一种风力发电机组叶片结冰软测量方法技术

本发明专利技术涉及一种风力发电机组叶片结冰软测量方法，包括：(a)获取参考风速‑参考功率曲线；(b)若满足检测条件则获取所述机组的运行模式，执行步骤(c)；否则重新执行步骤(a)；(c)根据所述参考风速‑参考功率曲线以及所述运行模式，判断所述机组叶片是否结冰。本发明专利技术实施例，不需要增加额外的硬件设备，实现叶片的结冰检测。

A soft sensing method for wind turbine blade icing

The invention relates to a soft-sensing method for blade icing of wind turbine, which comprises: (a) acquiring a reference wind speed reference power curve; (b) acquiring the operation mode of the wind turbine if the detection condition is satisfied, executing step (c); otherwise re-executing step (a); and (c) according to the reference wind speed reference power curve and the operation. Line mode determines whether the blades of the unit are frozen. The embodiment of the invention does not need additional extra hardware devices to realize the ice detection of blades.

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组叶片结冰软测量方法
本专利技术属于风力发电机组领域，具体涉及一种风力发电机组叶片结冰软测量方法。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量约2.53亿千瓦。近5年来，世界风能市场每年都以40％的速度增长。预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25％。现在，风能发电成本已经下降到1980年的1/5。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。随着电力行业竞争的不断加剧，国内优秀的电力企业越来越重视对行业市场的研究，特别是产业环境的深度研究。我国具备风资源开发潜力的地区主要集中在“三北”地区(东北、西北、华北)以及东南部区域。其中“三北”地区通常冬季气温较低，结冰现象十分严重。目前各整机制造厂商开发的低温型机组其本身的电气部件及机械部件设计能够满足“三北”地区湿冷低温环境要求，但在设计初期未考虑到叶片结冰现象严重性，部分机组不具有叶片加热除冰系统，且机组外部未安装有叶片结冰检测传感器，无法对叶片结冰现象进行检测及加热除冰。湿冷的环境下极易出现叶片结冰现象，结冰现象严重时，一方面引起风力发电机组叶片气动性能的变化，导致叶片过载，叶片覆冰载荷分布不均，导致机组出力性能降低。另一方面，叶片旋转过程中，随着覆冰的黏着力下降，容易出现冰块脱落，造成人身安全的危害。基于叶片结冰对机组运行稳定性、安全性的影响及对人身安全的危害，目前有采用在机舱外部/叶片上安装结冰检测传感器进行叶片结冰检测。考虑到传感器长期暴露在湿冷的空气中，受各种气候环境影响，传感器测量的精准性有待验证。另外在传感器出现故障时，维护人员进行传感器更换难度非常大。因此，提出一种更加准确和可靠的结冰检测方法成为目前研究的热点问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种风力发电机组叶片结冰软测量方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种风力发电机组叶片结冰软测量方法，包括：(a)获取参考风速-参考功率曲线；(b)若满足检测条件则获取所述机组的运行模式，执行步骤(c)；否则重新执行步骤(a)；(c)根据所述参考风速-参考功率曲线以及所述运行模式，判断所述机组叶片是否结冰。在本专利技术的一个实施例中，检测条件包括：所述外部环境温度低于预设结冰检测温度值、所述第一实时风速值高于预设结冰检测风速值、所述机组未触发故障停机并且所述机组的发电机转速值不在塔架共振区转速范围内。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)之前还包括：获取所述机组的外部环境温度、第一实时风速值以及所述机组的发电机转速值。在本专利技术的一个实施例中，所述机组的运行模式分为并网非限功率模式和并网限功率模式。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)包括：若所述机组的运行模式为并网非限功率模式，则根据所述机组实际输出功率值、第二实时风速值对应的所述参考功率值与非限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰；否则若所述机组的运行模式为并网限功率模式，则根据所述机组实际输出功率值，功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰。在本专利技术的一个实施例中，所述机组实际输出功率值、第二实时风速值对应的所述参考功率值与非限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰包括：所述机组实际输出功率值低于第二实时风速值对应的所述参考功率值与所述非限功率模式预设比例阈值的乘积则判断所述机组叶片结冰；否则判断所述机组叶片不结冰。在本专利技术的一个实施例中，所述机组实际输出功率值、功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰包括：所述机组的实际输出功率值低于所述功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与所述限功率模式预设比例阈值的乘积则判断所述机组叶片结冰；否则判断所述机组叶片不结冰。在本专利技术的一个实施例中，所述机组实际输出功率值、功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰包括：当第三实时风速值高于或等于所述功率给定值得出的参考风速值与预设风速偏差之和时，若所述机组的实际输出功率值低于所述功率给定值与限功率模式预设第一比例阈值的乘积，则判断所述机组叶片结冰，其中，所述限功率模式预设第一比例阈值属于所述限功率模式预设比例阈值范围内。在本专利技术的一个实施例中，所述机组实际输出功率值、功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰包括：当所述第三实时风速值小于所述功率给定值得出的参考风速值与预设风速偏差之和，并高于或等于所述功率给定值得出的参考风速值与预设风速偏差之差时，若所述机组的实际输出功率值低于所述功率给定值与限功率模式预设第二比例阈值的乘积，则判断所述机组叶片结冰，其中，所述限功率模式预设第二比例阈值属于所述限功率模式预设比例阈值范围内。在本专利技术的一个实施例中，所述机组实际输出功率值、功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰包括：当所述第三实时风速值小于所述功率给定值得出的参考风速值与预设风速偏差之差时，若所述机组的实际输出功率值低于所述参考功率值与限功率模式预设第三比例阈值的乘积，则判断所述机组叶片结冰，其中，所述限功率模式预设第三比例阈值属于所述限功率模式预设比例阈值范围内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过对已有风力发电机组运行数据的对比分析及控制算法优化，在不增加外部硬件设备的前提下，实现叶片结冰检测；(2)与现有的采用安装叶片结冰传感器的方法相比，具有免维护，降低硬件成本的优点。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种风力发电机组叶片结冰软测量方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种风力发电机组叶片结冰软测量方法的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种风力发电机组叶片结冰软测量方法的流程示意图。一种风力发电机组叶片结冰软测量方法，包括：(a)获取参考风速-参考功率曲线；(b)若满足检测条件则获取所述机组的运行模式，执行步骤(c)；否则重新执行步骤(a)；(c)根据所述参考风速-参考功率曲线以及所述运行模式，判断所述机组叶片是否结冰。本实施例，通过形成参考风速-参考功率曲线，同时根据风力发电机组的运行模式，判断叶片结冰的可能性，在不增加外部硬件设备的前提下，实现了叶片的结冰检测。实施例二请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的另一种风力发电机组叶片结冰软测量方法的流程示意图。本实施例在上述实施例的基础上，重点对风力发电机组叶片结冰的测量方法进行详细描述。具体地，一种风力发电机组叶片结冰软测量方法，包括：(S10)在机组叶片不结冰的情况下，获取参考风速-参考功率曲线；在非限功率模式下，所述机组运行的风速值与其输出功率值一一对应，形成一系列参考风速-参考功率值，并存储在控制系统中。其中运行的风速值为参考风速值，与其对应的输出功率值为参考功率值。优选地，所述控制系统为PLC控制系统。(S11)获取所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组叶片结冰软测量方法，其特征在于，包括：(a)获取参考风速‑参考功率曲线；(b)若满足检测条件则获取所述机组的运行模式，执行步骤(c)；否则重新执行步骤(a)；(c)根据所述参考风速‑参考功率曲线以及所述运行模式，判断所述机组叶片是否结冰。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶片结冰软测量方法，其特征在于，包括：(a)获取参考风速-参考功率曲线；(b)若满足检测条件则获取所述机组的运行模式，执行步骤(c)；否则重新执行步骤(a)；(c)根据所述参考风速-参考功率曲线以及所述运行模式，判断所述机组叶片是否结冰。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测条件包括：所述外部环境温度低于预设结冰检测温度值、所述第一实时风速值高于预设结冰检测风速值、所述机组未触发故障停机并且所述机组的发电机转速值不在塔架共振区转速范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)之前还包括：获取所述机组的外部环境温度、第一实时风速值以及所述机组的发电机转速值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机组的运行模式分为并网非限功率模式和并网限功率模式。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括：若所述机组的运行模式为并网非限功率模式，则根据所述机组实际输出功率值、第二实时风速值对应的所述参考功率值与非限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰；否则若所述机组的运行模式为并网限功率模式，则根据所述机组实际输出功率值、功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机组实际输出功率值、第二实时风速值对应的所述参考功率值与非限功率模式预设比例阈值之间的关系判断是否结冰包括：若所述机组实际输出功率值低于所述第二实时风速值对应的所述参考功率值与所述非限功率模式预设比例阈值的乘积则判断所述机组叶片结冰；否则判断所述机组叶片不结冰。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机组实际输出功率值、功率给定值或第三实时风速值对应的所述参考功率值与限功率模式预设比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕玉轩，
申请(专利权)人：内蒙古久和能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15