一种风力发电机组变桨控制停机保护方法及系统与流程

本发明属于风力发电机组控制，具体涉及一种风力发电机组变桨控制停机保护方法及系统。

背景技术：

1、水平轴风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动连接的发电机旋转发电。根据风速大小的不同，风力发电机组的控制目标不同。在额定风速以上，控制目标为通过变桨控制使机组的转速控制在额定转速附近，从而使机组输出功率在额定功率附近，保证风力发电机组的机械及电气部件在设计范围内可以正常运行。

2、传统的发电机转速-变桨控制环控制输入为实际检测的发电机转速与发电机转速设定值之差，通过pi或pid控制给出对应的变桨角度，变桨角度的大小可以限制或吸收风能来控制发电机转速。但传统的发电机转速-变桨控制环对发电机转速与变桨控制指令之间的匹配关系没有进一步的判断，当由于主控plc软硬件问题给出的变桨控制指令存在偏差，并未进行任何检查，如发电机转速持续上升，变桨指令有误并未进行限制风能吸收的作用，将会导致控制目标偏差，通过变桨控制达到发电机转速控制的目标不能实现。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种风力发电机组变桨控制停机保护的方法，本发明通过发电机转速实时运行数据及给定变桨指令判断其匹配关系，判断其根据转速波动情况匹配的变桨控制指令是否正确，如判断其并不匹配进行停机保护，保障机组正常安全运行。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明第一个目的是提供一种风力发电机组变桨控制停机保护方法，包括：

4、将叶片当前变桨需求平均角度减去叶片前一变桨需求平均角度得到前后变桨需求平均角度之差，并除以变桨速率变化时间常数，得到叶片变桨需求平均速率；判断叶片变桨需求平均速率是否小于需求变桨速率识别阈值；

5、将当前发电机测量信号减去前一发电机测量信号得到前后发电机测量信号差并除以测量信号加速度变化时间常数，得到发电机测量信号变化加速度；将发电机测量信号变化加速度除以测量信号加速度的加速度变化时间常数得到发电机测量信号变化加速度的加速度；判断发电机测量信号变化加速度的加速度是否大于设定值；

6、判断当前发电机转速是否大于发电机转速判断阈值；

7、若三个判断结果为否，则对应的控制流程终止；若三个判断结果均为是，则变桨系统执行停机操作。

8、作为本发明的进一步改进，所述将叶片当前变桨需求平均角度减去叶片前一变桨需求平均角度得到前后变桨需求平均角度之差并除以变桨速率变化时间常数，得到叶片变桨需求平均速率，包括：

9、将n支叶片当前变桨需求角度求和得到pitch_demand_sum_c；n≥1；

10、将得到的pitch_demand_sum_c求平均得到n支叶片当前变桨需求平均角度pitch_demand_avg_c；

11、将n支叶片前一变桨需求角度求和得到pitch_demand_sum_p；

12、将得到的pitch_demand_sum_p求平均得到n支叶片前一变桨需求平均角度pitch_demand_avg_p；

13、获取变桨速率变化时间常数rate_t；

14、将n支叶片当前变桨需求平均角度pitch_demand_avg_c减去n支叶片前一变桨需求平均角度pitch_demand_avg_p得到前后变桨需求平均角度之差，并除以变桨速率变化时间常数rate_t得到n支叶片变桨需求平均速率pitchrate_demand_avg。

15、作为本发明的进一步改进，所述判断叶片变桨需求平均速率是否小于需求变桨速率识别阈值，包括：

16、获取需求变桨速率识别阈值pitchrate_demand_threshold；

17、判断n支叶片变桨需求平均速率pitchrate_demand_avg是否小于需求变桨速率识别阈值pitchrate_demand_threshold；

18、如果n支叶片变桨需求平均速率pitchrate_demand_avg大于等于需求变桨速率识别阈值pitchrate_demand_threshold，则控制流程终止。

19、作为本发明的进一步改进，所述测量信号为发电机转速、风速、风向仪检测风向或发电机功率。

20、作为本发明的进一步改进，所述将当前发电机测量信号减去前一发电机测量信号得到前后发电机测量信号差并除以测量信号加速度变化时间常数，得到发电机测量信号变化加速度，包括：

21、获取当前发电机测量信号omega_c；

22、获取前一发电机测量信号omega_p；

23、获取测量信号加速度变化时间常数acc_t；

24、将当前发电机测量信号omega_c减去前一发电机测量信号omega_p得到前后发电机测量信号差并除以测量信号加速度变化时间常数acc_t得到发电机测量信号变化加速度omega_acc。

25、作为本发明的进一步改进，所述将发电机测量信号变化加速度除以测量信号加速度的加速度变化时间常数得到发电机测量信号变化加速度的加速度，包括：

26、获取测量信号加速度的加速度变化时间常数accacc_t；

27、将发电机测量信号变化加速度omega_acc除以测量信号加速度的加速度变化时间常数accacc_t得到发电机测量信号变化加速度的加速度omega_accacc。

28、作为本发明的进一步改进，所述判断发电机测量信号变化加速度的加速度是否大于设定值，包括：

29、判断发电机测量信号变化加速度的加速度omega_accacc是否大于设定值；

30、如果发电机测量信号变化加速度的加速度omega_accacc小于等于0，控制流程终止。

31、作为本发明的进一步改进，所述判断当前发电机转速是否大于发电机转速判断阈值，包括：

32、获取发电机转速判断阈值omega_threshold；

33、判断第十六步检测的当前发电机转速omega_c是否大于发电机转速判断阈值omega_threshold；

34、如果当前发电机转速omega_c小于等于发电机转速判断阈值omega_threshold，则控制流程终止。

35、作为本发明的进一步改进，所述停机操作采用停机保护方式，停机保护方式包括限功率方式或限转速方式。

36、本发明第二个目的是提供一种风力发电机组变桨控制停机保护系统，包括：

37、速率判断模块，用于将叶片当前变桨需求平均角度减去叶片前一变桨需求平均角度得到前后变桨需求平均角度之差，并除以变桨速率变化时间常数，得到叶片变桨需求平均速率；判断叶片变桨需求平均速率是否小于需求变桨速率识别阈值；

38、测量信号变化判断模块，用于将当前发电机测量信号减去前一发电机测量信号得到前后发电机测量信号差并除以测量信号加速度变化时间常数，得到发电机测量信号变化加速度；将发电机测量信号变化加速度除以测量信号加速度的加速度变化时间常数得到发电机测量信号变化加速度的加速度；判断发电机测量信号变化加速度的加速度是否大于设定值；

39、转速判断模块，用于判断当前发电机转速是否大于发电机转速判断阈值；

40、停机操作执行模块，用于若三个判断结果为否，则对应的控制流程终止；若三个判断结果均为是，则变桨系统执行停机操作。

41、本发明第三个目的是提供一种电子设备，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风力发电机组变桨控制停机保护方法的步骤。

42、本发明第四个目的是提供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风力发电机组变桨控制停机保护方法的步骤。

43、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

44、本发明基于风力发电机组变桨控制需求进行停机保护，通过发电机转速实时运行数据及给定变桨指令判断其匹配关系，判断其根据转速波动情况匹配的变桨控制指令是否正确，如判断其并不匹配进行停机保护，保障机组正常安全运行。替代现有技术方案中无法对变桨需求指令与发电机转速波动趋势进行进一步分析的缺点，从而更有针对性的解决由于给定变桨指令误差导致控制目标无法达成的影响。本发明能够有效识别发电机转速波动趋势与变桨控制指令是否匹配，当不匹配时立即进行停机保护，避免机组持续执行错误的变桨控制指令。