一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法、系统、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法、系统、装置及介质，包括：基于叶片表面结冰厚度判断叶片结冰的程度；根据当前时刻需求变桨速率和基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，计算最新需求变桨速率；将计算得到的最新需求变桨速率发送至变桨执行机构，驱动变桨执行机构执行变桨控制指令，完成变桨动作。本发明专利技术将叶片覆冰情况与机组变桨速率指令进行关联控制，使叶轮转速受气动力的急剧变化有效形成叶轮转速的突然变化。同时配合风电机组除冰系统使用，最大程度在除冰过程中降低除冰系统工作量。中降低除冰系统工作量。中降低除冰系统工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法、系统、装置及介质


[0001]本专利技术属于风力发电机组
，涉及一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法、系统、装置及介质。

技术介绍

[0002]风力发电机组在空气温度较低或者遇到雨雪天气的时候，叶片上可能会结冰。风机在叶片结冰的状况下运行会明显降低功率输出，增大风机的载荷，严重时甚至导致风机长时间停机，严重影响风电场的电力生产。叶片结冰还会增加额外载荷，长期运行将降低机组使用寿命。叶片结冰后还可能发生甩冰现象，危害人身及设备安全。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。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。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中风力发电机组叶片覆冰导致直接停机保护造成风电场大量发电量损失的问题，提供一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法、系统、装置及介质。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法，包括：
[0006]基于叶片表面结冰厚度判断叶片结冰的程度；
[0007]根据当前时刻需求变桨速率和基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，计算最新需求变桨速率；
[0008]将计算得到的最新需求变桨速率发送至变桨执行机构，驱动变桨执行机构执行变桨控制指令，完成变桨动作。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：
[0010]进一步的，在所述基于叶片表面结冰厚度判断叶片结冰的程度之前，还包括：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，通过风速功率匹配程度估算叶片表面结冰厚度，如正常工作，则根据叶片覆冰传感器直接获取叶片表面结冰厚度；通过风速功率匹配程度估算叶片表面结冰厚度具体为：主控PLC基于风速信息所匹配的风速功率和覆冰功率，估算出结冰厚度。
[0011]进一步的，基于叶片结冰厚度判断叶片结冰的程度，具体为：设置若干个从小到大依次排列的结冰阈值，每个结冰阈值对应一个结冰程度state，相邻两个结冰阈值对应一个结冰程度区间，结冰程度区间内的较小值为state
min
，较大为state
max
；若叶片结冰厚度小于设定的最低结冰阈值，则判断叶片结冰的程度为未结冰；若叶片结冰厚度大于设定的最低结冰阈值，则判断叶片结冰的程度为对应结冰程度区间内的较大值state
max
。
[0012]进一步的，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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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。
[0016]进一步的，基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，具体为：
[0017]若叶片结冰的程度为未结冰，则逻辑终止判断，变桨执行机构无需进行变动；若叶片结冰的程度为某结冰程度区间内的较大值，根据实际工作经验，得到叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率：
[0018]进一步的，根据当前时刻需求变桨速率和基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，计算最新需求变桨速率，具体为：
[0019]最新需求变桨速率包括第一最新需求变桨速率和第二最新需求变桨速率，第一最新需求变桨速率＝当前时刻需求变桨速率减去当前时刻除冰变桨速率；第二最新需求变桨速率＝当前时刻需求变桨速率加上当前时刻除冰变桨速率。
[0020]进一步的，将计算得到的最新需求变桨速率发送至变桨执行机构，具体为：
[0021]将第一最新需求变桨速率和第二最新需求变桨速率依次发送至变桨执行机构，在接收到第一最新需求变桨速率时，变桨执行机构持续在第一时间段内执行变桨控制指令；在接收到第二最新需求变桨速率时，变桨执行机构持续在第二时间段内执行变桨控制指令；变桨执行机构在将第一最新需求变桨速率变化为第二最新需求变桨速率时，通过叶片产生的制动力对叶片进行除冰。
[0022]一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制系统，包括：
[0023]判断模块，所述判断模块基于叶片表面结冰厚度判断叶片结冰的程度；
[0024]计算模块，所述计算模块根据当前时刻需求变桨速率和基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，计算最新需求变桨速率；
[0025]发送模块，所述发送模块将计算得到的最新需求变桨速率发送至变桨执行机构，驱动变桨执行机构执行变桨控制指令，完成变桨动作。
[0026]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如上述方法的步骤。
[0027]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如上述方法的步骤。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术根据当前时刻需求变桨速率和基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，计算最新需求变桨速率；将计算得到的最新需求变桨速率发送至变桨执行机构，驱动变桨执行机构执行变桨控制指令，完成变桨动作。本专利技术直接将叶片覆冰情况与机组变桨速率指令进行关联控制，使叶轮转速受气动力的急剧变化有效形成叶轮转速的突然变化。本专利技术荒漠、山地、草地等空旷地区具有广泛应用前景。本专利技术可配合风电机组除冰系统使用，
最大程度在除冰过程中降低除冰系统工作量。本专利技术也可不配备叶片覆冰传感器，通过在主控软件中设置开关的方式对选择除冰变桨速率进行设置，可根据运行人员需求进行除冰操作，避免硬件成本增加。
附图说明
[0030]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1是本专利技术的风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法流程示意图；
[0032]图2是本专利技术的风力发电机组叶片除冰的变桨控制系统结构示意图；
[0033]图3是判断叶片表面结冰程度的流程图；
[0034]图4是根据叶片结冰状态进行变桨执行机构进行变桨的流程图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法，其特征在于，包括：基于叶片表面结冰厚度判断叶片结冰的程度；根据当前时刻需求变桨速率和基于叶片结冰程度所对应的除冰变桨速率，计算最新需求变桨速率；将计算得到的最新需求变桨速率发送至变桨执行机构，驱动变桨执行机构执行变桨控制指令，完成变桨动作。2.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法，其特征在于，在所述基于叶片表面结冰厚度判断叶片结冰的程度之前，还包括：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，通过风速功率匹配程度估算叶片表面结冰厚度，如正常工作，则根据叶片覆冰传感器直接获取叶片表面结冰厚度；通过风速功率匹配程度估算叶片表面结冰厚度具体为：主控PLC基于风速信息所匹配的风速功率和覆冰功率，估算出结冰厚度。3.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法，其特征在于，所述基于叶片结冰厚度判断叶片结冰的程度，具体为：设置若干个从小到大依次排列的结冰阈值，每个结冰阈值对应一个结冰程度state，相邻两个结冰阈值对应一个结冰程度区间，结冰程度区间内的较小值为state
min
，较大为state
max
；若叶片结冰厚度小于设定的最低结冰阈值，则判断叶片结冰的程度为未结冰；若叶片结冰厚度大于设定的最低结冰阈值，则判断叶片结冰的程度为对应结冰程度区间内的较大值state
max
。4.根据权利要求3所述的风力发电机组叶片除冰的变桨控制方法，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...

【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：