CN118318100A - 用于保护风力涡轮机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种保护包括监测装置的风力涡轮机的方法。该方法包括：(a)从监测装置接收触发信号，该触发信号指示保护措施将要被应用；(b)开始倒计时并持续预定倒计时时间段，并且启动触发信号评估过程；(c)如果触发信号评估过程在倒计时结束之前确定触发信号无效，则忽略所接收的触发信号；以及(d)如果倒计时结束，则应用由触发信号指示的保护措施。

Description

用于保护风力涡轮机的方法和系统

技术领域

本发明涉及风力涡轮机领域，特别地涉及保护包括监测装置的风力涡轮机的方法。此外，本发明涉及一种用于保护风力涡轮机的系统，并且涉及一种包括这种系统的风力涡轮机。

背景技术

现代风力涡轮机可包括许多保护性监测部件和系统，其通过网络连接与风力涡轮机控制系统和风电场控制系统相互作用和交换数据。因此，这样的部件和系统存在关于网络攻击的潜在风险。因此，依赖于来自这样的部件的确定和信息以例如进入安全模式或关停风力涡轮机的操作不可避免地伴随有由于网络攻击而损失电力生产的风险。特别地，由第三方提供的(即，既不由风力涡轮机制造商也不由风力涡轮机操作者提供的)这种部件和系统在这方面存在重大挑战。然而，由于多种原因，可能非常希望能够在风力涡轮机的保护性监测中依赖于这种第三方部件和系统。

因此，可能需要一种保护风力涡轮机免受与网络攻击有关的上述风险的方法。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种保护包括监测装置的风力涡轮机的方法。该方法包括：(a)从监测装置接收触发信号，该触发信号指示保护措施将要被应用；(b)开始倒计时并持续预定倒计时时间段，并且启动触发信号评估过程；(c)如果触发信号评估过程在倒计时结束之前确定触发信号无效，则忽略所接收的触发信号；以及(d)如果倒计时结束，则应用由触发信号指示的保护措施。

本发明的这个方面基于这样的思想，即，当从监测装置接收到触发信号时开始倒计时时间段，使得触发信号评估过程可以在倒计时时间段期间发生。如果在倒计时时间段结束之前，触发信号评估过程的结果是触发信号无效，则在不应用相应的保护措施的意义上忽略所接收的触发信号。另一方面，如果倒计时时间段结束，例如因为触发信号评估过程没有确定与触发信号相关联的任何问题，则将由触发信号指示的保护措施应用于风力涡轮机的操作。

换句话说，不是通过应用相应的保护措施来立即对所接收的触发信号做出反应，而是在触发信号的接收和保护措施的应用之间插入倒计时时间段，使得可以评估触发信号是有效还是无效。

根据本发明的实施例，预定倒计时时间段是根据所接收的触发信号来确定的。

倒计时时间段的长度可以特别地根据触发信号的明显原因来确定。由此，指示可能对风力涡轮机造成相当大的损害的严重问题的触发信号可以导致比指示较不严重的问题的触发信号更短的倒计时时间段。

换句话说，倒计时时间段被确定为明显问题的紧急性和评估触发信号的有效性所需的时间之间的折衷。

根据本发明的另一实施例，预定倒计时时间段等于或长于预定最小倒计时时间段。

最小倒计时时间段为倒计时时间段设置了全局下限以便防止误用(misuse)。

根据本发明的另一实施例，触发信号评估过程包括执行触发分析算法。

触发分析算法允许自动地(或至少半自动地)评估触发信号是否可信。

根据本发明的另一实施例，触发分析算法包括对在预定时间段期间接收到的触发信号的历史的统计分析。

由此，可以容易且高效地检测例如从某一风力涡轮机的同一个监测装置或者从风电场内的若干个风力涡轮机的对应监测装置发送若干个类似的触发信号的情况。

根据本发明的另一实施例，触发信号评估过程包括向操作者或全局监测中心发送通知。

操作者可以位于风电场处，例如在风电场控制中心中，或者在另一位置处。操作者可以在计算机上或在诸如智能电话的移动装置上接收通知。

一旦得到通知，操作者可例如通过考虑与风力涡轮机、风电场的操作有关的任何其他可用数据和其他触发信号事件来评估触发信号的有效性。操作者可以手动地执行评估。替代地，操作者可以部分或完全依赖于自动评估算法。

全局监测中心可以是监测若干个风力涡轮机和/或若干个风电场的操作的远程实体。

根据本发明的另一实施例，通知包括与触发信号相关联的数据。

该数据可以特别地帮助操作者识别触发信号所源自的监测装置。此外，数据可以包含关于明显错误以及其原因和严重性等的信息。

根据本发明的另一实施例，通知包括与风力涡轮机的操作状态相关联的数据。

换句话说，数据可包含关于风力涡轮机的操作状态的信息，例如多个操作参数值。

根据本发明的另一实施例，确定触发信号无效包括：从操作者接收倒计时中止命令。

如果操作者(或全局监测中心)确定触发信号无效，例如因为所指示的故障看起来不对应于风力涡轮机的其他操作数据，或者因为存在针对网络攻击的其他指示，则操作者(或全局监测中心)发送倒计时中止命令，其导致倒计时的中止，并由此导致触发信号评估过程的中止。

根据本发明的另一实施例，触发信号评估过程包括：响应于从操作者或全局监测中心接收到稍息(snooze)命令而将倒计时延长预定的附加时间量。

如果操作者(或全局监测中心)认为需要更多的时间以便评估触发信号的有效性，则他(它)可以发送稍息命令，从而导致倒计时时间段延长预定的附加时间量。预定的附加时间量可以取决于由触发信号宣称的具体错误以及取决于错误的明显严重性。附加时间量还可以由全局最大值限制，该全局最大值防止倒计时时间段的延长超过特定时间量。

根据本发明的另一实施例，忽略所接收的触发信号包括：中止倒计时。中止倒计时是忽略触发信号的简单方式。然而，其他实施方式也是可能的。

根据本发明的另一实施例，保护措施选自由风力涡轮机的紧急关停、风力涡轮机的正常关停、缩减操作模式和空闲模式组成的组。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于保护风力涡轮机的系统，该系统包括：(a)通信接口，其被配置成与监测装置通信；以及(b)处理单元，其耦合到通信接口并且被配置成执行根据第一方面或上述其实施例的任何一个的方法。

本发明的这个方面总体上基于与上述第一方面相同的构思，并且提供了一种能够通过执行第一方面的方法来保护风力涡轮机的系统。

应当注意，保护系统可以被提供为一个或多个单独的硬件单元或者被提供为功能单元，该功能单元是风力涡轮机控制器的组成部分。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括根据第二方面的系统的风力涡轮机。

本发明的这个方面提供了一种风力涡轮机，其利用根据第二方面的系统来防止无效的触发信号。

注意，已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，已经参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而已经参考装置类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中了解到，除非另外指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征的任何组合，特别是方法类型权利要求的特征和装置类型权利要求的特征的组合，也是本文档的公开内容的一部分。

本发明的上述方面和其他方面从下文描述的实施例的示例中是明显的，并且参考实施例的示例进行解释。下面将参考实施例的示例更详细地描述本发明。然而，明确地注意到，本发明不限于所描述的示例性实施例。

附图说明

图1示出了根据实施例的保护风力涡轮机的方法的功能框图。

图2示出了根据实施例的包括风力涡轮机的风电场。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。注意，在不同的图中，相似或相同的元件具有相同的附图标记或仅在第一位数字不同的附图标记。

图1示出了根据实施例的保护风力涡轮机的方法的功能框图100。风力涡轮机监测装置110发送触发信号115，触发信号115指示诸如立即关停风力涡轮机的保护措施必须被应用。触发信号115由风力涡轮机保护系统120接收，风力涡轮机保护系统120通过如下操作来进行响应：(i)开始倒计时(持续预定倒计时时间段，例如，四小时)；以及(ii)启动触发信号评估过程以便确定触发信号是有效还是无效(例如，由对监测装置的网络攻击引起的)。

预定倒计时时间段可以取决于所接收的触发信号，特别地，其可以取决于由触发信号指示的故障或情况的严重性。此外，为了防止误用，预定倒计时时间段不应小于预定最小倒计时时间段。

触发信号过程包括在系统120中执行触发信号分析算法。触发信号分析算法可以包括触发信号和触发信号历史的统计分析，即，在过去的预定时间段期间从同一个监测装置或其他监测装置接收的触发信号。

触发信号过程还涉及将通知125发送到外部装置130，例如风电场控制器、手持装置、远程监督装置(被一些制造商称为WPS或风力监督器)或全局监测中心。通知通常包含与触发信号和/或与风力涡轮机的操作状态相关联的数据，使得操作者可以评估情况，特别是触发信号的有效性。

操作者和/或触发信号评估算法可以将各种命令140发送到系统120。特别地，如果确定触发信号无效，则可以向系统120发送“取消”命令142。“取消”命令142使系统120中止倒计时和与所接收的触发信号115相关的任何其他处理。如果适用，则相应地更新触发信号历史数据。另一种可能性是，操作者和/或触发信号评估算法发送“稍息”命令144，其指示需要更多时间来充分地评估该情况。取决于触发信号115所暗示的情况的严重性，系统120可以作为响应将倒计时时间段延长特定时间量。

如果倒计时结束，则系统120认为触发信号有效，并且将对应的命令128发送到风力涡轮机控制器150，风力涡轮机控制器150作为响应应用适应触发信号115所需的安全措施(例如，启动风力涡轮机的紧急关停、启动风力涡轮机的正常关停、进入降低功率产生模式或者进入空闲模式)。

应当注意，尽管系统120和风力涡轮机控制器150被示出为分离的单元，但是系统120优选地是在风力涡轮机控制器150内实现的功能单元。系统120可被配置为分离的硬件和/或软件单元，或者被配置为在风力涡轮机控制器150上运行的软件。

图2示出了根据实施例的包括风力涡轮机WTG1、WTG2、WTGn的风电场201。风电场201中的每个风力涡轮机WTG1、WTG2、WTGn包括监测装置210和保护系统220，监测装置210和保护系统220两者都连接到通信网络接口231。可选地，风力涡轮机WTG1、WTG2、WTGn包括另外的监测装置211，如果适用，监测装置211也连接到通信网络接口。监测装置210、211可特别地是用于监测风力涡轮机的各个方面的第三方装置。

风力涡轮机WTG1、WTG2、WTGn的通信网络接口231连接到风电场数据通信网络241。诸如风电场控制器、手持装置、监测设施等的外部装置248通过有线或无线数据连接246连接到风电场数据通信网络241。

在操作中，监测装置210和可选的监测装置211与相应的保护系统220和外部装置248(以及相应的操作者)相互作用，以执行上面结合图1描述的方法。

注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且冠词“一”或“一个”的使用不排除多个。结合不同实施例描述的元件也可以被组合。还应注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种保护包括监测装置的风力涡轮机的方法，所述方法包括：

从所述监测装置接收触发信号，所述触发信号指示保护措施将要被应用；

开始倒计时并持续预定倒计时时间段，并且启动触发信号评估过程；

如果所述触发信号评估过程在所述倒计时结束之前确定所述触发信号无效，则忽略所接收的触发信号，以及

如果所述倒计时结束，则应用由所述触发信号指示的所述保护措施。

2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述预定倒计时时间段是根据所接收的触发信号来确定的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定倒计时时间段等于或长于预定最小倒计时时间段。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述触发信号评估过程包括执行触发分析算法。

5.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述触发分析算法包括在预定时间段期间接收的触发信号的历史的统计分析。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述触发信号评估过程包括向操作者或全局监测中心发送通知。

7.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述通知包括与所述触发信号相关联的数据。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述通知包括与所述风力涡轮机的操作状态相关联的数据。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，确定所述触发信号无效包括：从所述操作者或所述全局监测中心接收倒计时中止命令。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，所述触发信号评估过程包括：响应于从所述操作者或所述全局监测中心接收到稍息命令而将所述倒计时延长预定的附加时间量。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，忽略所接收的触发信号包括：中止所述倒计时。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述保护措施选自由所述风力涡轮机的紧急关停、所述风力涡轮机的正常关停、缩减操作模式和空闲模式组成的组。

13.一种用于保护风力涡轮机的系统，所述系统包括：

通信接口，所述通信接口被配置成与监测装置通信；以及

处理单元，所述处理单元耦合到所述通信接口并且被配置成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

14.一种风力涡轮机，包括根据前一权利要求所述的系统。