一种风电机组传动链多模控制保护方法及装置

摘要

本发明公开一种风电机组传动链多模控制保护方法及装置，该方法步骤包括：S1.获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；S2.按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组运行过程中的传动链状态进行监测，判断指定运行指标在重点监测频率是否超过正常范围，如果是控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标；该装置包括频率识别模块以及多模控制模块。本发明具有实现方法简单、成本低、能够实现风电机组传动链多模自动控制保护，且保护控制精度高、保护性能好、响应速度快等优点。

权利要求

1.一种风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于，步骤包括：S1.频率识别：获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；

S2.多模控制：按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组运行过程中传动链状态进行监测，根据监测结果判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果是控制在多个所述预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

2.根据权利要求1所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于，所述步骤S2中多个预设控制模式控制目标风电机组运行的具体步骤包括：获取目标风电机组运行过程中的运行数据进行频域分析，根据频谱分析结果控制在各所述预设控制模式中切换，对目标风电机组在所述重点监测频率进行模态抑制控制，使目标风电机组的指定运行指标控制在预设范围内。

3.根据权利要求1所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于：所述步骤S2中对传动链状态进行监测时，具体获取目标风电机组运行时传动链状态数据，根据获取的数据计算各指定运行指标在所述重点监测频率的实际值，将计算得到的所述实际值与各指定运行指标在所述重点监测频率对应的理论值进行对比，如果所述实际值与理论值之间的偏差值在正常范围以内，则判定传动链对应的运行指标运行正常，如果所述偏差值超出正常范围，则控制在多个预设控制模式中进行切换以减小所述偏差值。

4.根据权利要求1或2或3所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于：所述运行指标具体为转速、风速、有功功率、转矩、加速度和桨距角中一种或多种变量的在所述重点监测频率的幅值。

5.根据权利要求3所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于，所述步骤S2中，如果切换所述控制模式后所述偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号。

6.根据权利要求1或2或3所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于，所述步骤S2中对传动链状态进行监测时，判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围前还包括故障初步判断步骤，具体步骤包括：获取目标风电机组运行时传动链中指定部件的固有频率的实际值，并将所述实际值与对应部件固有频率的理论值进行对比，如果所述实际值与理论值之间的偏差值在正常范围以内，则转入所述判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果所述偏差值超出正常范围，则直接控制在多个预设控制模式中进行切换以减小所述偏差值。

7.根据权利要求6所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于，所述故障初步判断步骤中，如果切换所述控制模式后所述偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号。

8.根据权利要求6所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于，获取所述固有频率的实际值的步骤包括：在各种工况下对目标风电机组进行测试，采集多项运行参数数据进行频域分析，根据频域分析结果测算出所述各部件固有频率的实际值；所述运行参数包括发电机转速、风轮转速、有功功率、转矩和加速度中一种或多种。

9.根据权利要求6所述的风电机组传动链多模控制保护方法，其特征在于：所述故障初步判断步骤中具体分别获取目标风电机组运行时风轮、塔架以及传动链中一种或多种部件的固有频率以进行对比。

10.一种风电机组传动链多模控制保护装置，其特征在于，包括：频率识别模块，用于获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；

多模控制模块，用于按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组运行过程中的传动链状态进行监测，根据监测结果判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果是控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

11.根据权利要求10所述的风电机组传动链多模控制保护装置，其特征在于，所述多模控制模块包括：

多模式控制单元，用于按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行；

传动链监测单元，用于对目标风电机组各个工况下的传动链状态进行监测；

指标判断单元，用于根据所述传动链监测单元的监测结果判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果是转入执行多模式控制单元；

多模切换单元，用于控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

12.根据权利要求11所述的风电机组传动链多模控制保护装置，其特征在于，所述多模控制模块还包括设置在所述传动链监测单元与指标判断单元之间的故障初步判断单元，用于获取目标风电机组运行时传动链中指定部件的固有频率的实际值，并将所述实际值与对应部件固有频率的理论值进行对比，如果所述实际值与理论值之间的偏差值在正常范围以内，则转入所述指标判断单元，如果所述偏差值超出正常范围，则直接转入所述多模式控制单元，使得控制在多个预设控制模式中进行切换以减小所述偏差值。

13.根据权利要求10或11或12所述的风电机组传动链多模控制保护装置，其特征在于，还包括用于信号采集的信号采集模块，所述信号采集模块分别与所述重点频率段识别单元、多模控制单元连接。

14.根据权利要求12所述的风电机组传动链多模控制保护装置，其特征在于，还包括用于如果切换所述控制模式后所述偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号的报警模块，所述报警模块与所述多模控制模块连接。

15.一种风电机组传动链多模控制保护装置，包括处理器，所述处理器中存储有可执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器被配置以执行权利要求1～9中任意一项所述的方法。

说明书

一种风电机组传动链多模控制保护方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电设备保护技术领域，尤其涉及一种风电机组传动链多模控制保护方法及装置。

背景技术

[0002] 传动链是风力发电机组的基础，电机组传动链主要包含叶片、轮毂、主轴、齿轮箱、发电机等多个关键部件，承受了机组的主要载荷，如果传动链上的部件出现问题，则会严重
影响机组的发电性能和可靠性。目前针对风电机组传动链的保护，主要采用以下两种方式：

[0003] 1、配置保护装置方式：该类方式是通过在传动链中配置相应的保护装置来实现保护，如针对力矩保护，通过将剪切销固定在发电机轴上，柔性件与联轴器连接在一起，由剪
切销与柔性件相配合，使得剪切载荷均匀地加载在各个剪切销上，保证了力矩保护的可靠
性。但是该类方式必须额外配置硬件设备，实现操作复杂、成本高且灵活性差，难以针对传
动链各类异常状态进行监测保护。

[0004] 2、指标监测方式：该类方式通过监测某项运行指标，当运行指标超标时直接控制停机，实现对传动链的保护。如典型的通过检测传动链的转速信号的波动值，一旦波动值大
于波动限值时，通过控制系统直接对机组进行停机。上述直接基于某项运行指标进行保护
控制的方式，实际保护精度不高，难以及时、准确的在传动链异常时即进行保护，且如转速
等运行指标波动可能是由传动链异常造成，也可能是由其他原因造成，当仅是由不会造成
风电机组运行风险的原因造成运行指标波动时，并不必要进行停机操作，因而采用上述保
护方式实际会存在大量的不必要停机保护，甚至可能造成频繁停机，影响风电机组的稳定
运行。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、能够实现风电机组传动链多模自动控制保护，且保护控制精度
高、保护性能好、响应速度快的风电机组传动链多模控制保护方法及装置。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

[0007] 一种风电机组传动链多模控制保护方法，步骤包括：

[0008] S1.频率识别：获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；

[0009] S2.多模控制：按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组运行过程中传动链状态进行监测，根据监测结果判断指定运行指标在所述重点监测频率是
否超过正常范围，如果是控制在多个所述预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

[0010] 进一步的，所述步骤S2中多个预设控制模式控制目标风电机组运行的具体步骤包括：获取目标风电机组运行过程中的运行数据进行频域分析，根据频谱分析结果控制在各
所述预设控制模式中切换，对目标风电机组在所述重点监测频率进行模态抑制控制，使目
标风电机组的指定运行指标控制在预设范围内。

[0011] 进一步的，所述步骤S2中对传动链状态进行监测时，具体获取目标风电机组运行时传动链状态数据，根据获取的数据计算各指定运行指标在所述重点监测频率的实际值，
将计算得到的所述实际值与各指定运行指标在所述重点监测频率对应的理论值进行对比，
如果所述实际值与理论值之间的偏差值在正常范围以内，则判定传动链对应的运行指标运
行正常，如果所述偏差值超出正常范围，则控制在多个预设控制模式中进行切换以减小所
述偏差值。

[0012] 进一步的，所述运行指标具体为转速、风速、有功功率、转矩、加速度和桨距角中一种或多种变量的幅值。

[0013] 进一步的，所述步骤S2中，如果切换所述控制模式后所述偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号。

[0014] 进一步的，所述步骤S2中对传动链状态进行监测时，判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围前还包括故障初步判断步骤，具体步骤包括：获取目标风电
机组运行时传动链中指定部件的固有频率的实际值，并将所述实际值与对应部件固有频率
的理论值进行对比，如果所述实际值与理论值之间的偏差值在正常范围以内，则转入判断
指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果所述偏差值超出正常范围，则
直接控制在多个预设控制模式中进行切换以减小所述偏差值。

[0015] 进一步的，所述故障初步判断步骤中，如果切换所述控制模式后所述偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号。

[0016] 进一步的，获取所述固有频率的实际值的步骤包括：在各种工况下对目标风电机组进行测试，采集多项运行参数数据进行频域分析，根据频域分析结果测算出所述各部件
固有频率的实际值；所述运行参数包括发电机转速、风轮转速、有功功率、转矩和加速度中
一种或多种。

[0017] 进一步的，所述故障初步判断步骤中具体分别获取目标风电机组运行时风轮、塔架以及传动链中一种或多种部件的固有频率以进行对比。

[0018] 一种风电机组传动链多模控制保护装置，包括：

[0019] 频率识别模块，用于获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；

[0020] 多模控制模块，用于按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组运行过程中的传动链状态进行监测，根据监测结果判断指定运行指标在所述重点监
测频率是否超过正常范围，如果是控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指
标。

[0021] 进一步的，所述多模控制模块包括：

[0022] 多模式控制单元，用于按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行；

[0023] 传动链监测单元，用于对目标风电机组各个工况下的传动链状态进行监测；

[0024] 指标判断单元，用于根据所述传动链监测单元的监测结果判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果是转入执行多模式控制单元；

[0025] 多模切换单元，用于控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

[0026] 进一步的，所述多模控制模块还包括设置在所述传动链监测单元与指标判断单元之间的故障初步判断单元，用于获取目标风电机组运行时传动链中指定部件的固有频率的
实际值，并将所述实际值与对应部件固有频率的理论值进行对比，如果所述实际值与理论
值之间的偏差值在正常范围以内，则转入所述指标判断单元，如果所述偏差值超出正常范
围，则直接转入所述多模式控制单元，使得控制在多个预设控制模式中进行切换以减小所
述偏差值。

[0027] 进一步的，还包括用于信号采集的信号采集模块，所述信号采集模块分别与所述重点频率段识别单元、多模控制单元连接。

[0028] 进一步的，还包括用于如果切换所述控制模式后所述偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号的报警模块，所述报警模块与所述多模控制模块连接。

[0029] 一种风电机组传动链多模控制保护装置，包括处理器，所述处理器中存储有可执行的计算机程序，所述处理器被配置以执行上述的方法。

[0030] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0031] 1、本发明风电机组传动链多模控制保护方法及装置，通过先依据运行数据辨识出机组的传动链相关频率作为重点监测频率，再对机组各工况下的传动链状态进行监测，根
据机组在各重点监测频率的运行指标判断是否存在异常，存在异常时结合多模控制方式控
制切换模式来调节该运行指标，能够自动、准确的识别出传动链异常特征，及时发现传动链
异常进行修正，能够提高风电机组传动链的运行安全可靠性，同时避免不必要的停机，确保
风电机组的稳定运行。

[0032] 2、本发明风电机组传动链多模控制保护方法及装置，可以将能够实现上述保护方法的软件模块嵌入至控制系统中，仅需简单的软件配置或升级配置即可实现传动链自动保
护，无需增加任何额外的硬件设备，实现成本低、可靠性高，且不会影响风电机组本身的保
护功能。

[0033] 3、本发明风电机组传动链多模控制保护方法及装置，基于多模控制方式，能够使得风电机组的运行指标最优，同时当监测到传动链存在异常时，通过切换控制模式来调节
运行指标至正常范围，可以保持风电机组传动链的运行性能。

[0034] 4、本发明风电机组传动链多模控制保护方法及装置，进一步先通过比较机组传动链中各部件的固有频率，初步判断是否可能存在异常，如果固有频率的实际值与理论值的
偏差在正常范围内，则进一步进行判断，如果偏差超过正常范围，则可以判断传动链存在异
常，直接控制切换控制模式以使得传动链运行恢复正常，可以基于固有频率快速的初步判
断出传动链是否存在异常。

[0035] 5、本发明风电机组传动链多模控制保护方法及装置，进一步利用该幅值变化特性，将机组运行时各变量的幅值作为运行指标，通过监测各运行指标在传动链相关频段的
实际值与理论值之间的偏差状态来判定是否存在指标异常，如果监测到异常则控制按照多
模控制方式进行调整以减小偏差值，能够快速控制风电机组传动链的运行指标恢复正常状
态。

附图说明

[0036] 图1是本实施例风电机组传动链多模控制保护方法的实现流程示意图。

[0037] 图2在具体应用实施例中得到的变量1(发电机转速)的频域分析结果示意图。

[0038] 图3在具体应用实施例中得到的变量2(机舱前后加速度)的频域分析结果示意图。

[0039] 图4在具体应用实施例中得到的变量3(风轮转速)的频域分析结果示意图。

[0040] 图5在具体应用实施例中得到的变量4(发电机电磁转矩)的频域分析结果示意图。

[0041] 图6在具体应用实施例中得到的变量5(有功功率)的频域分析结果示意图。

[0042] 图7是本发明具体应用实施例中风电机组传动链多模控制保护装置的结构原理示意图。

具体实施方式

[0043] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

[0044] 如图1所示，本实施例风电机组传动链多模控制保护方法的步骤包括：

[0045] S1.频率识别：获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；

[0046] S2.多模控制：按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组各个工况下的传动链状态进行监测，根据监测结果判断指定运行指标在重点监测频率是否
超过正常范围，如果是控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

[0047] 当传动链发生故障存在异常时，其中各部件的功率、转速、转矩、桨距角等运行指标在传动链各频率上会发生变化。本实施例通过先依据运行数据辨识出机组的传动链相关
频率作为重点监测频率，再对机组各工况下的传动链状态进行监测，根据机组在各重点监
测频率的运行指标判断是否存在异常，存在异常时结合多模控制方式控制切换模式来调节
该运行指标，能够自动、准确的识别出传动链异常特征，及时发现传动链异常进行修正，能
够提高风电机组传动链的运行安全可靠性，同时避免不必要的停机，确保风电机组的稳定
运行。

[0048] 在具体应用实施例中，可以将能够实现上述保护方法的软件模块嵌入至控制系统中，以实现风电机组传动链的控制保护功能，或者对控制系统的软件进行升级配置以实现
上述保护功能，仅需简单的软件配置，无需增加任何额外的硬件设备，实现成本低、可靠性
高，且不会影响风电机组本身的保护功能。

[0049] 本实施例中，步骤S1具体选取风电机组风轮转速、功率、加速度、发电机电磁转矩、桨距角和变桨力矩等变量，根据运行数据识别出传动链相关频率作为重点监测频率，将上
述各变量在重点监测频率对应的幅值的理论值作为监测指标，与上述重点监测频率一起存
储在重点监测频率数据库中，后续当需要使用重点监测频率、各变量在重点监测频率对应
的幅值的理论值时，可以直接从重点监测频率数据库中进行调用。

[0050] 上述重点监测频率可以为传动链相关的各频率，如风轮频率、塔架频率、传动链频率等，具体可根据实际需求选取。

[0051] 本实施例步骤S2中对目标风电机组的传动链状态进行监测前还包括故障初步判断步骤，具体步骤包括：获取目标风电机组运行时传动链中指定部件的固有频率的实际值，
并将实际值与对应部件固有频率的理论值进行对比，如果实际值与理论值之间的偏差值在
正常范围以内，则转入上述判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如
果偏差值超出正常范围，则控制在多个预设控制模式中进行切换以减小偏差值。传动链存
在异常时，传动链各部件的固有频率亦会发生改变，本实施例先通过比较机组传动链中各
部件的固有频率，初步判断是否存在异常，如果固有频率的实际值与理论值的偏差在正常
范围内，则进一步进行判断，如果偏差超过正常范围，则可以判定传动链存在异常，直接控
制切换控制模式以减少偏差值，使得传动链运行恢复正常，可以基于固有频率的快速的初
步判断出传动链是否存在异常。上述当判断到偏差超过正常范围时，可以进一步配置发出
预警到远程监控、PHM(故障预测和健康管理)系统等以进行故障预警。

[0052] 本实施例上述故障初步判断步骤中，如果切换控制模式后偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号，以提示存在故障，需要进行故障排查。

[0053] 本实施例获取固有频率的实际值的步骤包括：在各种工况下对目标风电机组进行测试，采集多项运行参数数据进行频域分析，根据频域分析结果测算出各部件固有频率的
实际值；上述运行参数包括发电机转速、风轮转速、有功功率、转矩和加速度等。

[0054] 上述故障初步判断步骤中具体分别获取目标风电机组运行时风轮、塔架以及传动链等部件的固有频率以进行对比，具体可根据实际需求选用所需的传动链相关部件固有频
率。

[0055] 在具体应用实施例中，首先通过仿真软件对风电机组进行建模计算，得到各部件的固有频率的理论值，如由不同变量得到风轮理论频率1、风轮理论频率2、塔架理论频率1、
塔架理论频率2、传动链理论频率1等；然后对实际运行的风电机组进行各种工况下的测试，
根据采集到的发电机转速、风轮转速、有功功率、转矩和加速度等数据的频域分析结果，测
算出各部件的固有频率实际值，例如由不同变量风轮实际频率1、风轮实际频率2、塔架实际
频率1、塔架实际频率2、传动链实际频率1等，具体应用实施例中分别采用单一变量仿真得
到的仿真结果如图2至图6所示(依次对应发电机转速、机舱前后加速度、风轮转速、发电机
电磁转矩、有功功率)，实际应用中可以根据实际需求采用两个以上变量的组合来实现上述
固有频率的计算；然后将各部件的传动链相关固有频率理论值和实际值进行对比，如果偏
差在正常范围以内，则进行下一步判断，如果偏差超出正常范围(如图6所示)，则切换控制
模式进行测试以减小偏差，同时发出预警到远程监控和PHM(故障预测和健康管理)系统；如
果切换控制模式后偏差仍偏高，则由自动报警单元则触发相应警告或故障。

[0056] 经过上述固有频率未判断出异常(固有频率偏差在正常范围内)时，则进一步判断传动链指定运行指标在重点监测频率的状态，如果超过正常范围则判定传动链存在异常，
控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

[0057] 本实施例步骤S2中控制在多个预设控制模式中进行切换的具体步骤包括：获取目标风电机组运行过程中的运行数据进行频域分析，根据频谱分析结果控制在各预设控制模
式中切换，对目标风电机组在重点监测频率进行模态抑制控制，使目标风电机组的指定运
行指标控制在正常范围内。本实施例基于多模控制方式，能够使得风电机组的运行指标最
优，同时当监测到传动链存在异常时，通过切换控制模式来调节运行指标至正常范围，可以
保持风电机组传动链的运行性能。

[0058] 在具体应用实施例中，进行多模控制时，针对辨识出的重点监测频率的各个主要频段进行模态抑制控制，根据机组实际运行数据的频域分析结果，在不同的控制模式中进
行切换，使得机组的转速、风轮转速、有功功率、转矩和加速度等各变量在传动链相关频段
对应的幅值控制在合理范围内，可以实现传动链运行指标最优。

[0059] 本实施例步骤S2中对传动链状态进行监测时，具体获取目标风电机组运行时传动链状态数据，根据获取的数据计算各指定运行指标在重点监测频率的实际值，将计算得到
的实际值与各指定运行指标在重点监测频率对应的理论值进行对比，如果实际值与理论值
之间的偏差值在正常范围以内，则判定传动链对应的运行指标运行正常，如果偏差值超出
正常范围，则控制在多个预设控制模式中进行切换以减小偏差值。上述运行指标具体可以
为转速、风速、有功功率、转矩、加速度和桨距角等变量的幅值，各变量在重点监测频率对应
的幅值的理论值可以通过调用重点频率数据库中存储数据得到。

[0060] 当传动链存在异常时，转速、风速、有功功率、转矩、加速度和桨距角等变量的幅值会增大，本实施例利用该幅值变化特性，将机组运行时上述各变量的幅值作为运行指标，通
过监测各运行指标在传动链相关频段(重点监测频率)的实际值与理论值之间的偏差状态
来判定是否存在指标异常，如果监测到异常则控制按照多模控制方式进行调整以减小偏差
值，使得风电机组传动链的运行指标恢复正常状态。

[0061] 本实施例步骤S2中，如果切换控制模式后偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号以提示进行排查。

[0062] 在具体应用实施例中，采用某一风电机组各工况下运行过程中的运行数据进行仿真实验，如果偏差在正常范围以内，则传动链运行指标正常；如果偏差超出正常范围(如图5
所示)，则切换控制模式进行测试以减小偏差，同时发出预警到远程监控和PHM(故障预测和
健康管理)系统；如果切换控制模式后偏差仍偏高，且判断有进一步发展趋势，则由自动报
警单元则触发相应警告或故障。

[0063] 本发明在具体应用实施例中采用上述方法实现风电机组传动链多模控制保护的详细流程为：

[0064] 步骤1：采用仿真软件对风电机组进行建模计算，得到风轮、塔架、传动链等各部件的固有频率理论值，同时对仿真数据进行统计分析，将各变量在传动链相关频段对应的理
论幅值作为监测指标，存储在重点监测频率数据库中。

[0065] 步骤2：设计多模控制器，由多模控制对重点监测频率的主要频段进行模态抑制控制，根据实际系统运行数据的频域分析结果，在不同的控制模式中切换，使转速、风轮转速、
有功功率、转矩和加速度等各变量在传动链相关频段(重点监测频率)对应的幅值控制在合
理范围内，实现传动链运行指标最优。

[0066] 步骤3：对实际运行的风电机组进行各种工况下的测试，根据采集到的发电机转速、风轮转速、有功功率、转矩和加速度等数据的频域分析结果，测算出风轮、塔架以及传动
链等各部件的固有频率实际值。

[0067] 步骤4：将各部件的传动链相关固有频率理论值和实际值进行对比，如果偏差在正常范围以内，则转入步骤5进行下一步判断；如果偏差超出正常范围，则切换控制模式进行
测试以减小偏差，同时发出预警到远程监控和PHM系统；如果切换控制模式后偏差仍偏高，
则由自动报警单元则触发相应警告或故障。

[0068] 步骤5：将各变量在传动链相关频段对应的理论幅值和实际幅值进行对比，如果偏差在正常范围以内，则传动链运行指标正常；如果偏差超出正常范围，则切换控制模式进行
测试以减小偏差，同时发出预警到远程监控和PHM(故障预测和健康管理)系统；如果切换控
制模式后偏差仍偏高，且有进一步发展趋势，则由自动报警单元则触发相应警告或故障。

[0069] 本实施例风电机组传动链多模控制保护装置包括：

[0070] 频率识别模块，用于获取目标风电机组的运行数据，根据运行数据识别出传动链的各指定频率并作为重点监测频率；

[0071] 多模控制模块，用于按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行，并对目标风电机组各个工况下的传动链状态进行监测，根据监测结果判断指定运行指标在所述重点监
测频率是否超过正常范围，如果是控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指
标。

[0072] 本实施例中，多模控制模块具体包括：

[0073] 多模式控制单元，用于按照多个预设控制模式控制目标风电机组运行；

[0074] 传动链监测单元，用于对目标风电机组各个工况下的传动链状态进行监测；

[0075] 指标判断单元，用于根据所述传动链监测单元的监测结果判断指定运行指标在所述重点监测频率是否超过正常范围，如果是转入执行多模式控制单元；

[0076] 多模切换单元，用于控制在多个预设控制模式中进行切换以调节对应运行指标。

[0077] 本实施例中，多模控制模块还包括设置在传动链监测单元与指标判断单元之间的故障初步判断单元，用于获取目标风电机组运行时传动链中指定部件的固有频率的实际
值，并将所述实际值与对应部件固有频率的理论值进行对比，如果所述实际值与理论值之
间的偏差值在正常范围以内，则转入所述指标判断单元，如果所述偏差值超出正常范围，则
直接转入多模式控制单元，使得控制在多个预设控制模式中进行切换以减小偏差值。

[0078] 本实施例风电机组传动链多模控制保护装置与上述风电机组传动链多模控制保护方法为一一对应，在此不再一一赘述。

[0079] 本实施例中，上述风电机组传动链多模控制保护装置还包括用于信号采集的信号采集模块，信号采集模块分别与重点频率段识别单元、多模控制单元连接。

[0080] 本实施例中，风电机组传动链多模控制保护装置还包括用于如果切换控制模式后偏差值仍超过预设阈值，则触发警告或故障报警信号的报警模块，报警模块与多模控制模
块连接。

[0081] 在具体应用实施例中，如图7所示，本实施例风电机组传动链多模控制保护装置嵌入在风电机组主控和变流器控制系统中，经过频率识别模块辨识得到的重点监测频率以及
固有频率的理论值等存储在重点监测频率数据库中，通过信号采集模块采集风电机组传动
链各部件的功率、转矩、转速、风速和桨距角等变量的运行数据，各运行数据输入给风电机
组主控和变流器控制系统，经过多模式控制单元、传动链监测单元以及多模切换单元，判断
各运行指标是否在正常范围内，在超过正常范围时控制切换控制模式，使得调节运行指标
至正常范围，保持传动链运行指标最优，并向远程监控和PHM系统发送预警信号，当切换控
制模式后指标仍超过正常范围，则发送警告或故障以提示需要进行故障排查。

[0082] 判断指标是否在正常范围以内，如果指标异常则由多模式控制单元切换控制模式，以降低运行指标，同时发出预警到远程监控和PHM(故障预测和健康管理)系统；如果切
换控制模式后运行指标仍持续偏高，且有进一步发展趋势，则由自动报警单元则触发相应
警告或故障，通知现场维护人员进行排查。

[0083] 在另一实施例中，本发明风电机组传动链多模控制保护装置还可以为：包括处理器，处理器中存储有可执行的计算机程序，处理器被配置以执行上述风电机组传动链多模
控制保护方法。

[0084] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的
内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在
本发明技术方案保护的范围内。