一种风电机组桨距角的控制方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组桨距角的控制方法、系统、设备及存储介质，属于风力发电领域，通过检测风向仪测量风向并与预设阈值比较判断是否遭遇了极端风向变化，并通过调度最小桨距角以应对风向急速变化带来的极限载荷。对风向仪测量风向方向正负作为判断，由于负向风向来流时提高最小桨距角会导致机组大部件经历的载荷较正向风向为大，故只对正向来流的风向进行提高最小桨距角的控制来降低极限载荷。相较不区分风向的控制方式，进一步降低机组在极端风向变化时带来的极限载荷。使用判断风速阈值的方式，当前测量风速超过阈值作为首要条件，避免由于风速小但尚未对机组弯矩造成冲击的情况下提高桨距角对机组发电量造成损失的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组桨距角的控制方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于风力发电领域，涉及一种风电机组桨距角的控制方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在国际电工标准IEC61400
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13风力发电机组设计中规定了风力发电机组经历EDC(方向改变的极端大风)叠加ECD(方向改变的极端连续阵风)的阵风，风速及风向都剧烈变化，在此情况下机组的偏航轴承等关键部件承受较大弯矩，有可能经历极限载荷。因此有必要进行机组运行控制策略调整，使机组在极端风况如剧烈风向风速变化的情况下，尽量降低机组载荷。
[0003]针对上述问题，现有技术提出了解决方法，包括：风力发电机组在传统控制方式下正常运行时，当风速达到额定风速附近，将最小桨距角保持在最优桨距角位置，如果此时遭遇较大阵风，因最小桨距角处在最优位置并且无法做出过快的顺桨动作，就会导致机组的塔架推力过大，从而增加了机组的开发成本，或因塔架尺寸过大而无法运输。另外，叶片与塔架之间的净空也会变得很小，易出现叶片扫塔的风险，从而威胁到机组的运行安全。现有技术还提出了一种新的解决方法，具体为：基于检测到的输出功率对风力发电机组的最小桨距角进行动态调整，克服了传统控制方式中额定风速附近最小桨距角处在最优位置不动，而导致塔架推力过大及净空过小的问题，从而降低了风力发电机组的设计成本，同时提高了风力发电机组的运行安全。
[0004]上述方法由于仅靠风力发电机组的输出功率作为判断条件，虽然可以在风速风向剧烈变化条件下提前进行变桨动作，但在正常发电工况下也会进行变桨动作，从而导致发电量损失。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中，仅靠风力发电机组的输出功率作为判断条件导致发电量损失的缺点，本专利技术的目的在于提供一种风电机组桨距角的控制方法、系统、设备及存储介质。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1)获取风电机组的实时测量风速；
[0009]步骤2)获取实时测量风速下的实时风向偏差阈值；
[0010]步骤3)基于预先设定的风速阈值，判断风速阈值与步骤1)中实时测量风速之间的关系，
[0011]当实时测量风速小于等于风速阈值，则风电机组继续运行；
[0012]当实时测量风速大于风速阈值，则继续获取风电机组的实时测量风向；当实时测量风向小于等于0，则风电机组继续运行；当实时测量风向大于0，则判断实时测量风向与步
骤2)中的实时风向偏差阈值之间的关系，
[0013]当实时测量风向小于等于当前风速下的实时风向偏差阈值，则风电机组继续运行；
[0014]当实时测量风向大于当前风速下的实时风向偏差阈值，则将原最小桨距角设置值提高1～3度。
[0015]优选地，步骤1)中，获取实时风电机组的测量风速后，还包括对实时测量风速进行滑动平均。
[0016]优选地，步骤2)中，首先对当前实时测量风速进行滑动平均，利用插值法处理滑动平均后的实时测量风速与预设的风向偏差阈值，得到当前风速下的实时风向偏差阈值。
[0017]优选地，滑动平均中，滑动时间为10
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15s。
[0018]优选地，步骤3)中，最小桨距角是以0.5度每秒为斜率进行提高的。
[0019]一种用于极端风向变化条件下的桨距角控制系统，包括：
[0020]风速获取模块，用于获取风电机组的实时测量风速；
[0021]风向获取模块，用于获取风电机组的实时测量风向；
[0022]数据处理模块，用于接收风速获取模块和风向获取模块传输的数据，并进行处理，得到实时的风向偏差阈值；
[0023]判断模块，用于接收数据处理模块的数据，并判断是否需要调整风电机组的最小桨距角。
[0024]优选地，判断模块包括风速判断单元、风向判断单元和风向偏差判断单元；
[0025]风速判断单元：当实时测量风速小于等于风速阈值，则风电机组继续运行；
[0026]当实时测量风速大于风速阈值，则继续获取风电机组的实时测量风向；
[0027]风向判断单元：当实时测量风向小于等于0，则风电机组继续运行；当实时测量风向大于0，则判断实时测量风向与步骤2)中的实时风向偏差阈值之间的关系，
[0028]风向偏差判断单元：当实时测量风向小于等于当前风速下的实时风向偏差阈值，则风电机组继续运行；当实时测量风向大于当前风速下的实时风向偏差阈值，则将原最小桨距角设置值提高1～3度。
[0029]优选地，判断模块通过PLC控制器对数据处理模块的数据进行判断，并发出指令。
[0030]一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法的步骤。
[0031]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法的步骤。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术公开了一种风电机组桨距角的控制方法，采用机舱风向仪测量的风向作为控制输入，且通过判断测量风向与阈值的关系来进行最小桨距角的调度。采用提高最小桨距角的方式来使机组在极端风况条件下避免机组经历极限载荷。通过检测风向仪测量风向并与预设阈值比较判断是否遭遇了极端风向变化，并通过调度最小桨距角以应对风向急速变化带来的极限载荷。相较传统的在面临急速风向变化最小桨距角不变的控制方式，提高最小桨距角可以有效地卸下气动力变化带来的机组受载情况。本专利技术创新地对风向仪测量
风向方向正负作为判断，由于负向风向来流时提高最小桨距角会导致机组大部件经历的载荷较正向风向为大，故只对正向来流的风向进行提高最小桨距角的控制来降低极限载荷。相较不区分风向的控制方式，进一步降低机组在极端风向变化时带来的极限载荷。本专利技术创新地使用判断风速阈值的方式，当前测量风速超过阈值作为首要条件，能够避免由于风速小但尚未对机组弯矩造成冲击的情况下提高桨距角对机组发电量造成损失的问题。
[0034]进一步地，本专利技术提高最小桨距角以设置的固定斜率增加，避免桨距角突然增加带来的气动力突然变化。
[0035]进一步地，本专利技术采用的测量风向由于测量装置，风轮旋转等原因不宜使用原始信号，需对其进行滑动平均处理，避免非必要的测量干扰信号影响控制效果。
[0036]进一步地，本专利技术风向偏差的阈值采用以当前风速查表的方式来获取，可通过调整阈值来有效调整控制效果。
[0037]本专利技术还公开了一种用于极端风向变化条件下的桨距角控制系统，替代现有技术方案中仅仅依靠机组测量功率对最小桨距角进行调度，从而更有针对性的解决由于风向急速变化带来的极限载荷影响。同时风向急速变化与正常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)获取风电机组的实时测量风速；步骤2)获取实时测量风速下的实时风向偏差阈值；步骤3)基于预先设定的风速阈值，判断风速阈值与步骤1)中实时测量风速之间的关系，当实时测量风速小于等于风速阈值，则风电机组继续运行；当实时测量风速大于风速阈值，则继续获取风电机组的实时测量风向；当实时测量风向小于等于0，则风电机组继续运行；当实时测量风向大于0，则判断实时测量风向与步骤2)中的实时风向偏差阈值之间的关系，当实时测量风向小于等于当前风速下的实时风向偏差阈值，则风电机组继续运行；当实时测量风向大于当前风速下的实时风向偏差阈值，则将原最小桨距角设置值提高1～3度。2.根据权利要求1所述的用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法，其特征在于，步骤1)中，获取实时风电机组的测量风速后，还包括对实时测量风速进行滑动平均。3.根据权利要求1所述的用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法，其特征在于，步骤2)中，首先对当前实时测量风速进行滑动平均，利用插值法处理滑动平均后的实时测量风速与预设的风向偏差阈值，得到当前风速下的实时风向偏差阈值。4.根据权利要求2或3所述的用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法，其特征在于，滑动平均中，滑动时间为10
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15s。5.根据权利要求1所述的用于极端风向变化条件下的桨距角控制方法，其特征在于，步骤3)中，最小桨距角是以0.5度每秒为斜率进行提高的。6.一种用于极端风向变化条件下的桨距角控制系统，其特征在于，包括：风速获取模块，用于获取风电机组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金强，蔡安民，林伟荣，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：