[发明专利]基于临近预测的风机预知性偏航控制

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电偏航技术领域，尤其是涉及一种基于临近预测的风机 预知性偏航控制。

背景技术

传统的风力发电机组的偏航系统是一个基于风向的被动随动系统，机舱上 的风速风向仪采集的风向信号，通过485通信协议传送给风机的主PLC，计算 出10分钟平均风向，与偏航计数器采集的偏航角度数据的绝对值比较，当偏航 角度相差大于30°的时候，作为输出偏航动作指令来驱动四台偏航电机(带失 电制动)，将叶轮朝正对风的方向进行偏航调整，并记录当前调整的角度，对叶 轮风角度在+-8°的区间内就会停止偏航，通过偏航编码器来通知主控PLC偏 航结束，调整完毕后偏航电机停转并启动偏航制动。还有一种情况就是比如到 了极限位置，还要偏航动作时，就会在主控PLC中计算确定先反向动作360°， 在进行相似的偏航动作。

从整个偏航的原理的介绍中可以发现，它存在的缺点：

1、风向的采集和计算需要一定的时间，对于实时风向的变化是无法精度控 制的。

2、若风向频繁变化，就会出现频繁偏航情况，对于风机的寿命有一定影响。

3、一旦风速风向仪损坏就无法偏航而以故障的状态停止运行，影响发电量。

4、被动式的控制方式无预见性控制，在台风等灾害性极端天气危害性更大， 可能造成“毁机”事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中风向的采集和计算需要 一定的时间，对于实时风向的变化是无法精度控制的问题，提供一种基于临近 预测的风机预知性偏航控制，通过设置用于超短期预测风速风向信号的预测模 块，能在风机风速仪损坏的情况下实现模拟控制而不停机影响发电量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于临近预测的风机预 知性偏航控制，包括：

用于检测当前风向的风速风向仪，

用于超短期预测风速风向信号的预测模块，

用于采集偏航电机偏航角度数据的偏航计数器，

用于根据获取的风速风向信号和采集的偏航电机偏航角度数据进行比较的 主控制器，

用于获取所述主控制指令的以控制所述偏航电机动作的偏航变频器，

用于通知主控制器偏航结束的偏航编码器；

所述风速风向仪和预测模块分别与主控制器信号连接，所述主控制器输出 端依次连接有偏航控制变频器、偏航电机和风力发电机，所述偏航电机的输出 端通过偏航计数器与主控制器信号连接，所述风力发电机通过偏航解码器与主 控制器信号连接。

作为优选，所述主控制器为PLC。

具体的，所述风速风向仪和预测模块通过485通信协议分别与主控制器信 号连接。

作为优选，所述主控制器与偏航控制变频器之间设有用于对主控制器的偏 航动作的校验和修正的从控PLC。

作为优选，所述从控PLC信号连接有主动式偏航规则模块。

基于风速风向的超短期预测模型实现的主动型智能偏航解决方案：

对于未来X分钟的风向风速测试，越靠近起始时刻，准确度越高。取准确 度最高的0到T分钟内的风速风向，认为是有效预测，并能及时响应给风机的 主控PLC中，这样就在原来的依靠10分钟平均风速风向输入下，提供T分钟 内风速风向的预测值，在风速风向频繁变化中，决策机制由原来被动等待参数 输入触发，改变为由于预测值输入触发，这样在预测的T分钟内，可以实现风 机基于不同时间长度的偏航动作效率对比而进行偏航动作，将一些原来偏航处 理中一些不必要的动作从偏航的开始时间直接修正或从要进行的偏航角度值直 接修正或是两者同时优化修正，达到少偏航，短偏航；对于即将出现的新的稳 定风向，可以实现早偏航，少等待。另外由于原偏航机制中的依靠对风角度进 行偏航决策，而这里可以预测T分钟内的风速风向，就可以提前得知风机角度 不超过360度的情况下采取优先解缆，在保证对风要求下同时实现避免超360 度解缆动作，可以减少动力电缆的物理损伤。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于临近预测的风机预知性偏航 控制，具有以下优点：

1.基于风速风向的超短期预测模型实现的主动型智能偏航系统，能在风机风 速仪损坏的情况下实现模拟控制而不停机影响发电量；

2.对于频繁风向风速变化的地址，该系统能启到在不影响发电量的情况下提 前做偏航决策，把一些无效的偏航动作过滤，延长风机的偏航寿命；