CN114156944A

CN114156944A - 一种高压穿越的控制方法、装置以及介质

Info

Publication number: CN114156944A
Application number: CN202111469931.2A
Authority: CN
Inventors: 潘振东; 何国华; 聂超; 蒲洪年; 黄健; 魏涛; 孙宝会; 雷滔; 程文明; 刘俊
Original assignee: Chongqing Haizhuang Windpower Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Chongqing Haizhuang Windpower Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2022-03-08

Abstract

本申请公开了一种高压穿越的控制方法、装置以及介质，在电网电压超出第一阈值时，切断风电机组的变桨系统与电网的连接，利用备用电源为变桨系统供电，并且在电网电压低于预设条件的情况下，重新导通变桨系统与电网的连接，恢复变桨系统由电网供电。相对于当前技术中，为了使风电机组度过高压穿越而更换器件，浪费了大量资源。采用本技术方案，当电网发生高压穿越时，利用备用电源代替电网为变桨系统供电，在电网恢复正常时再由电网为变桨系统供电，无需更换器件，在使风力发电机组度过高压穿越时，减少了资源的浪费。并且，在电网电压恢复正常时，及时的切换为电网供电，减少备用电源的消耗。

Description

一种高压穿越的控制方法、装置以及介质

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种高压穿越的控制方法、装置以及介质。

背景技术

高压穿越是指当电力系统故障或扰动引起并网点电压升高时，在一定的电压升高范围和时间间隔内，风力发电机组能够保证不脱网连续运行。根据目前的国家政策及地方政策，部分地区的风力发电机组需具备高压穿越能力。然而早期安装的风力发电机组，部分变桨系统的耐压并不满足要求。

为此，当前的解决办法主要是将耐压不足的器件更换为耐压更高的器件，以此度过高压穿越，该方法不仅所需费用较高，而且耗时耗力。

由此可见，如何使风力发电机组通过高压穿越，并且减少资源的浪费是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种高压穿越的控制方法、装置以及介质，用于使风力发电机组通过高压穿越，并且减少资源的浪费。

为解决上述技术问题，本申请提供一种高压穿越的控制方法，该方法包括：

获取电网电压；

判断所述电网电压是否超出第一阈值；

若超出，则切断变桨系统与电网的连接，所述变桨系统由备用电源供电；

在检测到所述电网电压低于预设条件的情况下，导通所述变桨系统与所述电网的连接，所述变桨系统由所述电网供电。

优选的，所述在检测到所述电网电压低于预设条件的情况下，导通所述变桨系统与所述电网的连接包括：

在所述变桨系统由所述备用电源供电的时刻起，第一预设时间之后，判断所述电网电压是否小于第二阈值，若小于，则导通所述变桨系统与所述电网的连接，所述变桨系统由所述电网供电。

优选的，若所述电网电压不小于所述第二阈值，则还包括：

判断在所述第一预设时间之后，所述电网电压不小于所述第二阈值的时刻起，第二预设时间之后，所述电网电压是否大于第三阈值，若大于，则控制风力发电机组停机，所述变桨系统依靠所述后备电源将桨叶转至目标位置后，所述变桨系统停止工作。

优选的，若所述电网电压不大于所述第三阈值，则导通所述变桨系统与所述电网的连接，所述变桨系统由所述电网供电。

优选的，所述导通所述变桨系统与所述电网的连接包括：

若在所述电网电压小于所述第二阈值的时刻起，连续第三预设时间之内的所述电网电压均小于所述第二阈值，则导通所述变桨系统与所述电网的连接。

优选的，还包括：

若在所述第三预设时间之内的所述电网电压存在不小于所述第二阈值的电压，则记录所述电压。

优选的，在所述控制风力发电机组停机的步骤之后，还包括：

发出报警信号。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种高压穿越的控制装置，该装置包括：

获取模块，用于获取电网电压；

判断模块，用于判断所述电网电压是否超出第一阈值；

切换模块，用于若超出，则切断变桨系统与电网的连接，所述变桨系统由备用电源供电；

导通模块，用于在检测到所述电网电压低于预设条件的情况下，导通所述变桨系统与所述电网的连接，所述变桨系统由所述电网供电。

为解决上述技术问题，本申请还提供另一种高压穿越的控制装置，该装置包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述的高压穿越的控制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的高压穿越的控制方法的步骤。

本申请所提供的高压穿越的控制方法，在电网电压超出第一阈值时，切断风电机组的变桨系统与电网的连接，利用备用电源为变桨系统供电，并且在电网电压低于预设条件的情况下，重新导通变桨系统与电网的连接，恢复变桨系统由电网供电。相对于当前技术中，为了使风电机组度过高压穿越而更换器件，浪费了大量资源。采用本技术方案，当电网发生高压穿越时，利用备用电源代替电网为变桨系统供电，在电网恢复正常时再由电网为变桨系统供电，无需更换器件，在使风力发电机组度过高压穿越时，减少了资源的浪费。并且，在电网电压恢复正常时，及时的切换为电网供电，减少备用电源的消耗。

此外，本申请所提供的高压穿越的控制装置以及介质，有上述的高压穿越的控制方法相对应，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种高压穿越的控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种高压穿越的控制装置的结构图；

图3为本申请实施例提供的另一种高压穿越的控制装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

变桨系统作为风电机组的控制系统的核心部分之一，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。稳定的变桨控制已成为当前大型风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。变桨控制技术简单来说，就是通过调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制风轮捕获的气动转矩和气动功率。变桨机构控制叶片相对于旋转平面的位置角度，使风机在低风速时即可获得电能，在风速大于额定风速时截获到固定大小的风能。

变桨控制方式一般可以分为两种，一种是电机执行机构，另一种是液压执行机构。

电机执行机构利用电动机对桨叶进行单独控制，由于其机构紧凑，可靠，没有液压执行机构那样传动结构相对复杂，存在非线性，泄漏、卡涩时有发生，所以也得到许多生产厂家的青睐。但其动态特性相对较差，有较大的惯性，特别是对于大功率风力机。而且电机本身如果连续频繁地调节桨叶，将产生过量的热负荷使电机损坏。液压执行机构通过液压系统推动桨叶转动，改变桨叶节距角。该机构以其响应频率快、扭矩大、便于集中布置和集成化等优点在目前的变桨距机构中占有主要的地位，特别适合于大型风力机的场合。

本申请的核心是提供一种高压穿越的控制方法、装置以及介质，用于使风力发电机组通过高压穿越，并且减少资源的浪费。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种高压穿越的控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

S10：获取电网电压。

在具体实施中，电网电压会因电网负载出现了较大的增加或减少而引起波动。例如在用电高峰时会造成电网电压的减少。

S11：判断电网电压是否超出第一阈值，若超出，则进入步骤S12。

在步骤S11中，第一阈值为风力发电机组发生高压穿越时的电压的临界值，该值应当根据风力发电机组的高压穿越能力决定。通常，在电网电压超出风力发电机组1.15倍额定电压时，即会超出风力发电机组的高压穿越能力所能承受的电压。

S12：切断变桨系统与电网的连接，变桨系统由备用电源供电。

需要说明的是，在具体实施中，风力发电机组的变桨系统由电网供电。同时，为了避免电网的突然断电而导致变桨系统不能及时收桨，进而造成事故，变桨系统通常备有备用电源。当电网断电时，变桨系统自动切换为备用电源供电。

在本实施例中，在电网电压超出第一阈值的情况下，主动切断变桨系统与电网的连接，使变桨系统由备用电源供电，即可阻止风力发电机组因高压而脱网。本实施例提供一种具体的切断变桨系统与电网连接的方法，在风力发电机组的机舱控制柜内增加一个继电器和一个接触器，通过PLC控制继电器，继电器根据PLC的控制驱动接触器闭合或断开，实现变桨系统与电网的连接或断开。具体的，在电网电压超出第一阈值的情况下，PLC发出命令，继电器线圈失电，常开触点断开，接触器线圈失电，主触点断开，电网供电断开。此时，变桨系统由备用电源供电。

S13：在检测到电网电压低于预设条件的情况下，导通变桨系统与电网的连接，变桨系统由电网供电。

在步骤S13中，预设条件指的是电网电压不会使风力发电机组发生高压穿越的电压，通常，其可以是风力发电机组的额定电压，或者暂时略高于风力发电机组的额定电压。在本实施例中，在电网电压低于预设条件时，导通变桨系统与电网的连接，使变桨系统重新由电网供电。具体的，PLC发出命令，继电器线圈得电，常开触点闭合，接触器线圈得电，主触点闭合，变桨系统即可由电网供电。

可以理解的是，在本实施例中，使用备用电源为变桨系统供电，使风力发电机组平稳度过电网的高压期间，避免造成脱网的现象。在电网电压恢复正常时，切换为电网为变桨系统供电，减少了备用电源的损耗。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，在电网电压超出第一阈值时，切断风电机组的变桨系统与电网的连接，利用备用电源为变桨系统供电，并且在电网电压低于预设条件的情况下，重新导通变桨系统与电网的连接，恢复变桨系统由电网供电。相对于当前技术中，为了使风电机组度过高压穿越而更换器件，浪费了大量资源。采用本技术方案，当电网发生高压穿越时，利用备用电源代替电网为变桨系统供电，在电网恢复正常时再由电网为变桨系统供电，无需更换器件，在使风力发电机组度过高压穿越时，减少了资源的浪费。并且，在电网电压恢复正常时，及时的切换为电网供电，减少备用电源的消耗。

在具体实施中，由于电网电压是波动变化的，如果在检测到电网电压超出第一阈值的情况下，立刻检测电网电压是否恢复正常，则会发现电网电压反复的超出第一阈值，此时检测电网电压是否低于预设条件不具备实际意义，反而造成了资源的浪费。

因此，为了避免电网电压的波动造成的影响，在上述实施例的基础上，在本实施例中，在检测到电网电压低于预设条件的情况下，导通变桨系统与电网的连接包括：

在变桨系统由备用电源供电的时刻起，第一预设时间之后，判断电网电压是否小于第二阈值，若小于，则导通变桨系统与电网的连接，变桨系统由电网供电。

在本实施例中，第二阈值可以设置为风力发电机组的额定电压，在变桨系统由备用电源供电的时刻起，经过第一预设时间之后的电网电压小于第二阈值，很大程度上表明电网电压已经恢复了正常，并且，由于经过一段时间，也避免了电网电压波动回第一阈值的可能。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，在变桨系统由备用电源供电的时刻起，在第一预设时间之后，再判断电网电压是否小于第二阈值，避免了由于电网电压的波动而导致变桨系统与电网反复连接与断开的情况。

在具体实施中，如果电网电压迟迟不能恢复正常，即不能恢复至风力发电机组的额定电压值，可能是风力发电机组发生了故障，此时应当停止风力发电机组的工作，在桨叶转至安全位置后对风力发电机组进行故障检修。

因此，在上述实施例的基础上，在本实施例中，若电网电压不小于第二阈值，则还包括：

在本实施例中，在第一预设时间之后，电网电压仍不小于第二阈值，说明风力发电机组仍不能以额定电压进行工作。在该时刻起，如果在第二预设时间之后，电网电压大于第三阈值，说明有可能是风力发电机组出现了故障。其中，可以理解的是，第三阈值是大于第二阈值的电压值，通常，可以将其设置为1.1倍的额定电压值。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，在电网电压迟迟不能恢复正常时，停止风力发电机组的工作，防止因为风力发电机组的故障造成更大的事故。

在某些特定情况下，风力发电机组允许在电网电压略微超出额定电压的环境下工作。因此，在上述实施例的基础上，在本实施例中，若电网电压不大于第三阈值，则导通变桨系统与电网的连接，变桨系统由电网供电。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，允许风力发电机组在电网电压略微超出额定电压的环境下工作，在电网电压不大于第三阈值时，导通变桨系统与电网的连接，使变桨系统由电网供电。

在具体实施中，有时电网电压会在额定电压值附近波动，如果在检测到电网电压小于第二阈值的情况下，立刻导通变桨系统与电网的连接，则会发现之后的电网电压又重新超出了第二阈值，使得风力发电机组不能以额定电压工作。有时甚至可能超出第一阈值，需要再次断开变桨系统与电网的连接。反复的执行本操作会损害风力发电机组的相关器件。

因此，在上述实施例的基础上，在本实施例中，导通变桨系统与电网的连接包括：

若在电网电压小于第二阈值的时刻起，连续第三预设时间之内的电网电压均小于第二阈值，则导通变桨系统与电网的连接。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，在电网电压小于第二阈值时，不急于恢复变桨系统与电网的连接，而是在电网电压小于第二阈值的时刻起，连续第三预设时间之内的电网电压均小于第二阈值，导通变桨系统与电网的连接。避免了由于电网电压的波动而导致风力发电机组的损坏。

有时电网电压并不能在连续的第三预设时间之内均小于第二阈值，会存在个别跳变的值，有些电压值并不会影响风力发电机组的工作。

因此，本申请实施例提供的高压穿越的控制方法还包括：

若在第三预设时间之内的电网电压存在不小于第二阈值的电压，则记录电压。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，将在第三预设时间之内，不小于第二阈值的电网电压进行记录，以便于后续判断该电压是否影响风力发电机组的工作，是否允许恢复变桨系统与电网的连接。

在上述实施例中，在电网电压大于第三阈值的情况下，使风力发电机组停止工作，并在变桨系统通过备用电源将桨叶转至目标位置后，使变桨系统停止工作，防止因为风力发电机组的故障而造成更大的事故。

在本实施例中，在控制风力发电机组停机的步骤之后，还包括：

发出报警信号。

可以理解的是，本实施例中的报警信号用于提醒技术人员，需要对风力发电机组进行故障检测。在具体实施中，风力发电机组的处理器可以与指示灯、警报器等报警装置连接，在控制风力发电机组停机后，将报警信号传输给报警装置，以及时、醒目的方式提示技术人员。

本申请实施例提供的高压穿越的控制方法，在控制风力发电机组停机后发出报警信号，提示技术人员进行风力发电机组的故障检测，保障风力发电机组后续任务的进行。

在上述实施例中，对于高压穿越的控制方法进行了详细描述，本申请还提供高压穿越的控制装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。

图2为本申请实施例提供的一种高压穿越的控制装置的结构图，如图2所示，该装置包括：

获取模块10，用于获取电网电压；

判断模块11，用于判断电网电压是否超出第一阈值；

切换模块12，用于若超出，则切断变桨系统与电网的连接，变桨系统由备用电源供电；

导通模块13，用于在检测到电网电压低于预设条件的情况下，导通变桨系统与电网的连接，变桨系统由电网供电。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请实施例提供的高压穿越的控制装置，在电网电压超出第一阈值时，切断风电机组的变桨系统与电网的连接，利用备用电源为变桨系统供电，并且在电网电压低于预设条件的情况下，重新导通变桨系统与电网的连接，恢复变桨系统由电网供电。相对于当前技术中，为了使风电机组度过高压穿越而更换器件，浪费了大量资源。采用本技术方案，当电网发生高压穿越时，利用备用电源代替电网为变桨系统供电，在电网恢复正常时再由电网为变桨系统供电，无需更换器件，在使风力发电机组度过高压穿越时，减少了资源的浪费。并且，在电网电压恢复正常时，及时的切换为电网供电，减少备用电源的消耗。

图3为本申请实施例提供的另一种高压穿越的控制装置的结构图，如图3所示，该装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例高压穿越的控制方法的步骤。

本实施例提供的高压穿越的控制装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的高压穿越的控制方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于第一阈值、第二阈值、第一预设时间、第二预设时间等。

在一些实施例中，高压穿越的控制装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构并不构成对高压穿越的控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本申请实施例提供的高压穿越的控制装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：获取电网电压；判断电网电压是否超出第一阈值；若超出，则切断变桨系统与电网的连接，变桨系统由备用电源供电；在检测到电网电压低于预设条件的情况下，导通变桨系统与电网的连接，变桨系统由电网供电。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本申请所提供的一种高压穿越的控制方法、装置以及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，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“包括一个……”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。

Claims

1.一种高压穿越的控制方法，其特征在于，包括：

获取电网电压；

判断所述电网电压是否超出第一阈值；

2.根据权利要求1所述的高压穿越的控制方法，其特征在于，所述在检测到所述电网电压低于预设条件的情况下，导通所述变桨系统与所述电网的连接包括：

3.根据权利要求2所述的高压穿越的控制方法，其特征在于，若所述电网电压不小于所述第二阈值，则还包括：

4.根据权利要求3所述的高压穿越的控制方法，其特征在于，若所述电网电压不大于所述第三阈值，则导通所述变桨系统与所述电网的连接，所述变桨系统由所述电网供电。

5.根据权利要求2所述的高压穿越的控制方法，其特征在于，所述导通所述变桨系统与所述电网的连接包括：

6.根据权利要求5所述的高压穿越的控制方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求3述的高压穿越的控制方法，其特征在于，在所述控制风力发电机组停机的步骤之后，还包括：

发出报警信号。

8.一种高压穿越的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取电网电压；

判断模块，用于判断所述电网电压是否超出第一阈值；

9.一种高压穿越的控制装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的高压穿越的控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的高压穿越的控制方法的步骤。