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为中；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内仅发生一次延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为低；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均未发生卡桨故障和延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为无。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为高时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第一预设平均速度区间，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为中时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第二预设平均速度区间，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令；所述第一预设平均速度区间包含于所述第二预设平均速度区间内，且所述第一预设平均速度区间小于或等于所述第二预设平均速度区间。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为低时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第三预设平均速度区间，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送重启指令；所述第二预设平均速度区间包含于所述第三预设平均速度区间内，且所述第二预设平均速度区间小于或等于所述第三预设平均速度区间。
作为本技术的进一步改进，所述变桨平均速度值落入第一、第二或第三预设平均速度区间，不包括落入上述预设平均速度区间的端点。
为实现上述控制方法，本发明还包括一种风电机组提高风能利用率的控制系统，所述风电机组主要包括叶片和变桨系统，所述变桨系统主要包括变桨驱动器和变桨驱动主控系统，还包括：
叶片卡桨判定装置：若至少一个叶片的变桨桨距角未落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，则判定为该叶片发生卡桨故障；若所述叶片的变桨桨距角落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，但未落入第二预设瞬时顺桨角度值区间，则判定当前时刻顺桨速度值是否落入第一预设瞬时顺桨速度区间，若所述当前时刻顺桨速度值未落入第一预设瞬时顺桨速度值区间，则判定为当前叶片发生卡桨故障；否则，则判定叶片未发生卡桨；其中，所述第二预设瞬时顺桨角度值区间包含于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间之内，且所述第二预设瞬时顺桨角度值区间小于或等于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间；
叶片卡桨故障排除装置：若至少一个叶片卡桨，且无至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若复位动作完成后，所述叶片继续卡桨，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若所述复位动作完成后，所述叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
复位控制机构、重启控制机构：若至少一个叶片卡桨，且还有至少一个叶片发生延时性卡桨，则复位控制机构向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令，而同时不对发生延时性卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若所述复位动作完成后，该卡桨的叶片继续卡桨，则重启控制机构向变桨驱动主控系统发送自动重启指令，使与其对应的变桨驱动器重启，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若复位动作完成后，叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若仅有至少一个叶片发生延时性卡桨，则不对该叶片的变桨驱动器发送复位或重启指令，并使其继续正常变桨/顺桨；
其中，所述延时性卡桨指当前时刻叶片处于卡桨状态，同时已完成顺桨/变桨动作，但因为在该顺桨/变桨动作期间受到持续的或断续的不期望阻力或不期望推力而会产生未来时刻的预期卡桨故障；所述叶片处于卡桨状态指该叶片的变桨驱动器发生故障而使该叶片发生卡桨故障。
作为本技术的进一步改进，在叶片卡桨判定步骤中，所述变桨桨距角为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的桨距角；所述当前时刻顺桨速度值为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的瞬时速度。
作为本技术的进一步改进，若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内至少发生一次卡桨故障和一次延时性卡桨，或者两次卡桨故障，则该叶片预期卡桨风险为高；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均发生延时性卡桨，或者仅一次卡桨故障同时无延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为中；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内仅发生一次延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为低；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均未发生卡桨故障和延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为无；并根据卡桨风险的不同等级，且基于叶片在第三变桨/顺桨周期的平均速度值来判定该叶片是否发生卡桨故障或延时性卡桨，并确定是否对相应叶片的变桨驱动器进行复位或重启。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为高时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第一预设平均速度区间，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为中时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第二预设平均速度区间，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令；所述第一预设平均速度区间包含于所述第二预设平均速度区间内，且所述第一预设平均速度区间小于或等于所述第二预设平均速度区间。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为低时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第三预设平均速度区间，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送重启指令；所述第二预设平均速度区间包含于所述第三预设平均速度区间内，且所述第二预设平均速度区间小于或等于所述第三预设平均速度区间。
作为本技术的进一步改进，所述变桨平均速度值落入第一、第二或第三预设平均速度区间，不包括落入上述预设平均速度区间的端点。
本发明具有如下有益效果：
本发明对被判定为已发生卡桨故障的叶片先进行变桨驱动器复位，在卡桨故障未被消除之前再启动变桨驱动器重启，而非直接重启，由此减少了变桨驱动器的不必要的重启次数，继而降低了系统加快老化速度，并提高了风能的利用率。
本发明还引入延时性卡桨故障因子，根据当前时间段的变桨状态信息预期未来卡桨故障发生概率，根据相应的风险等级来对下一变桨周期进行提前预测与控制介入，使得工作人员可以提前对其进行故障识别与维护，同时提高对未来时间段的变桨动作的重点实时关注与实时检测率，以避免不必要的安全风险。因而基于现有的仅判定顺桨角度来确定卡桨故障，本发明扩大了卡桨识别维度，降低了因无法识别卡桨故障而导致的机组运行安全风险，并且相比于现有的评价方法单一、卡桨识别准确度低、风能利用率不高的问题，本发明提高了卡桨识别准确度，减少不必要的停机维护，也最终增加了功率输出。
附图说明
图1是叶片卡桨判定步骤。
图2是根据不同的叶片预期卡桨风险操作变桨驱动器的重启步骤示意图。
图3是第一、第二、第三预设平均速度区间范围示意图。
具体实施方式
本发明提供如下具体实施方式：
实施方式一：
一种风电机组提高风能利用率的控制方法，所述风电机组主要包括叶片和变桨系统，所述变桨系统主要包括变桨驱动器和变桨驱动主控系统，包括如下步骤：
叶片卡桨判定：若至少一个叶片的变桨桨距角α未落入第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]，即α<α1，或α>α2，则判定为该叶片发生卡桨故障；若所述叶片的变桨桨距角落入第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]，但未落入第二预设瞬时顺桨角度值区间[β1,β2]，即α<β1，或α>β2，则判定当前时刻顺桨速度值v是否落入第一预设瞬时顺桨速度区间[v1,v2]，若所述当前时刻顺桨速度值v未落入第一预设瞬时顺桨速度值区间[v1,v2]，即v<v1或v>v2，则判定为当前叶片发生卡桨故障；否则，则判定叶片未发生卡桨；其中，所述第二预设瞬时顺桨角度值区间[β1,β2]包含于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]之内，且所述第二预设瞬时顺桨角度值区间[β1,β2]小于或等于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]；
叶片卡桨故障排除：若至少一个叶片卡桨，且无至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若复位动作完成后，所述叶片继续卡桨，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若所述复位动作完成后，所述叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若至少一个叶片卡桨，且还有至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令，而同时不对发生延时性卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若所述复位动作完成后，该卡桨的叶片继续卡桨，则由其变桨驱动主控系统向其对应的变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若复位动作完成后，叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若仅有至少一个叶片发生延时性卡桨，则不对该叶片的变桨驱动器发送复位或重启指令，并使其继续正常变桨/顺桨；
其中，所述延时性卡桨指当前时刻叶片处于卡桨状态，同时已完成顺桨/变桨动作，但因为在该顺桨/变桨动作期间受到持续的或断续的不期望阻力或不期望推力而会产生未来时刻的预期卡桨故障；所述叶片处于卡桨状态指该叶片的变桨驱动器发生故障而使该叶片发生卡桨故障。
作为本技术的进一步改进，在叶片卡桨判定步骤中，所述变桨桨距角为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的桨距角；所述当前时刻顺桨速度值为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的瞬时速度。
作为本技术的进一步改进，若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内至少发生一次卡桨故障和一次延时性卡桨，或者两次卡桨故障，则该叶片预期卡桨风险为高；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均发生延时性卡桨，或者仅一次卡桨故障同时无延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为中；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内仅发生一次延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为低；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均未发生卡桨故障和延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为无。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为高时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值v′，若该变桨平均速度值v′未落入第一预设平均速度区间[v1′, v1′′]，即v′<v1′或v′>v1′′，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为中时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值v′，若该变桨平均速度值v′未落入第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令；所述第一预设平均速度区间[v1′, v1′′]包含于所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]内，且所述第一预设平均速度区间[v1′, v1′′]小于或等于所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为低时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值v′，若该变桨平均速度值v′未落入第三预设平均速度区间[v3′, v3′′]，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送重启指令；所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]包含于所述第三预设平均速度区间[v3′, v3′′]内，且所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]小于或等于所述第三预设平均速度区间[v3′, v3′′]。
作为本技术的进一步改进，所述变桨平均速度值落入第一、第二或第三预设平均速度区间，不包括落入上述预设平均速度区间的端点。
为实现上述控制方法，本发明还包括一种风电机组提高风能利用率的控制系统，所述风电机组主要包括叶片和变桨系统，所述变桨系统主要包括变桨驱动器和变桨驱动主控系统，还包括：
叶片卡桨判定装置：若至少一个叶片的变桨桨距角α未落入第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]，即α<α1，或α>α2，则判定为该叶片发生卡桨故障；若所述叶片的变桨桨距角落入第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]，但未落入第二预设瞬时顺桨角度值区间[β1,β2]，即α<β1，或α>β2，则判定当前时刻顺桨速度值v是否落入第一预设瞬时顺桨速度区间[v1,v2]，若所述当前时刻顺桨速度值v未落入第一预设瞬时顺桨速度值区间[v1,v2]，即v<v1或v>v2，则判定为当前叶片发生卡桨故障；否则，则判定叶片未发生卡桨；其中，所述第二预设瞬时顺桨角度值区间[β1,β2]包含于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]之内，且所述第二预设瞬时顺桨角度值区间[β1,β2]小于或等于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间[α1,α2]；
叶片卡桨故障排除装置：若至少一个叶片卡桨，且无至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若复位动作完成后，所述叶片继续卡桨，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若所述复位动作完成后，所述叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
复位控制机构、重启控制机构：若至少一个叶片卡桨，且还有至少一个叶片发生延时性卡桨，则复位控制机构向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令，而同时不对发生延时性卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若所述复位动作完成后，该卡桨的叶片继续卡桨，则重启控制机构向变桨驱动主控系统发送自动重启指令，使与其对应的变桨驱动器重启，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若复位动作完成后，叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若仅有至少一个叶片发生延时性卡桨，则不对该叶片的变桨驱动器发送复位或重启指令，并使其继续正常变桨/顺桨；
其中，所述延时性卡桨指当前时刻叶片处于卡桨状态，同时已完成顺桨/变桨动作，但因为在该顺桨/变桨动作期间受到持续的或断续的不期望阻力或不期望推力而会产生未来时刻的预期卡桨故障；所述叶片处于卡桨状态指该叶片的变桨驱动器发生故障而使该叶片发生卡桨故障。
作为本技术的进一步改进，在叶片卡桨判定步骤中，所述变桨桨距角为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的桨距角；所述当前时刻顺桨速度值为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的瞬时速度。
作为本技术的进一步改进，若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内至少发生一次卡桨故障和一次延时性卡桨，或者两次卡桨故障，则该叶片预期卡桨风险为高；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均发生延时性卡桨，或者仅一次卡桨故障同时无延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为中；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内仅发生一次延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为低；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均未发生卡桨故障和延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为无；并根据卡桨风险的不同等级，且基于叶片在第三变桨/顺桨周期的平均速度值来判定该叶片是否发生卡桨故障或延时性卡桨，并确定是否对相应叶片的变桨驱动器进行复位或重启。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为高时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值v′，若该变桨平均速度值v′未落入第一预设平均速度区间[v1′, v1′′]，即v′<v1′或v′>v1′′，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令。
作为本技术的进一步改进，v1′=0.15m/s，v1′′=0.18m/s。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为中时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值v′，若该变桨平均速度值v′未落入第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令；所述第一预设平均速度区间[v1′, v1′′]包含于所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]内，且所述第一预设平均速度区间[v1′, v1′′]小于或等于所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]。
作为本技术的进一步改进，v2′=0.1m/s，v2′′=0.2m/s。
作为本技术的进一步改进，当所述叶片预期卡桨风险为低时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值v′，若该变桨平均速度值v′未落入第三预设平均速度区间[v3′, v3′′]，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送重启指令；所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]包含于所述第三预设平均速度区间[v3′, v3′′]内，且所述第二预设平均速度区间[v2′, v2′′]小于或等于所述第三预设平均速度区间[v3′, v3′′]。
作为本技术的进一步改进，v3′=0.08m/s，v3′′=0.25m/s。
作为本技术的进一步改进，所述变桨平均速度值落入第一、第二或第三预设平均速度区间，不包括落入上述预设平均速度区间的端点。
作为本技术的进一步改进，本发明设置v3′<v2′<v1′<v1′′<v2′′<v3′′，包括了第一、第二、第三预设平均速度区间，且其范围依次增大，使得对于预期卡桨风险越低的叶片，其重启容度越大，避免了频繁重启导致的系统故障发生率的上升并同时提高了风能的利用效率；而对于预期卡桨风险越高的叶片，其重启容度越小，越容易得到重启指令，如此保证叶片发生卡桨故障时得到及时的故障排除，保证了风电机组的安全运行，同时也避免了风能利用效率的大幅下降。本发明合理运用上述区间范围，同时兼顾了安全运行与风能效率，克服了现有技术中保证安全运行的同时牺牲了风能的利用效率，以及现有技术中保证了风能的利用效率而导致系统运行风险增加。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种风电机组提高风能利用率的控制方法，其特征在于：所述风电机组主要包括叶片和变桨系统，所述变桨系统主要包括变桨驱动器和变桨驱动主控系统，包括如下步骤：
叶片卡桨判定：若至少一个叶片的变桨桨距角未落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，则判定为该叶片发生卡桨故障；若所述叶片的变桨桨距角落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，但未落入第二预设瞬时顺桨角度值区间，则判定当前时刻顺桨速度值是否落入第一预设瞬时顺桨速度区间，若所述当前时刻顺桨速度值未落入第一预设瞬时顺桨速度值区间，则判定为当前叶片发生卡桨故障；否则，则判定叶片未发生卡桨；其中，所述第二预设瞬时顺桨角度值区间包含于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间之内，且所述第二预设瞬时顺桨角度值区间小于或等于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间；
叶片卡桨故障排除：若至少一个叶片卡桨，且无至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若复位动作完成后，所述叶片继续卡桨，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若所述复位动作完成后，所述叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若至少一个叶片卡桨，且还有至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令，而同时不对发生延时性卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若所述复位动作完成后，该卡桨的叶片继续卡桨，则由其变桨驱动主控系统向其对应的变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若复位动作完成后，叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若仅有至少一个叶片发生延时性卡桨，则不对该叶片的变桨驱动器发送复位或重启指令，并使其继续正常变桨/顺桨；
其中，所述延时性卡桨指当前时刻叶片处于卡桨状态，同时已完成顺桨/变桨动作，但因为在该顺桨/变桨动作期间受到持续的或断续的不期望阻力或不期望推力而会产生未来时刻的预期卡桨故障；所述叶片处于卡桨状态指该叶片的变桨驱动器发生故障而使该叶片发生卡桨故障。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在叶片卡桨判定步骤中，所述变桨桨距角为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的桨距角；所述当前时刻顺桨速度值为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的瞬时速度。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内至少发生一次卡桨故障和一次延时性卡桨，或者两次卡桨故障，则该叶片预期卡桨风险为高；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均发生延时性卡桨，或者仅一次卡桨故障同时无延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为中；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内仅发生一次延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为低；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均未发生卡桨故障和延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为无。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当所述叶片预期卡桨风险为高时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第一预设平均速度区间，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当所述叶片预期卡桨风险为中时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第二预设平均速度区间，则由该叶片的变桨驱动主控系统向相应变桨驱动器发送自动重启指令；所述第一预设平均速度区间包含于所述第二预设平均速度区间内，且所述第一预设平均速度区间小于或等于所述第二预设平均速度区间。
6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当所述叶片预期卡桨风险为低时，对该叶片变桨状态进行实时跟踪，在下一变桨周期内获取该叶片的变桨平均速度值，若该变桨平均速度值未落入第三预设平均速度区间，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送重启指令；所述第二预设平均速度区间包含于所述第三预设平均速度区间内，且所述第二预设平均速度区间小于或等于所述第三预设平均速度区间。
7.根据权利要求4-6任一项所述的控制方法，其特征在于：所述变桨平均速度值落入第一、第二或第三预设平均速度区间，不包括落入上述预设平均速度区间的端点。
8.一种风电机组提高风能利用率的控制系统，其特征在于：所述风电机组主要包括叶片和变桨系统，所述变桨系统主要包括变桨驱动器和变桨驱动主控系统，还包括：
叶片卡桨判定装置：若至少一个叶片的变桨桨距角未落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，则判定为该叶片发生卡桨故障；若所述叶片的变桨桨距角落入第一预设瞬时顺桨角度值区间，但未落入第二预设瞬时顺桨角度值区间，则判定当前时刻顺桨速度值是否落入第一预设瞬时顺桨速度区间，若所述当前时刻顺桨速度值未落入第一预设瞬时顺桨速度值区间，则判定为当前叶片发生卡桨故障；否则，则判定叶片未发生卡桨；其中，所述第二预设瞬时顺桨角度值区间包含于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间之内，且所述第二预设瞬时顺桨角度值区间小于或等于所述第一预设瞬时顺桨角度值区间；
叶片卡桨故障排除装置：若至少一个叶片卡桨，且无至少一个叶片发生延时性卡桨，则向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若复位动作完成后，所述叶片继续卡桨，则由变桨驱动主控系统向变桨驱动器发送自动重启指令，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若所述复位动作完成后，所述叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
复位控制机构、重启控制机构：若至少一个叶片卡桨，且还有至少一个叶片发生延时性卡桨，则复位控制机构向发生卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令，而同时不对发生延时性卡桨的叶片的变桨驱动主控系统发送复位指令；若所述复位动作完成后，该卡桨的叶片继续卡桨，则重启控制机构向变桨驱动主控系统发送自动重启指令，使与其对应的变桨驱动器重启，若自动重启失败或者所述叶片继续卡桨，则由风电机组控制系统发送停机信号并手动重启所述变桨驱动器；若复位动作完成后，叶片由卡桨转换为延时性卡桨，则继续正常变桨/顺桨，此时不对所述变桨驱动器发送复位或重启指令；
若仅有至少一个叶片发生延时性卡桨，则不对该叶片的变桨驱动器发送复位或重启指令，并使其继续正常变桨/顺桨；
其中，所述延时性卡桨指当前时刻叶片处于卡桨状态，同时已完成顺桨/变桨动作，但因为在该顺桨/变桨动作期间受到持续的或断续的不期望阻力或不期望推力而会产生未来时刻的预期卡桨故障；所述叶片处于卡桨状态指该叶片的变桨驱动器发生故障而使该叶片发生卡桨故障。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：在叶片卡桨判定步骤中，所述变桨桨距角为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的桨距角；所述当前时刻顺桨速度值为变桨/顺桨动作完成时或者因卡桨而使变桨/顺桨动作中止时的瞬时速度。
10.根据权利要求8或9所述的控制系统，其特征在于：若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内至少发生一次卡桨故障和一次延时性卡桨，或者两次卡桨故障，则该叶片预期卡桨风险为高；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均发生延时性卡桨，或者仅一次卡桨故障同时无延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为中；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内仅发生一次延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为低；若至少一个叶片在当前变桨/顺桨周期以及下一变桨/顺桨周期内均未发生卡桨故障和延时性卡桨，则该叶片预期卡桨风险为无；并根据卡桨风险的不同等级，且基于叶片在第三变桨/顺桨周期的平均速度值来判定该叶片是否发生卡桨故障或延时性卡桨，并确定是否对相应叶片的变桨驱动器进行复位或重启。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221018 Address after: No. 32, Yingjiawu, Limin Village, Lingqiao Town, Fuyang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311418 Patentee after: Hangzhou Tuosheng Construction Engineering Co.,Ltd. Address before: 311400 No. 777, Fukou village, Dayuan Town, Fuyang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee before: Li Xiaocheng |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A control method and control system for improving wind energy utilization of wind turbine Effective date of registration: 20221117 Granted publication date: 20220621 Pledgee: Zhejiang Mintai Commercial Bank Co.,Ltd. Fuyang Jiangnan Small and Micro Enterprise Specialized Sub branch Pledgor: Hangzhou Tuosheng Construction Engineering Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022202 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231113 Granted publication date: 20220621 Pledgee: Zhejiang Mintai Commercial Bank Co.,Ltd. Fuyang Jiangnan Small and Micro Enterprise Specialized Sub branch Pledgor: Hangzhou Tuosheng Construction Engineering Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022202 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |