风力发电机组控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种风力发电机组控制系统，包括：存储模块，被配置为存储风向变化率与风速值对应关系表；风速仪监测模块，被配置为监测所述风速仪是否故障；数据采集模块，被配置为采集所述风向标的风向值；处理模块，被配置为接收风速仪故障信息，并根据风速仪故障信息时刻之后所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群，计算出所述风向标的风向变化率，再将风向变化率放入与风速值对应关系表中，查得对应的风速值；控制模块，被配置为根据查得的风速值冗余控制所述风力发电机组运行。本发明专利技术还提供一种风力发电机组控制方法。本发明专利技术风力发电机组控制系统和控制方法能够降低机组停机时间，减少发电量损失。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组控制系统和方法
本专利技术涉及一种风电场集群控制系统和方法，尤其涉及一种风力发电机组控制系统和方法。
技术介绍
能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力。然而作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生的能源的储量日趋减少，世界各个国家都在发展风力发电，风力发电作为新能源，已经形成了成熟的规模。随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机组的运行发电量、可利用率等发电性能受到了越来越多的重视。风机主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动对风、自动调速、自动并网、自动脱网、自动解缆及自动记录与监控等重要控制、以及故障保护功能。它对外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统(变频器)，它与监控系统接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成对叶片的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，与变频系统接口实现对有功功率以及无功功率的自动调节。其中，风机的故障保护功能，对风机的安全运行至关重要。故障保护功能是指由于风力发电机组的内部或外部发生故障，或监控的参数超过极限值而出现危险情况，或控制系统失效，风力发电机组不能保持在它的正常运行范围内，则启动安全保护系统，使风力发电机组收桨停机。目前，风力发电机组的故障保护多为单一故障保护，即风力发电机发生某一故障时，主控系统马上控制风机收桨停机，因此而造成一定的停机时间和发电量损失。其中，比较常见的故障之一为风速仪故障。当风速仪发生故障后，机组执行停机，维护人员更换风速仪至少需要2～4小时，如果当前没有风速仪备件，则此台风机要停机1～2周时间，造成更多的停机时间。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种在保证机组安全的前提下，降低机组停机时间，减少发电量损失，提高风电场整体效益的风力发电机组控制系统和方法。一种风力发电机组控制系统，包括：存储模块，被配置为存储风向变化率与风速值对应关系表，其中所述风向变化率为根据风力发电机组的风向标测得的风向值得到，所述风速值是所述风力发电机组的风速仪测得风速值；风速仪监测模块，被配置为监测所述风速仪是否故障，并发送风速仪故障信息；数据采集模块，被配置为采集所述风向标的风向值；处理模块，被配置为接收风速仪故障信息，并根据接收到风速仪故障信息时刻之后所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群，利用风向值群计算出所述风向标的风向变化率，再将风向变化率放入所述存储模块中存储的所述风向变化率与风速值对应关系表中查得对应的风速值；以及，控制模块，被配置为根据查得的风速值冗余控制所述风力发电机组运行。一种风力发电机组控制系统，包括以下步骤:第一控制单元，被配置为根据风速仪测量的风速值及风向标测量的风向值控制风力发电机组运行；存储单元，被配置为存储风向变化率与风速值对应关系表，其中所述风向变化率根据风向标测得的风速值得到，所述风速值是风速仪测得风速值；风速仪监测单元，被配置为监测风速仪是否故障，并发送风速仪故障信息；以及，第二控制单元，被配置为收到所述风速仪监测单元的风速仪故障信息之后定时采集所述风向标的风向值，利用风向值计算得到风向变化率，并将该风向变化率放入所述存储单元中存储的所述风向变化率与风速值对应关系表中查找对应的风速值，根据该风速值冗余控制所述风力发电机组运行。一种风力发电机组控制方法，包括：采集所述风力发电机组的风速仪正常工作时的风速值，及风向标的风向值；利用风向值得到风向变化率，并构建风向变化率与风速值对应关系表并存储；监测所述风速仪是否故障，并发送风速仪故障信息；接收风速仪故障信息之后，继续采集所述风力发电机组的风向标的风向值，并利用此次采集得到的风向值计算得到所述风向标的风向变化率；将每一计算得到风向变化率放入所述风向变化率与风速值对应关系表中查得对应的风速值；以及，根据查得的风速值冗余控制所述风力发电机组运行。与现有技术相比较，本专利技术实施例提供的风力发电机组控制系统和方法，采集的数据只是风向值并且只需要计算风向变化率，不需要对具体风向值大小进行分析，所以易于实现。监测到风速仪发生故障后，开始采集计算风向标风向变化率，并根据之前统计的结果，求出与其对应的风速值，求出风速值后，参照此风速值，进行冗余控制风力发电机组运行，从而减少风力发电机组的停机时间，减少风力发电机组的发电量损失。由于不需要增加额外的检测设备或传感器，只需要风力发电机组现有的风向标就能实现，所以系统成本很低。由于数据统计和数据应用均在同一风力发电机组，所以数据可参考性及利用价值较高。附图说明图1为本专利技术一实施例用的风向标的结构示意图。图2为本专利技术一实施例的风力发电机组控制系统结构示意图。图3为本专利技术另一实施例的风力发电机组控制系统结构示意图。图4为本专利技术一实施例的风力发电机组控制方法的示意性流程图。主要元件符号说明风向标200壳体210主轴220指向杆230风向测量电路240尾翼280平衡锤290风力发电机组控制系统10、100存储模块11数据采集模块12处理模块13控制模块14、128风速仪监测模块15第一控制单元110第一数据采集模块112第一处理模块114存储单元130风速仪监测单元140第二控制单元120第二数据采集模块122第二处理模块124判断模块126如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例提供的风电场集群冗余控制方法。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域或者结构的尺寸。所述实施例的示例在附图中示出，其中相同标号表示相同构件、或具有相同或类似功能的构件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电磁力连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在风力发电机组中，偏航(Yaw)是必不可少的组成系统之一。偏航系统的主要作用有两个。其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机的安全运行。风速仪和风向标是实现风况检测最重要的传感器，其中风速仪的作用是实现风速值的测量，用于检测风速值是否达到启动风速、以及检测风速值是否超过最大切出风速等。而风向标是风力发电机偏航系统中不可缺少的器件，风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机控制回路的处理器中，经过处理器比较处理后能够向偏航电机发出顺时针或逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组控制系统，其特征在于，包括：存储模块，被配置为存储风向变化率与风速值对应关系表，其中所述风向变化率为根据风力发电机组的风向标测得的风向值得到，所述风速值是所述风力发电机组的风速仪测得风速值；风速仪监测模块，被配置为监测所述风速仪是否故障，并发送风速仪故障信息；数据采集模块，被配置为采集所述风向标的风向值；处理模块，被配置为接收风速仪故障信息，并根据接收到风速仪故障信息时刻之后所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群，利用风向值群计算出所述风向标的风向变化率，再将风向变化率放入所述存储模块中，在存储的所述风向变化率与风速值对应关系表中查得对应的风速值；控制模块，被配置为根据查得的风速值冗余控制所述风力发电机组运行。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组控制系统，其特征在于，包括：存储模块，被配置为存储风向变化率与风速值对应关系表，其中所述风向变化率为根据风力发电机组的风向标测得的风向值得到，所述风速值是所述风力发电机组的风速仪测得风速值；风速仪监测模块，被配置为监测所述风速仪是否故障，并发送风速仪故障信息；数据采集模块，被配置为采集所述风向标的风向值；处理模块，被配置为接收风速仪故障信息，并根据接收到风速仪故障信息时刻之后所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群，利用风向值群计算出所述风向标的风向变化率，再将风向变化率放入所述存储模块中，在存储的所述风向变化率与风速值对应关系表中查得对应的风速值；控制模块，被配置为根据查得的风速值冗余控制所述风力发电机组运行。2.如权利要求1所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述风向变化率为两个时间点上测得的风向值之差除以两个时间点的时间差得到数值。3.如权利要求2所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还被配置为采集所述风力发电机组的风速仪正常工作时的风速值。4.如权利要求3所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述处理模块还被配置为利用接收到风速仪故障信息时刻之前所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群，利用风向值群计算出所述风向标的风向变化率。5.如权利要求4所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述处理模块还被配置为利用所述风力发电机组的风速仪正常工作时的风速值以及利用接收到风速仪故障信息时刻之前所述数据采集模块采集得到的风向值群计算得到的所述风向标的风向变化率，风速对风向标的作用力及风力对风向标的风向变化率的影响关系构建所述风向变化率与风速值对应关系表。6.如权利要求5所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述风速对风向标的风力作用力及风力对风向标的风向变化率的影响关系是由风速越大作用在相同风向标上的力越大，风向标的摆动速率也越快的关联关系统计得到。7.如权利要求1所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述控制模块还被配置为接收风速仪故障信息，并在接收风速仪故障信息之后的预定时间内按照风速仪故障之前的风速值控制所述风力发电机组继续运行。8.如权利要求7所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述预定时间为采集一定数量的风向值及计算出所述风向标的风向变化率，再将风向变化率放入所述存储模块中存储的所述风向变化率与风速值对应关系表中查得对应的风速值的时间。9.如权利要求1所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述处理模块根据接收到风速仪故障信息时刻之后所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群时，选取风力发电机组未偏航、或偏航完成的条件下、所述数据采集模块采集得到的风向值中选取预定时间间隔的数个风向值形成风向值群。10.一种风力发电机组控制系统，其特征在于，其包括:第一控制单元，被配置为根据风速仪测量的风速值及风向标测量的风向值控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，李庆江，李莉，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11