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一种风力发电机组抗台风控制方法

阅读：447发布：2021-02-08

IPRDB可以提供一种风力发电机组抗台风控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种风力发电机组抗台风控制方法，包括下列技术措施：‑对中央监控系统和机组配备应急备用电源，机组的应急备用电源至少用作对机组的偏航系统、液压站和主控器提供应急供电；应急备用电源对中央监控系统和机组的供电状态与电网对中央监控系统和机组的供电状态进行互锁，以使应急备用电源与电网的供电状态实现自动切换；‑通过中央监控系统对机组的运行状态进行设定，当机组处于台风环境时，机组进行偏航动作、机组上的主轴液压刹车处于释放状态，使机组处于自动偏航状态；‑台风过后，先对机组进行人工检查，合格后，再通过中央监控系统对机组进行自检，自检过程中使机组处于正常运行模式。，下面是一种风力发电机组抗台风控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风力发电机组抗台风控制方法，所述风力发电机组布置在海上或沿海的台风能够波及区域的风电场内，其特征在于，所述控制方法包括下列技术措施：-对中央监控系统和机组配备应急备用电源，所述机组的应急备用电源至少用作对机组的偏航系统、液压站和主控器提供应急供电；所述应急备用电源对中央监控系统和机组的供电状态与电网对中央监控系统和机组的供电状态进行互锁，以使应急备用电源与电网对中央监控系统和机组的供电状态实现自动切换；

-通过中央监控系统对机组的运行状态进行设定，所述中央监控系统按如下三种运行模式对机组的运行状态进行设定：

--正常模式，所述正常模式为机组在正常风速下的运行模式，在正常风速环境下，中央监控系统控制机组进行正常运行；

--预台风模式，所述预台风模式根据气象预报信息进行应对台风来临的预处理模式，根据收到的气象预报信息，中央监控系统控制机组进行解缆动作，并控制机组的应急备用电源进入热备状态，在完成解缆动作后，中央监控系统控制机组进入正常模式进行正常运行；当中央监控系统与机组的主控器通讯中断时，则就地对机组进行手动解缆动作；

--台风模式，所述台风模式为机组在台风环境下的运行模式，在台风环境下，中央监控系统控制机组进行偏航动作、且使机组上的主轴液压刹车处于释放状态，使机组处于自动偏航状态，以确保实时的稳定偏航对风；若机组偏航失败，则中央监控系统控制机组的液压站向偏航刹车提供液压油的液压阀保留残压，同时控制机组的偏航电机的刹车处于松开状态；

-台风过后，先对机组进行人工检查，检查合格后，再通过中央监控系统对机组进行自检，自检过程中使机组处于正常运行模式。

2.根据权利要求1所述风力发电机组抗台风控制方法，其特征在于，所述中央监控系统与机组的主控器保持顺畅的监测通讯状态，机组运行状态的台风模式是由人工对中央监控系统以手动操作的方式实现启动；若所述机组的主控器与中央监控系统的通讯状态中断时，机组运行状态的台风模式是在机组先进入预台风模式运行后，再在机组检测到的风速大于设定的正常运行风速工况后自动实现启动。

3.根据权利要求1所述风力发电机组抗台风控制方法，其特征在于，所述应急备用电源的配备模式为单台机组对应配备一部应急备用电源；或者，所述应急备用电源的配备模式为多台机组对应配备一部应急备用电源，该应急备用电源所对应的这些机组划分为多组，应急备用电源对同组的各台机组进行同步供电，应急备用电源对各组机组的供电时间按编组顺序进行分时供电。

4.根据权利要求1或3所述风力发电机组抗台风控制方法，其特征在于，所述应急备用电源为柴油机应急电源。

5.根据权利要求1所述风力发电机组抗台风控制方法，其特征在于，所述机组在台风环境下，除偏航系统、液压站和主控器以外的所有辅助系统保持停止工作的状态。

说明书全文

一种风力发电机组抗台风控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电机组的控制方法，具体是一种台风所能够波及区域内的风力发电机组的控制方法，更为具体的说，是一种风力发电机组抗台风的控制方法。

背景技术

[0002] 我国地处亚洲大陆东部，濒临太平洋，位于东南季风带，有约3.2万公里海岸线（其中，约1.8万公里的大陆海岸线和约1.4万公里的岛屿海岸线），岛屿面积约为7.54万km2，近海滩面积约1.27万km2，东南沿海、山东半岛、辽东半岛及海上岛屿是我国最大的风能资源区，风能资源相当丰富。此外，我国的东南沿海地区的经济比较发达，用电量大，而且几乎没有煤炭资源可以利用，若依赖化石能源来解决电力能源需求的问题则十分困难。因而，我国沿海地区对风力发电设备有很大的市场需求，会逐步形成一个很大规模的风力发电市场。

[0003] 然而，海上或沿海的风电场在每年的夏季均会受到台风的袭击，每次台风登陆前、后沿海地区都会有一次大风过程，随着全球气候变暖，台风的强度也有逐年增强的趋势。在台风来袭时，强风加上来自台风中心剧烈的旋转增强，成倍增大的湍流强度和湍能会对所波及区域风电场内的机组产生极大的破坏力。例如，2003年的第13号台风“杜鹃”严重影响了我国南部地区风电场的正常工作，25台风力发电机组中有13台因受损而不能投入运营；2006年的“桑美”台风使浙江沿海风电场受到极大的损失，据称这次台风的局部瞬时最高风速达到81.1 m/s，苍南风电场的28台风力发电机组中有20台机组都遭到不同程度的破坏。

[0004] 综上所述，我国东南沿海及其岛屿的风能资源相当丰富，市场需求强劲，但台风环境会对风电场中的机组运行造成严重影响，因而，亟待投运于台风所波及区域风电场的风力发电机组具有应对抗台风的特殊技术要求。

发明内容

[0005] 本发明的技术目的在于：针对上述台风波及区域风电场的环境特殊性和现有技术的不足，提供一种既可以有效、可靠地利用台风资源，又可以最大程度的降低机组的载荷，确保机组能够稳定、安全、可靠的应对台风环境的风力发电机组抗台风控制方法。

[0006] 本发明实现其技术目的所采用的技术方案是，一种风力发电机组抗台风控制方法，所述风力发电机组布置在海上或沿海的台风能够波及区域的风电场内，所述控制方法包括下列技术措施：

[0007] -对中央监控系统和机组配备应急备用电源，所述机组的应急备用电源至少用作对机组的偏航系统、液压站和主控器提供应急供电；所述应急备用电源对中央监控系统和机组的供电状态与电网对中央监控系统和机组的供电状态进行互锁，以使应急备用电源与电网对中央监控系统和机组的供电状态实现自动切换；

[0008] -通过中央监控系统对机组的运行状态进行设定，当机组处于台风环境时，机组进行偏航动作、机组上的主轴液压刹车处于释放状态，使机组处于自动偏航状态；

[0009] -台风过后，先对机组进行人工检查，检查合格后，再通过中央监控系统对机组进行自检，自检过程中使机组处于正常运行模式。

[0010] 作为优选方案之一，所述中央监控系统按如下三种运行模式对机组的运行状态进行设定：

[0011] --正常模式，所述正常模式为机组在正常风速下的运行模式，在正常风速环境下，中央监控系统控制机组进行正常运行；

[0012] --预台风模式，所述预台风模式根据气象预报信息进行应对台风来临的预处理模式，根据收到的气象预报信息，中央监控系统控制机组进行解缆动作，并控制机组的应急备用电源进入热备状态，在完成解缆动作后，中央监控系统控制机组进入正常模式进行正常运行；当中央监控系统与机组的主控器通讯中断时，则就地对机组进行手动解缆动作；

[0013] --台风模式，所述台风模式为机组在台风环境下的运行模式，在台风环境下，中央监控系统控制机组进行偏航动作、且使机组上的主轴液压刹车处于释放状态，使机组处于自动偏航状态；若机组偏航失败，则中央监控系统控制机组的液压站向偏航刹车提供液压油的液压阀保留残压，同时控制机组的偏航电机的刹车处于松开状态。

[0014] 进一步的，所述中央监控系统与机组的主控器保持顺畅的监测通讯状态，机组运行状态的台风模式是由人工对中央监控系统以手动操作的方式实现启动；若所述机组的主控器与中央监控系统的通讯状态中断时，机组运行状态的台风模式是在机组先进入预台风模式运行后，再在机组检测到的风速大于设定的正常运行风速工况后自动实现启动。

[0015] 作为优选方案之一，所述应急备用电源的配备模式为单台机组对应配备一部应急备用电源；或者，所述应急备用电源的配备模式为多台机组对应配备一部应急备用电源，该应急备用电源所对应的这些机组划分为多组，应急备用电源对同组的各台机组进行同步供电，应急备用电源对各组机组的供电时间按编组顺序进行分时供电。

[0016] 作为优选方案之一，所述应急备用电源为柴油机应急电源。

[0017] 作为优选方案之一，所述机组在台风环境下，除偏航系统、液压站和主控器以外的所有辅助系统保持停止工作的状态。

[0018] 本发明的有益技术效果是：上述控制方法针对台风波及区域风电场的环境特殊性，对风电场内的中央监控系统和各机组分别提供应急备用电源，确保机组的偏航系统、液压站和主控器能够正常运行，在台风来临前将机组的偏航能力提前预调整，避免了盲目的收桨停机，从而对台风的风能资源实现有效、可靠地充分利用，在台风来临的台风环境下，将机组实现自动偏航，使机组最大程度的降低载荷，避免机组遭受台风的严重破坏，确保机组能够稳定、安全、可靠的应对台风环境的袭击，抗台风效果优异。

具体实施方式

[0019] 本发明涉及风力发电机组的控制方法，具体是一种台风所能够波及区域内的风力发电机组抗台风的控制方法，下面以多个实施例对本发明的技术内容进行详细、清楚地说明。

[0020] 实施例1

[0021] 本发明为风力发电机组抗台风的控制方法，本发明的风力发电机组布置在海上或沿海的台风能够波及区域的风电场内，本发明具体包括下列技术措施：

[0022] -对风电场内的中央监控系统（即SCADA系统，下同）和机组配备应急备用电源，为降低成本、且保证应急备用电源做功时的容量充足，机组的应急备用电源的配备模式为多台机组对应配备一部应急备用电源，通过中央监控系统将一部应急备用电源所对应的这些机组划分为多组，应急备用电源能够对同组的各台机组进行同步供电，且应急备用电源能够对各组机组的供电时间按编组顺序进行分时供电；当然，中央监控系统的应急备用电源可以是和机组的应急备用电源独立的，也可以是和机组的应急备用电源共享的，若为共享的，则应急备用电源向各组机组分时供电时必须确保对中央监控系统不间断供电；

[0023] 上述机组的应急备用电源至少用作对对应机组的偏航系统、液压站和主控器提供应急供电；

[0024] 中央监控系统的应急备用电源的供电状态应当与电网对中央监控系统的供电状态进行互锁，在电网正常供电的状态下，应急备用电源处于待机状态，在电网向中央监控系统停止供电的状态下，应急备用电源启动向中央监控系统供电，以使应急备用电源与电网对中央监控系统的供电状态实现自动切换；

[0025] 机组的应急备用电源对机组的供电状态应当与电网对机组的供电状态进行互锁，在电网正常供电的状态下，应急备用电源处于待机状态，在电网向机组停止供电的状态下，应急备用电源启动向对应的机组供电，以使应急备用电源与电网对机组的供电状态实现自动切换；

[0026] -通过中央监控系统对机组的运行状态进行设定，中央监控系统具体按如下三种运行模式对机组的运行状态进行设定：

[0027] --正常模式，正常模式为机组在正常风速下的运行模式，在正常风速环境下，中央监控系统控制机组进行正常运行，以利用风能实现发电；

[0028] --预台风模式，预台风模式根据气象预报信息进行应对台风来临的预处理模式，根据收到的气象预报信息，以人工操作的方式向中央监控系统下达台风预报的控制指令，使中央监控系统控制机组进行自动的解缆动作，以保持电缆最小角度的缠绕运行，并控制机组的应急备用电源进入热备状态，在完成解缆动作后，中央监控系统控制机组进入正常模式进行正常运行，以利用风能实现发电；

[0029] 若有个别机组因通讯中断，则就地对对应的机组进行手动解缆动作，以保持电缆最小角度的缠绕运行；

[0030] --台风模式，台风模式为机组在台风环境下的运行模式，在台风环境下，中央监控系统根据同一部应急备用电源所对应各机组的应急供电分组情况，而按编组顺序控制各组机组进行分时的偏航动作，且使同组的各台机组上的主轴液压刹车处于释放状态，使同组的各台机组处于自动偏航状态，即同组的各台机组进行同步偏航动作，不同组的机组按编组等待偏航，在等待偏航期间不允许执行偏航动作；当然，中央监控系统在控制对应机组进行偏航动作时，应屏蔽对应机组中的大部分影响自动偏航的故障，以确保实时的稳定偏航对风；在台风模式下，禁止机组解缆；

[0031] 在台风模式下，若个别机组偏航失败，则中央监控系统控制该机组的液压站向偏航刹车提供液压油的液压阀保留残压，同时控制该机组的偏航电机的刹车处于松开状态；

[0032] -台风过后，先对机组进行人工检查，检查合格后，再通过中央监控系统对机组进行自检，自检过程中使机组处于正常运行模式；在台风过后，绝对禁止中央监控系统对机组进行自动复位或远程复位的操作。

[0033] 上述应急备用电源与风电场对应的各台机组的编组，应综合考虑各组机组的数量、各机组的偏航电机运行和启动所需的容量、以及备用电源的容量进行设置；此外，还应考虑执行偏航动作以及等待执行偏航动作的时间长度等。这些参数应根据风电场的具体情况灵活优化选择，选择合适的参数应作为机组的主控控制参数以手动方式预设在中央监控系统内。

[0034] 上述台风模式的启动主要是以人工方式启动的，即确保中央监控系统与机组的主控器之间保持顺畅的监测通讯状态，根据台风来临情况，以人工操作的方式向中央监控系统下达台风来临的控制指令，中央监控系统根据人工输入的指令而启动进入台风模式。但是，若发生个别机组的主控器与中央监控系统之间的通讯状态中断现象时，则根据预台风模式中的手动解缆操作，使机组运行状态的台风模式是在机组先进入预台风模式运行后，再在机组检测到的风速大于设定的正常运行风速工况后，自动实现台风模式的启动。

[0035] 在上述台风环境下，机组的应急备用电源除了向对应机组的偏航系统、液压站和主控器供电以外，对应机组的所有辅助系统不得供电、使它们保持停止工作的状态。

[0036] 上述应急备用电源优选柴油机应急电源，其具体容量应视风电场的需求情况和所配对的机组情况而灵活确定。

[0037] 实施例2

[0038] 本发明为风力发电机组抗台风的控制方法，本发明的风力发电机组布置在海上或沿海的台风能够波及区域的风电场内，本发明具体包括下列技术措施：

[0039] -对风电场内的中央监控系统（即SCADA系统，下同）和机组配备应急备用电源，机组的应急备用电源的配备模式为单台机组对应配备一部应急备用电源；为了方便操作，通过中央监控系统将风电场内的各台机组划分为多组，同组的各台机组由它们的应急备用电源进行同步供电，各组机组的应急备用电源的供电时间按编组顺序进行差异化，使各组机组的供电实现分时化；

[0040] 上述机组的应急备用电源至少用作对对应机组的偏航系统、液压站和主控器提供应急供电；

[0041] 中央监控系统的应急备用电源的供电状态应当与电网对中央监控系统的供电状态进行互锁，在电网正常供电的状态下，应急备用电源处于待机状态，在电网向中央监控系统停止供电的状态下，应急备用电源启动向中央监控系统供电，以使应急备用电源与电网对中央监控系统的供电状态实现自动切换；

[0042] 机组的应急备用电源对机组的供电状态应当与电网对机组的供电状态进行互锁，在电网正常供电的状态下，应急备用电源处于待机状态，在电网向机组停止供电的状态下，应急备用电源启动向对应机组供电，以使应急备用电源与电网对机组的供电状态实现自动切换；

[0043] -通过中央监控系统对机组的运行状态进行设定，中央监控系统具体按如下三种运行模式对机组的运行状态进行设定：

[0044] --正常模式，正常模式为机组在正常风速下的运行模式，在正常风速环境下，中央监控系统控制机组进行正常运行，以利用风能实现发电；

[0045] --预台风模式，预台风模式根据气象预报信息进行应对台风来临的预处理模式，根据收到的气象预报信息，以人工操作的方式向中央监控系统下达台风预报的控制指令，使中央监控系统控制机组进行自动的解缆动作，以保持电缆最小角度的缠绕运行，并控制机组的应急备用电源进入热备状态，在完成解缆动作后，中央监控系统控制机组进入正常模式进行正常运行，以利用风能实现发电；

[0046] 若有个别机组因通讯中断，则对对应的机组就地进行手动解缆动作，以保持电缆最小角度的缠绕运行；

[0047] --台风模式，台风模式为机组在台风环境下的运行模式，在台风环境下，中央监控系统根据各台机组的应急供电分组情况，而按编组顺序控制各组机组进行分时的偏航动作，且使同组的各台机组上的主轴液压刹车处于释放状态，使同组的各台机组处于自动偏航状态，即同组的各台机组进行同步偏航动作，不同组的机组按编组等待偏航，在等待偏航期间不允许执行偏航动作；当然，中央监控系统在控制对应机组进行偏航动作时，应屏蔽对应机组中的大部分影响自动偏航的故障，以确保实时的稳定偏航对风；在台风模式下，禁止机组解缆；

[0048] 在台风模式下，若个别机组偏航失败，则中央监控系统控制该机组的液压站向偏航刹车提供液压油的液压阀保留残压，同时控制该机组的偏航电机的刹车处于松开状态；

[0049] -台风过后，先对机组进行人工检查，检查合格后，再通过中央监控系统对机组进行自检，自检过程中使机组处于正常运行模式；在台风过后，绝对禁止中央监控系统对机组进行自动复位或远程复位的操作。

[0050] 风电场内各台机组的编组数量应根据每组机组的执行偏航动作以及等待执行偏航动作的时间长度综合优化考虑。这些参数应根据风电场的具体情况灵活优化选择，选择合适的参数应作为机组的主控控制参数以手动方式预设在中央监控系统内。

[0051] 上述台风模式的启动主要是以人工方式启动的，即确保中央监控系统与机组的主控器之间保持顺畅的监测通讯状态，根据台风来临情况，以人工操作的方式向中央监控系统下达台风来临的控制指令，中央监控系统根据人工输入的指令而启动进入台风模式。但是，若发生个别机组的主控器与中央监控系统之间的通讯状态中断现象时，则根据预台风模式中的手动解缆操作，使机组运行状态的台风模式是在机组先进入预台风模式运行后，再在机组检测到的风速大于设定的正常运行风速工况后，自动实现台风模式的启动。

[0052] 在上述台风环境下，机组的应急备用电源除了向对应机组的偏航系统、液压站和主控器供电以外，对应机组的所有辅助系统不得供电、使它们保持停止工作的状态。

[0053] 上述应急备用电源优选柴油机应急电源，其具体容量应视风电场的需求情况和所配对的机组情况而灵活确定。

[0054] 以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
风力发电机组-专利编号CN107420274A	2020-05-12	662
风力发电机组-专利编号CN107255065A	2020-05-12	646
风力发电机组-专利编号CN109944746A	2020-05-11	754
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