一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置与流程

1.本发明涉及风力发动机技术领域，具体而言，涉及一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置。


背景技术：

2.目前，为了提高风力发电机组的发电效率，主要是利用风向标传感器采集风向角，然后对采集的风向角进行滤波处理，利用滤波处理后的风向角计算对风偏差，再基于对风偏差控制偏航。
3.在偏航运动的过程中，若风力发电机遭遇结冰或者其他故障，若不及时处理，会造成风力发电机的进一步损坏，因此，如何在风力发电机的偏航控制过程进行故障监测与排除，是研究人员需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置，其通过本发明所提供的技术方案，可以实现风力发电机偏航过程中方故障监测，及时的发现风力发电机故障，有效的避免了风力发电机因为故障而进一步损坏。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种风力发电机监测控制方法，包括如下步骤：
7.步骤一，对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，一致性校正完成后，获取安装完成的风力发电场中各个风力发电机的初始方向，根据设定的主风向，获取各个风力发电机的初始方向与主风向的方向角度差，偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正；
8.步骤二，风力发电机的初始方向校正完成后，通过风速风向检测装置采集风速和风向，并得到特征风，若特征风的风速不小于设定的发电风速阈值时，则云端数据服务模块根据风向，得到风力发电机转动角度，将风力发电机转动角度分发给各个风力发电机的偏航控制装置，偏航控制装置根据风力发电机转动角度，控制风力发电机转动，同时采集各个风力发电机转动过程的数据，并发送到故障检测与判断模块进行故障检测与判断，进入步骤三；
9.步骤三，故障检测与判断模块根据采集的各个风力发电机转动过程的数据，判断风力发电机是否存在一类故障，若判断风力发电机存在一类故障，则故障检测与判断模块通过偏航控制装置停止一类故障风力发电机转动，偏航控制装置控制未故障风力发电机转动到风力发电机转动角度，风力发电机进入发电；同时故障检测与判断模块退出一类故障检测与判断，将检测到的一类故障数据以及对应的风力发电机编号发送到风力发电机管理模块，进入步骤四；
10.步骤四，获取各个未故障风力发电机的转速，故障检测与判断模块根据采集的各个未故障风力发电的叶片转速，判断风力发电机是否存在二类故障，若判断风力发电机存
在二类故障，则通过风力发电机控制装置停止故障风力发电机叶片转动；若风速风向检测装置采集的风速不大于发电风速阈值，风力发电机控制装置控制风力发电机停止发电，同时故障检测与判断模块退出二类故障检测与判断，将检测到的二类故障数据以及对应的二类故障风力发电机编号发送到风力发电机管理模块，进入步骤五；
11.步骤五，云端数据服务模块获取特征风的发生频率，若发生频率大于设定的阈值，则风力发电机保持偏航，否者，偏航控制装置控制风力发电机返回主风向，进入步骤六；
12.步骤六，风力发电机管理模块根据一类故障风力发电机编号和二类故障风力发电机编号，开启风力发电机的融冰模块进行融冰，完成融冰后，进行风力发电机测试，若风力发电机通过测试，则重新上线，并调整风力发电机方向与未故障风力发电机方向一致，完成风力发电机监测控制。
13.进一步的，所述的对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，包括：通过测试转动角度对各个风力发电机的偏航控制装置进行测试运行，采集各个风力发电机的转动角度，若各个风力发电机的转动角度与测试转动角度的差值，均不大于测试差值阈值，则各个风力发电机的偏航控制装置，满足一致性要求，否则，则对大于测试差值阈值的风力发电机的偏航控制装置进行调节或更换，直到满足一致性要求，完成一致性校正。
14.进一步的，所述的偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正，包括：偏航控制装置根据方向角度差，控制风力发电机向主风向转动。
15.进一步的，所述的云端数据服务模块根据风向，得到风力发电机转动角度，包括：根据风向与主风向的角度差，得到风力发电机转动角度。
16.进一步的，所述的故障检测与判断模块根据采集的各个风力发电机转动过程的数据，判断风力发电机是否存在一类故障，包括：所述的风力发电机转动过程的数据为风力发电机转动的角速度，若角速度与设定的标准转动角速度的差值，大于偏差阈值，则判断风力发电机存在一类故障。
17.进一步的，所述的故障检测与判断模块根据采集的各个未故障风力发电的叶片转速，判断风力发电机是否存在二类故障，包括：获取各个未故障风力发电机的叶片转速，得到平均叶片转速，若存在低于平均叶片转速且大于设定转速比例的风力发电机，则该风力发电机为二类故障风力发电机；所述的转速比例为：
[0018][0019]
进一步的，所述的完成融冰后，进行风力发电机测试，包括：
[0020]
若为一类故障风力发电机，则进行偏航转动测试，若风力发电机转动过程的角速度，与设定的标准转动角速度的差值，不大于偏差阈值，则测试通过；
[0021]
若为二类故障风力发电机，则进行叶片转动测试，若风力发电机叶片转动过程的叶片转动速度，与设定的测试叶片转动速度的差值，不大于叶片转动速度偏差阈值，则测试通过。
[0022]
一种风力发电机监测控制装置，应用所述的一种风力发电机监测控制方法，包括风力发电机控制装置、风速风向检测装置、偏航控制装置、转速检测装置、云端数据服务模块、故障检测与判断模块、通信模块、融冰模块和风力发电机管理模块；
[0023]
所述的风力发电机控制装置、风速风向检测装置、偏航控制装置、转速检测装置、
故障检测与判断模块、通信模块、融冰模块分别与所述的风力发电机管理模块连接，所述的云端数据服务模块与所述的通信模块通信连接。
[0024]
进一步的，所述的转速检测装置包括风力发电机转动角速度检测装置、风力发电机叶片转动速度；所述的风力发电机转动角速度检测装置、风力发电机叶片转动速度分别与所述的风力发电机管理模块连接。
[0025]
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0026]
通过本发明所提供的技术方案，可以实现风力发电机偏航过程中方故障监测，及时的发现风力发电机故障，有效的避免了风力发电机因为故障而进一步损坏。
附图说明
[0027]
图1为本发明提供的一种风力发电机监测控制方法的流程示意图；
[0028]
图2为本发明提供的一种风力发电机监测控制装置的原理示意图。
具体实施方式
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0030]
如图1所示，本发明提供第一种实施例：一种风力发电机监测控制方法，包括如下步骤：
[0031]
步骤一，对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，一致性校正完成后，获取安装完成的风力发电场中各个风力发电机的初始方向，根据设定的主风向，获取各个风力发电机的初始方向与主风向的方向角度差，偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正；
[0032]
步骤二，风力发电机的初始方向校正完成后，通过风速风向检测装置采集风速和风向，并得到特征风，若特征风的风速不小于设定的发电风速阈值时，则云端数据服务模块根据风向，得到风力发电机转动角度，将风力发电机转动角度分发给各个风力发电机的偏航控制装置，偏航控制装置根据风力发电机转动角度，控制风力发电机转动，同时采集各个风力发电机转动过程的数据，并发送到故障检测与判断模块进行故障检测与判断，进入步骤三；
[0033]
步骤三，故障检测与判断模块根据采集的各个风力发电机转动过程的数据，判断风力发电机是否存在一类故障，若判断风力发电机存在一类故障，则故障检测与判断模块通过偏航控制装置停止一类故障风力发电机转动，偏航控制装置控制未故障风力发电机转动到风力发电机转动角度，风力发电机进入发电；同时故障检测与判断模块退出一类故障检测与判断，将检测到的一类故障数据以及对应的风力发电机编号发送到风力发电机管理模块，进入步骤四；
[0034]
步骤四，获取各个未故障风力发电机的转速，故障检测与判断模块根据采集的各个未故障风力发电的叶片转速，判断风力发电机是否存在二类故障，若判断风力发电机存在二类故障，则通过风力发电机控制装置停止故障风力发电机叶片转动；若风速风向检测
装置采集的风速不大于发电风速阈值，风力发电机控制装置控制风力发电机停止发电，同时故障检测与判断模块退出二类故障检测与判断，将检测到的二类故障数据以及对应的二类故障风力发电机编号发送到风力发电机管理模块，进入步骤五；
[0035]
步骤五，云端数据服务模块获取特征风的发生频率，若发生频率大于设定的阈值，则风力发电机保持偏航，否者，偏航控制装置控制风力发电机返回主风向，进入步骤六；
[0036]
步骤六，风力发电机管理模块根据一类故障风力发电机编号和二类故障风力发电机编号，开启风力发电机的融冰模块进行融冰，完成融冰后，进行风力发电机测试，若风力发电机通过测试，则重新上线，并调整风力发电机方向与未故障风力发电机方向一致，完成风力发电机监测控制。
[0037]
进一步的，所述的对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，包括：通过测试转动角度对各个风力发电机的偏航控制装置进行测试运行，采集各个风力发电机的转动角度，若各个风力发电机的转动角度与测试转动角度的差值，均不大于测试差值阈值，则各个风力发电机的偏航控制装置，满足一致性要求，否则，则对大于测试差值阈值的风力发电机的偏航控制装置进行调节或更换，直到满足一致性要求，完成一致性校正。
[0038]
进一步的，所述的偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正，包括：偏航控制装置根据方向角度差，控制风力发电机向主风向转动。
[0039]
进一步的，所述的云端数据服务模块根据风向，得到风力发电机转动角度，包括：根据风向与主风向的角度差，得到风力发电机转动角度。
[0040]
进一步的，所述的故障检测与判断模块根据采集的各个风力发电机转动过程的数据，判断风力发电机是否存在一类故障，包括：所述的风力发电机转动过程的数据为风力发电机转动的角速度，若角速度与设定的标准转动角速度的差值，大于偏差阈值，则判断风力发电机存在一类故障。
[0041]
进一步的，所述的故障检测与判断模块根据采集的各个未故障风力发电的叶片转速，判断风力发电机是否存在二类故障，包括：获取各个未故障风力发电机的叶片转速，得到平均叶片转速，若存在低于平均叶片转速且大于设定转速比例的风力发电机，则该风力发电机为二类故障风力发电机；所述的转速比例为：
[0042][0043]
进一步的，所述的完成融冰后，进行风力发电机测试，包括：
[0044]
若为一类故障风力发电机，则进行偏航转动测试，若风力发电机转动过程的角速度，与设定的标准转动角速度的差值，不大于偏差阈值，则测试通过；
[0045]
若为二类故障风力发电机，则进行叶片转动测试，若风力发电机叶片转动过程的叶片转动速度，与设定的测试叶片转动速度的差值，不大于叶片转动速度偏差阈值，则测试通过。
[0046]
如图2所示，本发明提供了第二种实施例：一种风力发电机监测控制装置，应用所述的一种风力发电机监测控制方法，包括风力发电机控制装置、风速风向检测装置、偏航控制装置、转速检测装置、云端数据服务模块、故障检测与判断模块、通信模块、融冰模块和风力发电机管理模块；
[0047]
所述的风力发电机控制装置、风速风向检测装置、偏航控制装置、转速检测装置、
故障检测与判断模块、通信模块、融冰模块分别与所述的风力发电机管理模块连接，所述的云端数据服务模块与所述的通信模块通信连接。
[0048]
进一步的，所述的转速检测装置包括风力发电机转动角速度检测装置、风力发电机叶片转动速度；所述的风力发电机转动角速度检测装置、风力发电机叶片转动速度分别与所述的风力发电机管理模块连接。
[0049]
本实施例所提供风力发电机监测控制装置与上述实施例所提供的风力发电机监测控制方法出于相同的发明构思，关于本发明实施例中各个模块更加具体的工作原理参考上述实施例，在本发明实施例中不做赘述。
[0050]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种风力发电机监测控制方法，其特征在于，该方法的步骤包括：步骤一，对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，一致性校正完成后，获取安装完成的风力发电场中各个风力发电机的初始方向，根据设定的主风向，获取各个风力发电机的初始方向与主风向的方向角度差，偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正；步骤二，风力发电机的初始方向校正完成后，通过风速风向检测装置采集风速和风向，并得到特征风，若特征风的风速不小于设定的发电风速阈值时，则云端数据服务模块根据风向，得到风力发电机转动角度，将风力发电机转动角度分发给各个风力发电机的偏航控制装置，偏航控制装置根据风力发电机转动角度，控制风力发电机转动，同时采集各个风力发电机转动过程的数据，并发送到故障检测与判断模块进行故障检测与判断，进入步骤三；步骤三，故障检测与判断模块根据采集的各个风力发电机转动过程的数据，判断风力发电机是否存在一类故障，若判断风力发电机存在一类故障，则故障检测与判断模块通过偏航控制装置停止一类故障风力发电机转动，偏航控制装置控制未故障风力发电机转动到风力发电机转动角度，风力发电机进入发电；同时故障检测与判断模块退出一类故障检测与判断，将检测到的一类故障数据以及对应的风力发电机编号发送到风力发电机管理模块，进入步骤四；步骤四，获取各个未故障风力发电机的转速，故障检测与判断模块根据采集的各个未故障风力发电的叶片转速，判断风力发电机是否存在二类故障，若判断风力发电机存在二类故障，则通过风力发电机控制装置停止故障风力发电机叶片转动；若风速风向检测装置采集的风速不大于发电风速阈值，风力发电机控制装置控制风力发电机停止发电，同时故障检测与判断模块退出二类故障检测与判断，将检测到的二类故障数据以及对应的二类故障风力发电机编号发送到风力发电机管理模块，进入步骤五；步骤五，云端数据服务模块获取特征风的发生频率，若发生频率大于设定的阈值，则风力发电机保持偏航，否者，偏航控制装置控制风力发电机返回主风向，进入步骤六；步骤六，风力发电机管理模块根据一类故障风力发电机编号和二类故障风力发电机编号，开启风力发电机的融冰模块进行融冰，完成融冰后，进行风力发电机测试，若风力发电机通过测试，则重新上线，并调整风力发电机方向与未故障风力发电机方向一致，完成风力发电机监测控制。2.根据权利要求1所述的风力发电机监测控制方法，其特征在于，所述的对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，包括：通过测试转动角度对各个风力发电机的偏航控制装置进行测试运行，采集各个风力发电机的转动角度，若各个风力发电机的转动角度与测试转动角度的差值，均不大于测试差值阈值，则各个风力发电机的偏航控制装置，满足一致性要求，否则，则对大于测试差值阈值的风力发电机的偏航控制装置进行调节或更换，直到满足一致性要求，完成一致性校正。3.根据权利要求2所述的风力发电机监测控制方法，其特征在于，所述的偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正，包括：偏航控制装置根据方向角度差，控制风力发电机向主风向转动。4.根据权利要求3所述的风力发电机监测控制方法，其特征在于，所述的云端数据服务模块根据风向，得到风力发电机转动角度，包括：根据风向与主风向的角度差，得到风力发
电机转动角度。5.根据权利要求4所述的风力发电机监测控制方法，其特征在于，所述的故障检测与判断模块根据采集的各个风力发电机转动过程的数据，判断风力发电机是否存在一类故障，包括：所述的风力发电机转动过程的数据为风力发电机转动的角速度，若角速度与设定的标准转动角速度的差值，大于偏差阈值，则判断风力发电机存在一类故障。6.根据权利要求5所述的风力发电机监测控制方法，其特征在于，所述的故障检测与判断模块根据采集的各个未故障风力发电的叶片转速，判断风力发电机是否存在二类故障，包括：获取各个未故障风力发电机的叶片转速，得到平均叶片转速，若存在低于平均叶片转速且大于设定转速比例的风力发电机，则该风力发电机为二类故障风力发电机；所述的转速比例为：7.根据权利要求5所述的风力发电机监测控制方法，其特征在于，所述的完成融冰后，进行风力发电机测试，包括：若为一类故障风力发电机，则进行偏航转动测试，若风力发电机转动过程的角速度，与设定的标准转动角速度的差值，不大于偏差阈值，则测试通过；若为二类故障风力发电机，则进行叶片转动测试，若风力发电机叶片转动过程的叶片转动速度，与设定的测试叶片转动速度的差值，不大于叶片转动速度偏差阈值，则测试通过。8.一种风力发电机监测控制装置，应用权利要求1-7任一所述的一种风力发电机监测控制方法，其特征在于，包括风力发电机控制装置、风速风向检测装置、偏航控制装置、转速检测装置、云端数据服务模块、故障检测与判断模块、通信模块、融冰模块和风力发电机管理模块；所述的风力发电机控制装置、风速风向检测装置、偏航控制装置、转速检测装置、故障检测与判断模块、通信模块、融冰模块分别与所述的风力发电机管理模块连接，所述的云端数据服务模块与所述的通信模块通信连接。9.根据权利要求8所述的风力发电机监测控制装置，其特征在于，所述的转速检测装置包括风力发电机转动角速度检测装置、风力发电机叶片转动速度；所述的风力发电机转动角速度检测装置、风力发电机叶片转动速度分别与所述的风力发电机管理模块连接。

技术总结
本发明涉及风力发动机技术领域，涉及一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置，该方法的步骤包括：对风力发电机的偏航控制装置进行一致性校正，偏航控制装置根据方向角度差对风力发电机的初始方向进行校正；风力发电机的初始方向校正完成后，通过风速风向检测装置采集风速和风向，偏航控制装置根据风力发电机转动角度，控制风力发电机转动，偏航控制装置控制未故障风力发电机转动到风力发电机转动角度，风力发电机进入发电；若风速风向检测装置采集的风速不大于发电风速阈值，风力发电机控制装置控制风力发电机停止发电，风力发电机管理模块开启风力发电机的融冰模块进行融冰，若风力发电机通过测试，则重新上线，完成风力发电机监测控制。电机监测控制。电机监测控制。


技术研发人员：陶成强 杨立平 强威威 刘涛 尚晓龙 杨灏
受保护的技术使用者：华能酒泉风电有限责任公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/6/27