本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機組控制，具體涉及一種極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)電機組在額定風(fēng)速以上時將通過變槳動作的方式控制葉輪吸收及釋放風(fēng)能，從而控制葉輪轉(zhuǎn)速的快慢。當風(fēng)速幅度快速變化時，發(fā)電機轉(zhuǎn)速也會隨之快速變化。尤其是當發(fā)電機轉(zhuǎn)速增高，由于風(fēng)速快速下降同時發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速下降的情況下，葉輪轉(zhuǎn)速的動能突然發(fā)生急速變化，此能量的快速變化會導(dǎo)致機組的大部件承受較大變化的彎矩，此種風(fēng)況如長期得不到有效控制，機組大部件可能遭受極端載荷。

2、傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組通過采集發(fā)電機轉(zhuǎn)速，以發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制到額定轉(zhuǎn)速為目標進行變槳動作。但是面對風(fēng)速快速變化造成的發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化沒有有效的控制手段來對機組大部件可能承受的極限彎矩形成有效地控制。

3、現(xiàn)有針對此問題的技術(shù)方案包括：對轉(zhuǎn)速-變槳控制增益進行調(diào)度，但為保證控制回路穩(wěn)定性，其控制回路快速性不能得到保證，從而造成控制轉(zhuǎn)速快速變化的效果不佳。另一方面轉(zhuǎn)速-變槳控制回路其控制目標為將轉(zhuǎn)速控制在額定轉(zhuǎn)速附近，其對轉(zhuǎn)速快速上升下降變化沒有進行針對性設(shè)計，其原有控制目標不能滿足極端風(fēng)力條件下的風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制目標。

4、中國專利公開號為cn116292091a，名稱為一種在極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組控制的方法及系統(tǒng)的專利申請，方法包括以下步驟：比較發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差與發(fā)電機轉(zhuǎn)速差判斷值的大?。蝗绻l(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差小于發(fā)電機轉(zhuǎn)速差判斷值，發(fā)電機轉(zhuǎn)速差判斷值賦值給發(fā)電機轉(zhuǎn)速差中間值；在通過判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)速差中間值確定發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化判斷值；通過比較轉(zhuǎn)速機艙振動加速度實際值與轉(zhuǎn)速機艙振動加速度閾值的大小調(diào)整風(fēng)機運行策略，在發(fā)出降低功率運行指令的同時判斷變更運行指令的時機，引用槳距角和發(fā)電機轉(zhuǎn)速差線性插值的關(guān)系，保證最小發(fā)電機轉(zhuǎn)速差降低同時有可能的槳距角增加；該專利申請采用發(fā)電機轉(zhuǎn)速判斷值的方式避免機艙加速度判斷部分過大導(dǎo)致控制效果不佳的問題。該專利申請無法解決發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化過程中的氣動力造成的風(fēng)電機組大部件經(jīng)歷由于發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化造成的極端彎矩問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法及裝置，通過判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化趨勢，有效識別發(fā)電機轉(zhuǎn)速由于極端風(fēng)速幅值快速變化導(dǎo)致的發(fā)電機轉(zhuǎn)速上升下降快速變化，當發(fā)現(xiàn)有較大幅度轉(zhuǎn)速上升及下降趨勢的情況下，直接在原變槳速率指令上疊加非線性變槳速率指令，從而有效影響發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化過程中的氣動力影響，從而較為緩和地控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速，進而避免風(fēng)電機組大部件經(jīng)歷由于發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化造成的極端彎矩，防止極端工況的發(fā)生。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制的方法，包括以下步驟：

4、獲取當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差加速度以及發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率；

5、判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率是否大于發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率閾值上限且當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速閾值；如不滿足，則終止計算；如滿足，則記錄當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速為第一轉(zhuǎn)速；

6、判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差加速度是否等于0；如不滿足，則終止計算；

7、判斷當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速是否小于第一轉(zhuǎn)速且發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率是否小于發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率閾值下限；如不滿足，則終止計算；如滿足，則獲取最終變槳速率指令；

8、將最終變槳速率指令作為當前時刻變槳速率指令。

9、可選地，獲取前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速、前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速設(shè)定點以及當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差；將前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速減去前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速設(shè)定點得到前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差；將當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差減去前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差得到前后時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差之差；將前后時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差之差除以控制周期得到發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差加速度。

10、可選地，獲取前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速，將當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速減去前一時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速得到前后時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速差；將前后時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速差除以控制周期得到獲取發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率。

11、可選地，獲取非線性變槳速率指令；從變槳控制器獲取當前時刻變槳速率指令；將當前時刻變槳速率指令減去非線性變槳速率指令得到最終變槳速率指令。

12、可選地，當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速閾值為1.05至1.1倍額定轉(zhuǎn)速。

13、可選地，發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率閾值為0.5至2轉(zhuǎn)每分鐘每秒。

14、第二方面，本發(fā)明提供一種極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，包括：

15、數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差加速度以及發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率；

16、第一判斷模塊，用于判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率是否大于發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率閾值上限且當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速閾值；如不滿足，則終止計算；如滿足，則記錄當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速為第一轉(zhuǎn)速；

17、第二判斷模塊，用于判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差加速度是否等于0；如不滿足，則終止計算；

18、第三判斷模塊，用于判斷當前時刻發(fā)電機轉(zhuǎn)速是否小于第一轉(zhuǎn)速且發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率是否小于發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化斜率閾值下限；如不滿足，則終止計算；如滿足，則獲取最終變槳速率指令；

19、輸出模塊，用于將最終變槳速率指令作為當前時刻變槳速率指令。

20、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)所述極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法。

21、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法。

22、第五方面，本發(fā)明提供一種包括計算機可讀介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，在所述計算機可讀介質(zhì)上包含計算機可讀程序代碼，所述程序代碼執(zhí)行所述極端風(fēng)力條件下風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速控制方法。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

24、本發(fā)明能夠通過直接分析發(fā)電機轉(zhuǎn)速這一機組運行特性，建立發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化識別模型，最大程度通過變槳動作影響機組氣動力的吸收及釋放，進而降低發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化趨勢。本發(fā)明通過分析當前轉(zhuǎn)速變化與非線性變槳的關(guān)系，在最容易出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化的風(fēng)況下對變槳系統(tǒng)進行直接控制，進而快速進行變槳動作，保護風(fēng)電機組大部件在極端風(fēng)況下盡量少經(jīng)歷極端彎矩，從而保證機組大部件在極端風(fēng)力條件下的運行安全。

25、進一步，本發(fā)明無需通過安裝任何其他硬件，僅對風(fēng)電機組控制軟件進行升級即可實施，改造代價小。

26、進一步，本發(fā)明結(jié)合原有轉(zhuǎn)速-變槳控制回路的控制目標，將發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速變化模型融入新的控制目標，在原有保證控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近的基礎(chǔ)上，保證發(fā)電機轉(zhuǎn)速在極端風(fēng)力條件下較平穩(wěn)的過度。