一种叶根载荷测量失效时风电机组容错运行方法及系统与流程

本发明涉及风力发电，具体涉及一种叶根载荷测量失效时风电机组容错运行方法及系统。

背景技术：

1、叶片载荷测量系统是近年逐步在风电机组中推广应用的设备，主要用于通过测量风电机组叶片根部的实时应变计算出载荷，参与到如独立变桨控制、风轮推理消减控制等风电机组运行策略中。

2、业内主流的风电机组叶片载荷测量系统，采用单个叶片四个应变传感器测量的形式，如图2所示，一般的三叶片风电机组就有十二个传感器，传感器数量较多；并且应变传感器测量的数据实时用于风电机组实时运行控制中，属于涉及风电机组安全的关键重要的信息。

3、目前业内对于因叶片载荷测量系统某个传感器损坏导致载荷测量出现异常的情况，风电机组均采用停机或者降容运行处理，以保障机组安全。这种方式虽然安全性高，但未能充分利用多应变传感器测量的冗余设计，且牺牲了风电机组的可靠性，对风电机组发电量影响大。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种叶根载荷测量失效时风电机组容错运行方法及系统，以解决现有叶片载荷测量方法，未能充分利用多应变传感器测量的冗余设计，且牺牲了风电机组的可靠性，对风电机组发电量影响大的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：

3、本发明的第一方面，提供一种叶根载荷测量失效时风电机组容错运行方法，包括以下步骤：

4、基于叶片载荷理论算法生成叶片载荷替代算法；

5、其中，所述叶片载荷理论算法，用于以同一叶片根部的四个数据采集点的采集结果为输入参数，计算叶片理论载荷；所述叶片载荷替代算法，用于以同一叶片根部的任意三个数据采集点的采集结果为输入参数，计算叶片替代载荷，且所述叶片替代载荷与叶片理论载荷的偏差率小于设定阈值；

6、统计同一叶片根部的四个数据采集点的采集结果有效性，并做出如下响应：

7、若四个数据采集点的采集结果均有效，则以四个数据采集点的采集结果为输入参数，基于所述叶片载荷理论算法，计算叶片理论载荷并发送给机组主控系统；或

8、若仅且有一个数据采集点的采集结果无效，则以余下三个数据采集点的采集结果为输入参数，基于所述叶片载荷替代算法，计算叶片替代载荷并发送给机组主控系统；或

9、若有两个及以上数据采集点的采集结果无效，则机组故障停机。

10、可选地，所述基于叶片载荷理论算法生成叶片载荷替代算法，包括调整叶片载荷理论算法中的定值，所述定值至少包括各数据采集点的采集结果参与运算时所对应的比例系数。

11、可选地，所述叶片载荷理论算法，采用如下公式：

12、

13、

14、其中，mflag为叶片根部挥舞弯矩，medge为叶片根部摆振弯矩，为叶片根部挥舞弯矩关系矩阵，为叶片根部摆振弯矩关系矩阵，∈i(i＝1，2，3，4)为各数据采集点的采集结果。

15、可选地，所述统计同一叶片根部的四个数据采集点的采集结果有效性，包括：

16、基于同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果比对，并做出如下判定：

17、若同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果的差值绝对值超出设定范围，且在所述当前时刻之后的连续多个时刻内，相邻两时刻间采集结果的差值绝对值均超出设定范围，则判定该数据采集点的采集结果无效；或

18、若同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果的差值绝对值未超出设定范围，则判定该数据采集点的采集结果有效。

19、可选地，所述基于同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果比对，还包括如下判定：

20、若同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果的差值绝对值超出设定范围，且在所述当前时刻之后的连续多个时刻内，既存在相邻两时刻间采集结果的差值绝对值未超出设定范围，也存在相邻两时刻间采集结果的差值绝对值超出设定范围，则判定该数据采集点的采集结果无效。

21、本发明的第二方面，提供一种叶根载荷测量失效时风电机组容错运行系统，包括：

22、容错算法模块，用于基于叶片载荷理论算法生成叶片载荷替代算法；

23、其中，所述叶片载荷理论算法，用于以同一叶片根部的四个数据采集点的采集结果为输入参数，计算叶片理论载荷；所述叶片载荷替代算法，用于以同一叶片根部的任意三个数据采集点的采集结果为输入参数，计算叶片替代载荷，且所述叶片替代载荷与叶片理论载荷的偏差率小于设定阈值；

24、容错执行模块，用于统计同一叶片根部的四个数据采集点的采集结果有效性，并做出如下响应：

25、若四个数据采集点的采集结果均有效，则以四个数据采集点的采集结果为输入参数，基于所述叶片载荷理论算法，计算叶片理论载荷并发送给机组主控系统；或

26、若仅且有一个数据采集点的采集结果无效，则以余下三个数据采集点的采集结果为输入参数，基于所述叶片载荷替代算法，计算叶片替代载荷并发送给机组主控系统；或

27、若有两个及以上数据采集点的采集结果无效，则机组故障停机。

28、可选地，所述容错执行模块包括数据处理单元，所述数据处理单元用于基于同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果比对，并做出如下判定：

29、若同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果的差值绝对值超出设定范围，且在所述当前时刻之后的连续多个时刻内，相邻两时刻间采集结果的差值绝对值均超出设定范围，则判定该数据采集点的采集结果无效并发出无效提示指令，所述无效提示指令包括该数据采集点信息；或

30、若同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果的差值绝对值超出设定范围，且在所述当前时刻之后的连续多个时刻内，既存在相邻两时刻间采集结果的差值绝对值未超出设定范围，也存在相邻两时刻间采集结果的差值绝对值超出设定范围，则判定该数据采集点的采集结果无效并发出报警指令，所述报警指令包括该数据采集点信息；或

31、若同一数据采集点当前时刻的采集结果与其相邻上一时刻的采集结果的差值绝对值未超出设定范围，则判定该数据采集点的采集结果有效。

32、可选地，所述叶根载荷测量失效时风电机组容错运行系统，还包括：

33、提示模块，用于基于数据处理单元发出的无效提示指令做出声、光或图形提示。

34、可选地，所述叶根载荷测量失效时风电机组容错运行系统，还包括：

35、报警模块，用于基于数据处理单元发出的报警指令做出声/光报警响应。

36、由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

37、本发明提供的一种叶根载荷测量失效时风电机组容错运行方法，首先基于叶片载荷理论算法生成叶片载荷替代算法，具体是调整叶片载荷理论算法中的定值，所述定值至少包括各数据采集点的采集结果参与运算时所对应的比例系数，即当某一应变传感器失效时，只需要把对应的比例系数设置为0，就可以不使用该应变传感器的应变测量值，同时剩下三个应变传感器的应变测量值的比例系数自动进行调整以完成叶片载荷计算，可有效避免因单一应变传感器异常导致的风电机组故障停机问题，充分利用多应变传感器测量的冗余设计，提升机组的可靠性，保障风力发电机组正常运行。同时，本发明还提供应用叶根载荷测量失效时风电机组容错运行方法的容错运行系统。