基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法及系统，包括：接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据，获取叶片结冰厚度；基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度；判断叶片结冰的程度是否为重度结冰，若小于，则基于叶片结冰的程度，获取发电机转速；若为重度结冰，则风力发电机组停机保护；若超出重度结冰范围，则运行逻辑终止；基于机舱前后加速度和机舱左右加速度，获取机舱加速度；判断机舱加速度是否大于机舱加速度预设阈值，若是，则风力发电机组停机保护；若否，则运行逻辑终止。本发明专利技术通过叶片覆冰传感器来监测叶片结冰情况，匹配发电机转速，在保证机组附近地区安全的前提下，带冰降速运行，提高发电收益。收益。收益。

【技术实现步骤摘要】
基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法及系统


[0001]本专利技术属于风力发电机组
，涉及一种基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着风力发电越来越多的安装在不同地形，不同环境条件，风力发电机组由于叶片结冰而造成的各种损失已成为发电运营商急需解决的问题。叶片结冰使得叶轮转动不平衡，产生有害震动和载荷。结冰坠落会给周边地区人身财产造成严重危险。叶片结冰会降低叶片的气动性能从而影响机组出力。所以，风电机组的叶片结冰会给风电场的运行安全和发电效益造成严重影响。
[0003]传统的风力发电机组没有通过软硬件来监测叶片是否结冰，风机运行时抛出的冰层碎块或掉落的大冰块可能会伤害到风机附近的人或物。目前已有相关软硬件来进行结冰监测，如通过加装覆冰传感器等。但一方面有些覆冰传感器如采用太阳能供电，当本地气象环境持续阴雨天或雾天时，传感器当无法得到有效能量供给，无法持续进行覆冰监测。另一方面，当覆冰传感器监测到叶片结冰时，会通知控制系统进行停机保护，此时会造成相当大的电量损失。在一些特殊广阔地形或发电运营商特殊要求，叶片带冰发电的模式在保证安全的前提下需要运行来保证一定的发电效益。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中无法兼顾机组带冰运行安全及同时保证一定发电收益的问题，提供一种基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法及系统。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，包括：
[0007]接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据，获取叶片结冰厚度；
[0008]基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度；
[0009]判断叶片结冰的程度是否为重度结冰，若小于，则基于叶片结冰的程度，获取发电机转速；若为重度结冰，则风力发电机组停机保护；若超出重度结冰范围，则运行逻辑终止；
[0010]获取机舱前后加速度和机舱左右加速度，基于机舱前后加速度和机舱左右加速度，获取机舱加速度；
[0011]判断机舱加速度是否大于机舱加速度预设阈值，若是，则风力发电机组停机保护；若否，则运行逻辑终止。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：
[0013]进一步的，在接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据之前，还包括：判断叶片覆冰传感器备用电池的电量是否充足，若低于10％电量，则进行光照充电至100％。
[0014]进一步的，接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据，获取叶片结冰厚度，具体为：状态数据包括：风速信息、风速信息所匹配的风机正常功率和覆冰功率；判断叶片覆冰传感器是否正常工作，如出现故障，将故障信号发送给主控PLC，主控PLC进行风速功率匹配计算，通过风速功率匹配程度，获取叶片表面结冰厚度，如正常工作则将叶片表面结冰厚度发送给主控PLC；风速功率匹配具体为：主控PLC基于风速信息所匹配的风机正常功率和覆冰功率，估算出结冰厚度。
[0015]进一步的，基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度，具体为：设置若干个结冰阈值，结冰阈值从小到大依次排列；判断叶片除冰系统是否开启，若未开启，判断叶片结冰厚度是否大于所设定的最低结冰阈值，若不超过，则表明叶片表面未结冰；若超过，根据叶片结冰厚度所处的结冰阈值区间，获取叶片结冰的程度。
[0016]进一步的，若干个结冰阈值为Threshold0、Threshold1和Threshold2；Threshold0、Threshold1和Threshold2从小到大依次排列；若叶片结冰厚度未超过Threshold0，则叶片表面未结冰，叶片结冰的程度state＝0；
[0017]若叶片结冰厚度超过Threshold0，但未超过Threshold1，则叶片表面开始出现结冰，叶片结冰的程度state＝1；
[0018]若叶片结冰厚度超过Threshold1，但未超过Threshold2，则叶片表面轻度结冰，叶片结冰的程度state＝2；
[0019]若叶片结冰厚度超过Threshold2，则叶片表面重度结冰，叶片结冰的程度state＝3。
[0020]进一步的，基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度，还包括：再次设置若干个结冰阈值，再次设置的结冰阈值从小到大依次排列；判断叶片除冰系统是否开启，若开启，判断叶片结冰厚度是否大于所设定的最低结冰阈值，若不超过，则表明叶片表面未结冰；若超过，根据叶片结冰厚度所处的结冰阈值区间，获取叶片结冰的程度。
[0021]进一步的，再次设置若干个结冰阈值为：Threshold3、Threshold4和Threshold5；Threshold3、Threshold4和Threshold5从小到大依次排列；若叶片结冰厚度未超过Threshold3，则叶片表面未结冰，叶片结冰的程度state＝4；
[0022]若叶片结冰厚度超过Threshold3，但未超过Threshold4，则叶片表面开始出现结冰，叶片结冰的程度state＝5；
[0023]若叶片结冰厚度超过Threshold4，但未超过Threshold5，则叶片表面轻度结冰，叶片结冰的程度state＝6；
[0024]若叶片结冰厚度超过Threshold5，则叶片表面重度结冰，叶片结冰的程度state＝7。
[0025]进一步的，判断叶片结冰的程度是否为重度结冰，若小于，则基于叶片结冰的程度，获取发电机转速；若为重度结冰，则风力发电机组停机保护；若超出重度结冰范围，则运行逻辑终止；具体为：
[0026]若叶片结冰的程度state为0，发电机转速以额定转速omega运行；
[0027]若叶片结冰的程度state为1，发电机降转速运行系数R1，发电机转速以额定转速omega*R1运行；
[0028]若叶片结冰的程度state为2，发电机降转速运行系数R2，发电机转速以额定转速
omega*R2运行；
[0029]若叶片结冰的程度state为3，风力发电机组停机保护；
[0030]若叶片结冰的程度state为4，发电机转速以额定转速omega运行；
[0031]若叶片结冰的程度state为5，获取发电机降转速运行系数R3，发电机转速以额定转速omega*R3运行；
[0032]若叶片结冰的程度state为6，获取发电机降转速运行系数R4，发电机转速以额定转速omega*R4运行；
[0033]若叶片结冰的程度state为7，风力发电机组停机保护；
[0034]若叶片结冰的程度state不为7，则运行逻辑终止。
[0035]进一步的，获取机舱前后加速度和机舱左右加速度，基于机舱前后加速度和机舱左右加速度，获取机舱加速度，具体为：机舱前后加速度Naccfa，机舱左右加速度Naccss，机舱加速度为：
[0036][0037]基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，其特征在于，包括：接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据，获取叶片结冰厚度；基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度；判断叶片结冰的程度是否为重度结冰，若小于，则基于叶片结冰的程度，获取发电机转速；若为重度结冰，则风力发电机组停机保护；若超出重度结冰范围，则运行逻辑终止；获取机舱前后加速度和机舱左右加速度，基于机舱前后加速度和机舱左右加速度，获取机舱加速度；判断机舱加速度是否大于机舱加速度预设阈值，若是，则风力发电机组停机保护；若否，则运行逻辑终止。2.根据权利要求1所述的基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，其特征在于，在所述接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据之前，还包括：判断叶片覆冰传感器备用电池的电量是否充足，若低于10％电量，则进行光照充电至100％。3.根据权利要求1所述的基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，其特征在于，所述接收叶片覆冰传感器所传递的状态数据，获取叶片结冰厚度，具体为：所述状态数据包括：风速信息、风速信息所匹配的风机正常功率和覆冰功率；判断叶片覆冰传感器是否正常工作，如出现故障，将故障信号发送给主控PLC，主控PLC进行风速功率匹配计算，通过风速功率匹配程度，获取叶片表面结冰厚度，如正常工作则将叶片表面结冰厚度发送给主控PLC；所述风速功率匹配具体为：主控PLC基于风速信息所匹配的风机正常功率和覆冰功率，估算出结冰厚度。4.根据权利要求1所述的基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，其特征在于，所述基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度，具体为：设置若干个结冰阈值，所述结冰阈值从小到大依次排列；判断叶片除冰系统是否开启，若未开启，判断叶片结冰厚度是否大于所设定的最低结冰阈值，若不超过，则表明叶片表面未结冰；若超过，根据叶片结冰厚度所处的结冰阈值区间，获取叶片结冰的程度。5.根据权利要求4所述的基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，其特征在于，所述若干个结冰阈值为Threshold0、Threshold1和Threshold2；所述Threshold0、Threshold1和Threshold2从小到大依次排列；若叶片结冰厚度未超过Threshold0，则叶片表面未结冰，叶片结冰的程度state＝0；若叶片结冰厚度超过Threshold0，但未超过Threshold1，则叶片表面开始出现结冰，叶片结冰的程度state＝1；若叶片结冰厚度超过Threshold1，但未超过Threshold2，则叶片表面轻度结冰，叶片结冰的程度state＝2；若叶片结冰厚度超过Threshold2，则叶片表面重度结冰，叶片结冰的程度state＝3。6.根据权利要求1所述的基于自给式叶片覆冰监测的风力发电机组转速控制方法，其特征在于，所述基于叶片结冰厚度，获取叶片结冰的程度，还包括：再次设置若干个结冰阈值，所述再次设置的结冰阈值从小到大依次排列；判断叶片除冰系统是否开启，若开启，判断叶片结冰厚度是否大于所设定的最低结冰阈值，若不超过，则表明叶片表面未结冰；若超过，根据叶片结冰厚度所处的结...

【专利技术属性】
技术研发人员：金强，耿杰，文军，谭光道，徐超，孟秀俊，蔡春辉，汪德军，胡辉，付荣方，周世银，詹彪，朱玉瑞，孟鹏飞，
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中国华能集团有限公司，
类型：发明
国别省市：