本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測控制方法。

背景技術(shù)：

1、在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，現(xiàn)有方案中，通常采用安裝硬件葉片結(jié)冰檢測傳感器，或在主控應(yīng)用程序中根據(jù)機(jī)艙外溫度，風(fēng)速，機(jī)組有功功率與理論功率偏差進(jìn)行邏輯判斷。以上兩種葉片結(jié)冰檢測方式，均存在著不同程度的問題：具體來說，由于受風(fēng)機(jī)本身環(huán)境因素的影響，如雨雪天氣，高/低溫，機(jī)組振動等，采用葉片結(jié)冰檢測傳感器的方式存在著易損壞，難于安裝維護(hù)的缺點(diǎn)；而通過機(jī)艙外溫度，風(fēng)速，機(jī)組有功功率與理論功率偏差判斷的軟件測量方式，由于不能準(zhǔn)確判斷風(fēng)機(jī)限功率狀態(tài)，存在著誤報葉片結(jié)冰導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，造成風(fēng)機(jī)發(fā)電量損失的缺點(diǎn)。

2、為此，本申請人希望尋求技術(shù)方案對以上技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測控制方法，可有效識別風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的限功率運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的實(shí)時監(jiān)測，避免機(jī)組處于非限功率運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生葉片結(jié)冰誤報的現(xiàn)象，提高葉片結(jié)冰檢測的準(zhǔn)確率，減少因誤報葉片結(jié)冰停機(jī)引起發(fā)電量損失；同時本發(fā)明提供的方案完全依靠控制程序邏輯判斷完成，無需增加硬件傳感器，無硬件成本增加。

2、為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，至少包括如下操作步驟：

4、s10）、當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時間≥預(yù)設(shè)運(yùn)行時間后，監(jiān)測開始；

5、s20）、判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩偏差值torque_diff是否≥參數(shù)para1，且其持續(xù)時間是否超過參數(shù)para2；

6、s30）、當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩偏差值torque_diff≥參數(shù)para1，且其持續(xù)時間是否超過參數(shù)para2時，進(jìn)入步驟s40）；否則，返回步驟s20）；

7、s40）、判斷實(shí)際槳葉角度actual_pitchangle是否≥參數(shù)para3，且其持續(xù)時間是否超過參數(shù)para4；

8、s50）、當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際槳葉角度actual_pitchangle≥參數(shù)para3，且其持續(xù)時間≥參數(shù)para4時，判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前處于限功率運(yùn)行狀態(tài)；否則，判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未處于限功率運(yùn)行狀態(tài)，然后基于機(jī)艙外溫度、風(fēng)速以及機(jī)組有功功率與理論功率偏差情況對葉片的結(jié)冰狀態(tài)進(jìn)行判斷；

9、其中，所述參數(shù)para1為限功率判斷轉(zhuǎn)矩偏差閾值；所述參數(shù)para2為限功率判斷轉(zhuǎn)矩偏差持續(xù)時間；所述參數(shù)para3為限功率判斷槳葉角度閾值；所述參數(shù)para4為限功率判斷槳葉角度持續(xù)時間。

10、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)運(yùn)行時間為9-15分鐘。

11、優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩偏差值torque_diff=（轉(zhuǎn)矩限值torque_limit–實(shí)際轉(zhuǎn)矩值actual_torque）/轉(zhuǎn)矩限值torque_limit；其中，所述轉(zhuǎn)矩限值torque_limit=控制算法輸出的參考功率值power_ref?*?9550/控制算法輸出的參考轉(zhuǎn)速值generator_speed_ref；所述控制算法是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控的控制程序。

12、優(yōu)選地，所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩值actual_torque以及所述實(shí)際槳葉角度actual_pitchangle均取固定時間內(nèi)的采樣檢測平均值，所述固定時間的范圍優(yōu)選取2-5秒。

13、優(yōu)選地，在所述步驟s50）中，當(dāng)判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前處于限功率運(yùn)行狀態(tài)時，返回步驟s20）。

14、優(yōu)選地，在所述步驟s50）中，基于機(jī)艙外溫度、風(fēng)速以及機(jī)組有功功率與理論功率偏差情況對葉片的結(jié)冰狀態(tài)進(jìn)行判斷的操作步驟包括如下：

15、s51）、當(dāng)機(jī)艙外溫度信號低于參數(shù)para5，且固定周期內(nèi)平均風(fēng)速值大于預(yù)設(shè)平均風(fēng)速時，進(jìn)行葉片結(jié)冰檢測，其中，所述參數(shù)para5為葉片結(jié)冰的溫度值；

16、s52）、當(dāng)發(fā)現(xiàn)滿足下述條件a、條件b中的任意一項(xiàng)時，判定葉片處于結(jié)冰狀態(tài)：

17、a、所述固定周期內(nèi)平均風(fēng)速值大于預(yù)設(shè)平均風(fēng)速且小于參數(shù)para6，同時固定周期內(nèi)有功功率平均值與固定周期內(nèi)理論有功功率平均值之間的偏差超過參數(shù)para7；

18、b、所述固定周期內(nèi)平均風(fēng)速值≥參數(shù)para6，同時固定周期內(nèi)有功功率平均值與固定周期內(nèi)理論有功功率平均值之間的偏差超過參數(shù)para8；

19、其中，所述參數(shù)para6為額定風(fēng)速值；所述參數(shù)para7為葉片結(jié)冰功率偏差閾值1；所述參數(shù)para8為葉片結(jié)冰功率偏差閾值2。

20、優(yōu)選地，所述參數(shù)para5設(shè)為4-6℃；所述預(yù)設(shè)平均風(fēng)速設(shè)為4-8m/s，更優(yōu)選為5-7m/s；所述固定周期為18-22秒。

21、優(yōu)選地，在所述步驟s52）中，所述參數(shù)para7大于所述參數(shù)para8；其中，所述參數(shù)para7優(yōu)選設(shè)為46-55%；所述參數(shù)para8優(yōu)選設(shè)為35-45%。

22、優(yōu)選地，在所述步驟s52）中，所述理論有功功率平均值通過以下方式計算得到：

23、將當(dāng)前風(fēng)速值折算得到標(biāo)準(zhǔn)空氣密度后，按照查表法查詢風(fēng)力發(fā)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的動態(tài)功率曲線，通過線性換算得到所述理論有功功率平均值。

24、優(yōu)選地，所述步驟s52）還包括：

25、當(dāng)發(fā)現(xiàn)滿足下述條件a、條件b中的任意一項(xiàng)后，且其持續(xù)時間超過第一時長，執(zhí)行葉片結(jié)冰報警激活程序；

26、當(dāng)發(fā)現(xiàn)滿足下述條件a、條件b中的任意一項(xiàng)后，且其持續(xù)時間超過第二時長，執(zhí)行葉片結(jié)冰停機(jī)激活程序；

27、所述第一時長優(yōu)選為2.5-3.5分鐘，所述第二時長優(yōu)選為4.5-5.5分鐘。

28、本發(fā)明在基于機(jī)艙外溫度、風(fēng)速以及機(jī)組有功功率與理論功率偏差情況來檢測葉片結(jié)冰的技術(shù)基礎(chǔ)上，引入風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩偏差值以及槳葉角度對比，通過對轉(zhuǎn)矩偏差以及槳葉角度的邏輯判斷，可有效識別風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的限功率運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的實(shí)時監(jiān)測，避免機(jī)組處于非限功率運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生葉片結(jié)冰誤報的現(xiàn)象，提高葉片結(jié)冰檢測的準(zhǔn)確率，減少因誤報葉片結(jié)冰停機(jī)引起發(fā)電量損失；同時本發(fā)明提供的方案完全依靠控制程序邏輯判斷完成，無需增加硬件傳感器，無硬件成本增加。

技術(shù)特征：

1.一種監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，至少包括如下操作步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)運(yùn)行時間為9-15分鐘。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩偏差值torque_diff=（轉(zhuǎn)矩限值torque_limit–實(shí)際轉(zhuǎn)矩值actual_torque）/轉(zhuǎn)矩限值torque_limit；其中，所述轉(zhuǎn)矩限值torque_limit=控制算法輸出的參考功率值power_ref?*?9550/控制算法輸出的參考轉(zhuǎn)速值generator_speed_ref；所述控制算法是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控的控制程序。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩值actual_torque以及所述實(shí)際槳葉角度actual_pitchangle均取固定時間內(nèi)的采樣檢測平均值，所述固定時間的范圍優(yōu)選取2-5秒。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，在所述步驟s50）中，當(dāng)判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前處于限功率運(yùn)行狀態(tài)時，返回步驟s20）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，在所述步驟s50）中，基于機(jī)艙外溫度、風(fēng)速以及機(jī)組有功功率與理論功率偏差情況對葉片的結(jié)冰狀態(tài)進(jìn)行判斷的操作步驟包括如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，所述參數(shù)para5設(shè)為4-6℃；所述預(yù)設(shè)平均風(fēng)速設(shè)為4-8m/s，更優(yōu)選為5-7m/s；所述固定周期為18-22秒。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，在所述步驟s52）中，所述參數(shù)para7大于所述參數(shù)para8；其中，所述參數(shù)para7優(yōu)選設(shè)為46-55%；所述參數(shù)para8優(yōu)選設(shè)為35-45%。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，在所述步驟s52）中，所述理論有功功率平均值通過以下方式計算得到：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的控制方法，其特征在于，所述步驟s52）還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測控制方法，包括如下操作步驟：S10）、當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時間≥預(yù)設(shè)運(yùn)行時間后，監(jiān)測開始；S20）、判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩偏差值是否≥參數(shù)Para1，且其持續(xù)時間是否超過參數(shù)Para2；S30）、當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩偏差值≥參數(shù)Para1，且其持續(xù)時間是否超過參數(shù)Para2時，進(jìn)入步驟S40）；S40）、判斷實(shí)際槳葉角度是否≥參數(shù)Para3，且其持續(xù)時間是否超過參數(shù)Para4；S50）、當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際槳葉角度≥參數(shù)Para3，且其持續(xù)時間≥參數(shù)Para4時，判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前處于限功率運(yùn)行狀態(tài)；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰的實(shí)時監(jiān)測，避免機(jī)組處于非限功率運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生葉片結(jié)冰誤報的現(xiàn)象；同時本發(fā)明無需增加硬件傳感器，無硬件成本增加。

技術(shù)研發(fā)人員：張學(xué)藝,呂玉軒,劉科亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福氏工業(yè)（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28