一種風電機組低溫快速啟機控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到兆瓦級風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)，具體涉及一種風電機組低溫快速啟動控制方法。
【背景技術】
[0002]我國“三北”地區(qū)風資源豐富，目前全國裝機總容量的76%分布在這一區(qū)域。這些地區(qū)有一個共同特征就是冬季溫度比較低，最低溫度低于一 30°C，低溫問題是這些風電場所面臨的一個共同問題。這種情況下機組的運行工況、零部件的性能、機組的可維護性等方面將發(fā)生變化，可能會造成風力發(fā)電機組超出了設計允許范圍，情況嚴重時甚至會引起嚴重的安全事故。所以低溫條件影響風電機組的出力特性，對整個風電場的安全生產、經濟效益的帶來的影響不容忽視。
[0003]目前提高風機的低溫性能多是在設計、制造方面提高機組的耐低溫能力，例如:選購低溫型元器件、增加機艙密閉性、添加功率加熱器等，這樣增加了機組的裝機成本。
[0004]國家知識產權局于2013年03月27日，公開了一件公開號為CN102996343A，名稱為“風電機組控制方法、裝置及系統(tǒng)”的發(fā)明專利，該發(fā)明專利內容涉及一種風電機組控制方法、裝置及系統(tǒng)。其中方法包括:獲取檢測到的低溫運行參數；根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，則啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括:將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態(tài)；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，則啟動常溫運行模式。
[0005]為了保證風電機組在低溫環(huán)境下增加風電機組的正常運行能力，在總結我司近年來在我國北方風電場的安裝、建設以及維護經驗的基礎上，對某些低溫影響因素進行了初步分析，使我們對設計工藝重新思考。
[0006]一:通過追根求源、數據量化等方式，盡量確保設備能夠更好地適應低溫環(huán)境正常運行；
二:通過對風機控制方法研究，提出一種風電機組空載低轉速的控制方法，在合理的條件下來對風電機組進行控制，達到“預熱風電機組”的目的。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明為兆瓦級雙饋風力發(fā)電機組低溫空載低轉速控制方法，包括齒輪油溫預熱和硬件電路板件及元器件預熱兩種情況，通過對低溫空載低轉速的功能和安全性保護的設計，以達到冬季風電機組在低溫工況下進行“預熱處理”，在保證風電機組安全和穩(wěn)定運行前提的同時，提高風電機組在低溫環(huán)境下快速并網的目的，如圖1所示。
[0008]本發(fā)明技術方案如下:
一種風電機組低溫快速啟機控制方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)啟機后自檢，在風電機組轉速提升階段判斷齒輪油溫的溫度和電路板及元器件的溫度是否復合正常啟機的條件；
(2)當檢測到齒輪油溫大于0°C小于正常工作溫度，同時電路板及元器件的溫度過低無法達到正常啟動條件時，切入到空載低轉速預熱控制狀態(tài)，使風電機組的高速軸轉速在預熱轉速下進行動態(tài)預熱控制，對齒輪油和電路板及元器件進行加溫；
(3 )在切入到空載低轉速預熱控制狀態(tài)之后，系統(tǒng)自動檢測，低溫轉速預熱控制狀態(tài)持續(xù)超過警告時間后，風電機組沒有正常工作的時候，在設備控制屏幕上顯示警告信息；
(4)在切入到空載低轉速預熱控制狀態(tài)之后，系統(tǒng)自動檢測，低溫轉速預熱控制狀態(tài)持續(xù)超過警戒時間后，風電機組沒有正常工作的時候，對風電機組進行停機操作，手動復位；
(5)當檢測到齒輪油溫度大于或等于正常工作溫度，同時電路板及元器件的溫度達到正常啟動條件時，切出空載低轉速預熱控制狀態(tài)，風電機組繼續(xù)進行轉速提升至并網轉速，正常并網發(fā)電。
[0009]步驟(3)所述警告時間為10分鐘。
[0010]步驟(4)所述警戒時間為2小時。
[0011]—種風電機組低溫快速啟機控制方法，其特征在于，還包括以下步驟:
(1)啟機后自檢，在風電機組轉速提升階段判斷齒輪油溫的溫度和電路板及元器件的溫度是否復合正常啟機的條件；
(2)當檢測到齒輪油溫大于0°C小于正常工作溫度，同時電路板及元器件的溫度過低無法達到正常啟動條件時，切入到空載低轉速預熱控制狀態(tài)，使風電機組的高速軸轉速在100rpm/min到600rpm/min之間進行動態(tài)預熱控制，對齒輪油和電路板及元器件進行加溫；
(3 )在切入到空載低轉速預熱控制狀態(tài)之后，系統(tǒng)自動檢測，低溫轉速預熱控制狀態(tài)持續(xù)超過10分鐘后，風電機組沒有正常工作的時候，在設備控制屏幕上顯示警告信息；
(4)在切入到空載低轉速預熱控制狀態(tài)之后，系統(tǒng)自動檢測，低溫轉速預熱控制狀態(tài)持續(xù)超過2小時后，風電機組沒有正常工作的時候，對風電機組進行停機操作，手動復位；
(5)當檢測到齒輪油溫度大于或等于10°C，同時電路板及元器件的溫度達到正常啟動條件時，切出空載低轉速預熱控制狀態(tài)，風電機組繼續(xù)進行轉速提升至并網轉速，正常并網發(fā)電。
[0012]所述空載低轉速預熱控制狀態(tài)的切入需要以下3個條件:
(1)經系統(tǒng)自檢風機無任何故障；
(2)齒輪箱油溫大于空載低轉速預熱啟動的齒輪油溫時，同時小于齒輪油加熱啟動齒輪油溫度；
(3)風電機組30秒內的平均風速大于空載低轉速預熱啟動風速。
[0013]一種風電機組低溫快速啟機控制方法其特征在于還包括:齒輪油溫空載低轉速預熱控制方法和硬件電路板及器件空載低轉速等待控制方法。
[0014]—、齒輪油溫空轉預熱控制方法
寒冷冬季加熱器很難在短時間將齒輪油加熱到正常啟機溫度，根據現場統(tǒng)計來看，齒輪油溫度由-10°C加熱到10°C大約需要28-30個小時。
[0015]a.當齒輪油溫加熱到空轉預熱的啟機溫度時，啟動齒輪油溫空載低轉速預熱控制方法，使齒輪油有一定潤滑的作用下，通過空負荷旋轉摩擦產生的熱量來提高齒輪油的加熱速度；通過旋轉也會使加熱器對齒輪油均勻加熱，提高加熱效率。控制方法具體設計的方案如下:
b.風電機組無故障復位啟機后，進行風機自檢至轉速提升階段，在轉速提升階段判斷此時的齒輪油溫度，若此時齒輪油溫大于0°C小于10°C時，切入到空載低轉速預熱控制方法，使風電機組的高速軸轉速在100rpm/min-600rpm/min左右進行預熱控制；待齒輪油溫度大于或等于10°C時，切出空載低轉速預熱控制，風電機組繼續(xù)進行轉速提升至并網轉速，正常并網發(fā)電。
[0016]c.為了保證風電機組的安全穩(wěn)定性，根據實際情況調整空轉預熱轉速，空載低轉速預設時間長度等參數，在調整參數時，必須了解風電機組塔筒共振區(qū)域，齒輪油特性等這些先決條件，再去調整參數的設定，提高齒輪油的加熱效率。
[0017]d.修改齒輪油過冷的判斷條件，增加空載低轉速預熱超時狀態(tài)碼，低溫空轉超時2小時觸發(fā)，手動復位。
[0018]北方風電場由于室外溫度低(大概-10 °C ~ -30 °C )，導致許多電氣設備在低溫環(huán)境下要通過加熱器對控制板及元器件進行加熱，以保證器件工作溫度區(qū)間的要求，電氣設備加熱分為控制板加熱和元器件加熱，由于板件加熱速度和元器件加熱速度不同，當控制板加熱完成后，風電機組準備并網階段元器件溫度降低，觸發(fā)“出錯”狀態(tài)碼。將該