风电机组的特征振荡频率预警方法及系统与流程

1.本技术涉及振荡频率预警领域，尤其涉及风电机组的特征振荡频率预警方法及系统。


背景技术：

2.在风电机组的设计和正常运行中，会通过诸多技术手段来避免机组运行过程中的振荡现象。例如，提前检测风电机组各个部件的特征频率，并在实际运行中将这些频率所对应的转速设置为快速过渡区，避免在此频率区间过长停留；运行中实时监测机组各部件的运动和物理量波动情况，发现振荡迹象尽快停机检修等等。
3.现有的技术方案仅是在设计和运行中进行规避，以及对已经开始振荡的机组进行紧急处理。而尚不能对机组的特征振荡频率进行预警，也就是不能在运行中提前知晓机组会在哪种频率信号的激励下产生整体振荡风险，使得机组发生内部自激振荡的风险较大。


技术实现要素：

4.本技术提供风电机组的特征振荡频率预警方法及系统，以至少解决机组发生内部自激振荡的风险较大的技术问题。
5.本技术第一方面实施例提出一种风电机组的特征振荡频率预警方法，所述方法包括：
6.将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；
7.根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；
8.根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；
9.基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；
10.其中，n为大于等于1的整数。
11.优选的，所述将风电机组划分为n个组合部件，包括：
12.基于所述风电机组中各个部件的所能承担的复杂程度将所述风电机组划分n个组合部件。
13.优选的，所述各个组合部件对应的转矩激励源值的计算式如下：
[0014][0015]
式中，x
i,t
为第i个组合部件t时刻对应的转矩激励源值，fi为第i个组合部件的特征频率，bj为第j个特征频率倍乘数的值，j∈[1～m],m为特征频率倍乘数的总个数。
[0016]
进一步的，所述根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率，包括：
[0017]
向风电机组的转动轴依次施加转矩激励源，获得各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线；
[0018]
分别对各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析，得到各转矩
激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数；
[0019]
根据所述各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数确定各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值；
[0020]
根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率。
[0021]
进一步的，所述根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率，包括：
[0022]
分别在各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值中筛选出频率最大值；
[0023]
将各转矩激励源值对应的频率最大值作为各个组合部件的特征振荡频率。
[0024]
优选的，所述基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警，包括：
[0025]
获取风电机组的运行频率与各个组合部件的特征振荡频率的差值绝对值；
[0026]
当各差值绝对值中小于等于预设的报警阈值的个数大于等于1时，对风电机组的特征振荡频率进行预警。
[0027]
本技术第二方面实施例提出一种风电机组的特征振荡频率预警系统，所述系统包括：
[0028]
划分模块，用于将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；
[0029]
第一确定模块，用于根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；
[0030]
第二确定模块，用于根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；
[0031]
预警模块，用于基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；
[0032]
其中，n为大于等于1的整数。
[0033]
优选的，所述将风电机组划分为n个组合部件，包括：
[0034]
基于所述风电机组中各个部件的所能承担的复杂程度将所述风电机组划分n个组合部件。
[0035]
进一步的，所述第二确定模块，包括：
[0036]
第一获取单元，用于向风电机组的转动轴依次施加转矩激励源，获得各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线；
[0037]
分析单元，用于分别对各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析，得到各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数；
[0038]
第一确定单元，用于根据所述各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数确定各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值；
[0039]
第二确定单元，用于根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率。
[0040]
进一步的，所述第二确定单元，包括：
[0041]
筛选子模块，用于分别在各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值中筛
选出频率最大值；
[0042]
确定子模块，用于将各转矩激励源值对应的频率最大值作为各个组合部件的特征振荡频率。
[0043]
本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0044]
本技术提出了风电机组的特征振荡频率预警方法及系统，所述方法包括：将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；其中，n为大于等于1的整数。本技术提出的技术方案，通过获得当前机组在当前运行环境下的危险频率集合进行预警，使机组得以规避这些频率进行运行，大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。
[0045]
本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0046]
本技术上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0047]
图1为根据本技术一个实施例提供的一种风电机组的特征振荡频率预警方法的流程图；
[0048]
图2为根据本技术一个实施例提供的一种风电机组的特征振荡频率预警系统的结构图；
[0049]
图3为根据本技术一个实施例提供的第二确定模块的结构图；
[0050]
图4为根据本技术一个实施例提供的第二确定单元的结构图；
[0051]
图5为根据本技术一个实施例提供的预警模块的结构图。
具体实施方式
[0052]
下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0053]
本技术提出的风电机组的特征振荡频率预警方法及系统，所述方法包括：将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；其中，n为大于等于1的整数。本技术提出的技术方案，通过获得当前机组在当前运行环境下的危险频率集合进行预警，使机组得以规避这些频率进行运行，大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。
[0054]
下面参考附图描述本技术实施例的风电机组的特征振荡频率预警方法及系统。
[0055]
实施例一
[0056]
图1为根据本技术一个实施例提供的一种风电机组的特征振荡频率预警方法的流
程图，如图1所示，所述方法包括：
[0057]
步骤1：将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；
[0058]
其中，n为大于等于1的整数。
[0059]
在本公开实施例中，所述将风电机组划分为n个组合部件，包括：
[0060]
基于所述风电机组中各个部件的所能承担的复杂程度将所述风电机组划分n个组合部件。
[0061]
步骤2：根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值。
[0062]
需要说明的是，所述各个组合部件对应的转矩激励源值的计算式如下：
[0063][0064]
式中，x
i,t
为第i个组合部件t时刻对应的转矩激励源值，fi为第i个组合部件的特征频率，bj为第j个特征频率倍乘数的值，j∈[1～m],m为特征频率倍乘数的总个数。
[0065]
步骤3：根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率。
[0066]
在本公开实施例中，所述步骤3具体包括：
[0067]
步骤3-1：向风电机组的转动轴依次施加转矩激励源，获得各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线；
[0068]
步骤3-2：分别对各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析，得到各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数；
[0069]
其中，利用公式计算各特征频率的信号放大倍数，式中，s(m)为第m个特征频率的信号放大倍数，y(m)为风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析后频率为m
×
fi的信号的幅值。
[0070]
步骤3-3：根据所述各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数确定各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值；
[0071]
步骤3-4：根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率。
[0072]
其中，所述步骤3-4具体包括：
[0073]
步骤3-4-1：分别在各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值中筛选出频率最大值；
[0074]
步骤3-4-2：将各转矩激励源值对应的频率最大值作为各个组合部件的特征振荡频率。
[0075]
其中，所述特征振荡频率是指风电机组对于某种频率的振动展现出较强的放大和振幅增强作用，从而导致机组处于危险的运行状态的特征频率。
[0076]
步骤4：基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警。
[0077]
需要说明的是，所述步骤4具体包括：
[0078]
获取风电机组的运行频率与各个组合部件的特征振荡频率的差值绝对值；
[0079]
当各差值绝对值中小于等于预设的报警阈值的个数大于等于1时，对风电机组的特征振荡频率进行预警。
[0080]
为了更加清楚地说明本技术实施例的一种风电机组的特征振荡频率预警方法的实现流程，下面以一个具体的方法实施例进行详细说明：
[0081]
1)将风电机组分解为n个组合部件(部件的分解一般根据系统所能承担的复杂程度而言，n可自由选取，一般取10-100)，输入每个部件的特征频率，共n个特征频率，标记为f1-fn；
[0082]
2)令i＝1；
[0083]
3)给风电机组的转动轴加以独立的转矩激励源x
i,t
：
[0084][0085]
式中，x
i,t
为第i个组合部件t时刻对应的转矩激励源值，fi为第i个组合部件的特征频率，bj为第j个特征频率倍乘数的值，j∈[1～m],m为特征频率倍乘数的总个数，一般取10-50；
[0086]
4)检测风电机组发电机转速值wi(t)曲线，并对其做傅里叶分析，获取1-m中每个频率的信号放大倍数，其中第m个频率的信号放大倍数计算为：
[0087][0088]
式中，y(m)为wi(t)曲线做傅里叶分析后频率为m
×
fi的信号的幅值；
[0089]
5)取1-m中最大的s(mmax)所对应的频率值mmax
×
fi，作为此次循环的输出频率值。
[0090]
6)判断i是否小于n，如果是，则令i＝i+1，返回3)；如果否，则进行7)；
[0091]
7)输出循环中所有形成的mmax
×
fi频率值集合，共n个元素，作为计算结果输出，即为风电机组此次运行中所应规避的运行频率；
[0092]
8)获取风电机组的运行频率与频率值集合中各个组合部件的特征振荡频率的差值绝对值；
[0093]
当各差值绝对值中小于等于预设的报警阈值的个数大于等于1时，对风电机组的特征振荡频率进行预警。
[0094]
综上所述，本实施例提出的一种风电机组的特征振荡频率预警方法，在机组运行过程中，通过对机组特征输入量和输出量的信号波形进行分析，计算每个可能特征频率的幅值放大幅度，并通过分析比对，获得当前机组在当前运行环境下的危险频率集合，使机组得以规避这些频率进行运行，大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。
[0095]
实施例二
[0096]
图2为根据本技术一个实施例提供的一种风电机组的特征振荡频率预警系统的结构图，如图2所示，所述系统包括：
[0097]
划分模块100，用于将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；
[0098]
第一确定模块200，用于根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；
[0099]
第二确定模块300，用于根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；
[0100]
预警模块400，用于基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；
[0101]
其中，n为大于等于1的整数。
[0102]
在本公开实施例中，所述将风电机组划分为n个组合部件，包括：
[0103]
基于所述风电机组中各个部件的所能承担的复杂程度将所述风电机组划分n个组合部件。
[0104]
其中，所述各个组合部件对应的转矩激励源值的计算式如下：
[0105][0106]
式中，x
i,t
为第i个组合部件t时刻对应的转矩激励源值，fi为第i个组合部件的特征频率，bj为第j个特征频率倍乘数的值，j∈[1～m],m为特征频率倍乘数的总个数。
[0107]
进一步的，如图3所示，所述第二确定模块300，包括：
[0108]
第一获取单元301，用于向风电机组的转动轴依次施加转矩激励源，获得各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线；
[0109]
分析单元302，用于分别对各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析，得到各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数；
[0110]
第一确定单元303，用于根据所述各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数确定各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值；
[0111]
第二确定单元304，用于根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率。
[0112]
其中，如图4所示，所述第二确定单元304，包括：
[0113]
筛选子模块3041，用于分别在各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值中筛选出频率最大值；
[0114]
确定子模块3042，用于将各转矩激励源值对应的频率最大值作为各个组合部件的特征振荡频率。
[0115]
在本公开实施例中，如图5所示，所述预警模块400包括：
[0116]
第二获取单元401，用于获取风电机组的运行频率与各个组合部件的特征振荡频率的差值绝对值；
[0117]
预警单元402，用于当各差值绝对值中小于等于预设的报警阈值的个数大于等于1时，对风电机组的特征振荡频率进行预警。
[0118]
综上所述，本实施例提出的本一种风电机组的特征振荡频率预警系统，在机组运行过程中，通过对机组特征输入量和输出量的信号波形进行分析，计算每个可能特征频率的幅值放大幅度，并通过分析比对，获得当前机组在当前运行环境下的危险频率集合，使机组得以规避这些频率进行运行，大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。
[0119]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0120]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0121]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种风电机组的特征振荡频率预警方法，其特征在于，所述方法包括：将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；其中，n为大于等于1的整数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将风电机组划分为n个组合部件，包括：基于所述风电机组中各个部件的所能承担的复杂程度将所述风电机组划分n个组合部件。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个组合部件对应的转矩激励源值的计算式如下：式中，x
i,t
为第i个组合部件t时刻对应的转矩激励源值，f
i
为第i个组合部件的特征频率，b
j
为第j个特征频率倍乘数的值，j∈[1～m],m为特征频率倍乘数的总个数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率，包括：向风电机组的转动轴依次施加转矩激励源，获得各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线；分别对各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析，得到各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数；根据所述各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数确定各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值；根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率，包括：分别在各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值中筛选出频率最大值；将各转矩激励源值对应的频率最大值作为各个组合部件的特征振荡频率。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警，包括：获取风电机组的运行频率与各个组合部件的特征振荡频率的差值绝对值；当各差值绝对值中小于等于预设的报警阈值的个数大于等于1时，对风电机组的特征振荡频率进行预警。7.一种风电机组的特征振荡频率预警系统，其特征在于，所述系统包括：划分模块，用于将风电机组划分为n个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；第一确定模块，用于根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；
第二确定模块，用于根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；预警模块，用于基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；其中，n为大于等于1的整数。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述将风电机组划分为n个组合部件，包括：基于所述风电机组中各个部件的所能承担的复杂程度将所述风电机组划分n个组合部件。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二确定模块，包括：第一获取单元，用于向风电机组的转动轴依次施加转矩激励源，获得各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线；分析单元，用于分别对各转矩激励源值下风电机组发电机转速值曲线做傅里叶分析，得到各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数；第一确定单元，用于根据所述各转矩激励源值对应的各特征频率的信号放大倍数确定各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值；第二确定单元，用于根据各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值确定各个组合部件的特征振荡频率。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二确定单元，包括：筛选子模块，用于分别在各转矩激励源值对应的各信号放大倍数下的频率值中筛选出频率最大值；确定子模块，用于将各转矩激励源值对应的频率最大值作为各个组合部件的特征振荡频率。

技术总结
本申请提出风电机组的特征振荡频率预警方法及系统，所述方法包括：将风电机组划分为N个组合部件，并获取各个组合部件的特征频率；根据各个组合部件的特征频率确定各个组合部件对应的转矩激励源值；根据各个组合部件对应的转矩激励源值确定各个组合部件的特征振荡频率；基于所述各个组合部件的特征振荡频率对风电机组的特征振荡频率进行预警；其中，N为大于等于1的整数。本申请提出的技术方案，通过获得当前机组在当前运行环境下的危险频率集合进行预警，使机组得以规避这些频率进行运行，大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。大幅度降低机组发生内部自激振荡的风险。


技术研发人员：李铮 郭小江 张钧阳 孙栩 杨立华 王玉斌 陈磊 严祺慧 刘博 张颖 李学刚
受保护的技术使用者：盛东如东海上风力发电有限责任公司 华能国际电力江苏能源开发有限公司 华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/5/18