[发明专利]一种基于反时限控制的风力发电机组结冰检测控制方法

说明书

本发明属于风力发电机技术领域，具体涉及一种基于反时限控制的风力发电机组结冰检测控制方法。该基于反时限控制的风力发电机组结冰检测控制方法，根据对环境参数监控、相关传感器数据的采集以及机组运行参数的设定，通过结冰判定模块执行机组的结冰判定并给出对应的结冰等级划分。通过对结冰等级分析，执行对应的桨距角运行控制或是机组安全停机操作。其有益效果是：该方法能够较为准确的检测风机叶片结冰情况，检测准确、可靠性高、成本低；且可以控制基本全风速段下机组的结冰运行和安全停机操作，提高了机组的可利用率和安全性。

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，具体涉及一种基于反时限控制的风力发电机组结冰检测控制方法。

背景技术

随着风电市场的扩大，风机逐步向低风速区或是超低风速区发展。然而，风资源较好的区域一般处于海拔相对较高的地区，加之冬季湿度较大，气温较低时容易出现叶片结冰情况。叶片结冰容易导致翼型几何形状改变，叶片性能下降，叶轮升力减小。随覆冰厚度增大以及覆冰表面积不同，容易导致叶轮重量不均衡，造成整机运行疲劳载荷过大，发电效率降低，甚至叶片断裂，严重的影响风力发电机组的性能及使用寿命。

专利CN102410140A提供了一种风力发电机叶片结冰自检测以及安全运行控制方法，如附图1所示。该方法通过气象检测模块、结冰风险等级计算模块以及冰载运行控制模块实现机组结冰的检测和运行。该方法可以准确判定机组的结冰可能性并可以通过结冰传感器判定结冰情况执行对应的结冰等级划分，为后续的冰载运行切换提供判定依据。然而，该专利通过添加较多的硬件检测设备提高结冰可能性准确性的判定，增加了整机监控成本。专利CN103912449A提供了一种叶片结冰情况下增加机组安全性的方法。当检测到叶片结冰时，将桨叶顺桨并使机头与塔筒门偏离一定夹角，保证融冰坠落不会造成人身安全危害。在结冰接触后，手动复位启动机组。该专利可以提高机组结冰情况下的安全性，但未对结冰安全运行进行说明。专利CN104314756A提供了一种机组结冰情况下安全停机的方式。通过对结冰厚度进行检测判定是否执行停机操作，在停机时执行0°到-90°动作，避免常规中叶片前缘结冰改变翼型结构引起某桨距角称为最优桨距角。后续通过高速轴转速判定执行刹车，此时根据风速情况执行三叶片从-90°到90°的顺桨动作。该专利考虑了机组叶片结冰翼型变化可能会导致最优桨距角改变的情况执行停机，通过执行0到-90°停机方式解决该问题。然而，这种方式不能最大限度的利用结冰情况下机组的发电量，过大的考虑了结冰危害性，损失了低风速下的发电量。专利CN104454386 A提出了一种叶片结冰检测和机组结冰运行的方法。通过结冰传感器并结合环境条件和机组运行参数，检测机组叶片的结冰可能性。根据结冰程度执行不同的结冰运行控制。该专利通过设定对应风速值下的下限转速，在风速超过设定值而转速维持在下限转速的时间作为判定结冰程度方法。然而，该方法针对机组结冰较为严重情况转速上不去，但风速很大情况下不能够执行较为安全的机组运行操作；且对于结冰情况轻微的不能够通过转速条件进行判定，这样对于叶片轻微结冰的情况缺少进一步的判定结冰条件。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种基于反时限控制的风力发电机组结冰检测控制方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于反时限控制的风力发电机组结冰检测控制方法，包括：环境监控系统、测速系统、结冰判定模块和控制执行模块，所述环境监控系统中温度传感器监测机舱位置处环境温度数据、风速风向传感系统监控风速和风向数据变化情况以及做传感器自身故障监控；风速风向传感系统包括风速传感器和风向传感器，风速传感器监控机组的叶轮转速和发电机转速；结冰判定模块对所采集的滤波风速数据和滤波转速数据进行处理和分析，经过各自的反时限控制模块进行标志位的判定和数值的判定，通过对标志位判定给出机组结冰判定、传感器故障判定以及机组正常运行判定等；控制执行模块主要为对机组结冰情况的处理和运行做控制。

作为上述技术方案的进一步说明：