[发明专利]风力发电机风向标故障冗余运行方法和系统

说明书

本发明提供了一种风力发电机风向标故障冗余运行方法和系统。该方法包括：采集由风力发电机的风速计输出的风速值，其中，该风速计是包括3个风杯的风杯风速计；确定风速值的变化规律；以及在风力发电机的风向标发生故障时，基于风速值的变化规律判断风向是否发生变化，从而控制风力发电机的风机的偏航操作。本发明通过基于风力发电机的风速计输出的风速值的变化规律，在风力发电机的风向标出现故障后，对风机进行偏航控制以实现冗余运行操作，解决了风机冗余运行所依据的数据不准确的问题，确保了风力发电机的正常运行，节约了成本。

技术领域

本发明涉及风电领域，更具体地，涉及一种风力发电机风向标故障冗余运行方法和系统。

背景技术

随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机组的运行的发电性能，即提高风力发电机的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。风机主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动对风、自动调速、自动并网、自动脱网、自动解缆及自动记录与监控等重要控制、以及故障保护功能。其中，风机的故障保护功能，对风机的安全运行至关重要。故障保护功能是指由于风力发电机组的内部或外部发生故障，或监控的参数超过极限值而出现危险情况，或控制系统失效，风力发电机组不能保持在它的正常运行范围内，则启动安全保护系统，使风力发电机组收桨停机。其中，比较常见的故障之一为风向标故障。

当风机的风向标发生故障时，风机主控系统还可以通过控制偏航系统来实现风机的冗余运行。偏航系统的主要作用有两个：其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机的安全运行。

目前，风力发电机组的故障保护多为单一故障保护，即风力发电机发生某一故障时，主控系统马上控制风机收桨停机，因此而造成一定的停机时间和发电量损失。当风向标发生故障后，机组执行停机，维护人员更换风向标至少需要2～4小时；如果当前没有风向标备件，则此台风机要停机1～2周时间，造成更多的停机时间。而安装多个风向标则成本较高。

在现有的风向标故障冗余运行方法中，一些方法是通过利用风向标故障前的历史数据作为运行依据来实现冗余运行，在这种情况下，当风向发生变化时，会导致风力发电机所受的风力严重下降甚至停机，影响发电量。还有一些方法是通过利用相邻风机的数据来实现冗余运行，在这种情况下，需要风电场的中央监控转发数据，这会消耗较长的通信周期，但风向变化是瞬时的，所以在风向变化较为频繁的情况下，其数据具有一定的滞后性，难以作为参考；此外，由于风电场的风机之间存在一定的尾流影响，风向在各风机之间会一定程度上的变化，并且一些区域(尤其是山区)各位置的风速值和风向值也各不相同，这使得相邻风机的风况数据不能作为参考依据，因此现有技术中的风向标故障冗余运行方法在使用范围上都具有一定的局限性。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种风力发电机风向标故障冗余运行方法，包括：采集由风力发电机的风速计输出的风速值，其中，该风速计是包括3个风杯的风杯风速计；确定风速值的变化规律；以及在风力发电机的风向标发生故障时，基于风速值的变化规律判断风向是否发生变化，从而控制所述风力发电机的风机的偏航操作。

在一个示例性实施例中，确定风速值的变化规律的处理包括：记录风速值；对风速值中的峰值进行计数；记录峰值的数目每增大4次所经历的时长t；基于时长t以及在时长t内采集到的所有风速值，计算时长t内的平均风速值；以及确定平均风速值与时长t的乘积。

在一个示例性实施例中，判断风向是否发生变化的处理包括：基于平均风速值与时长t的乘积与预定值的比较结果，判断风向是否发生变化。

在一个示例性实施例中，如果平均风速值与时长t的乘积等于预定值，则判定风向没有发生变化，否则判定风向发生变化。

在一个示例性实施例中，预定值是在风向标未发生故障且风向未发生变化的情况下平均风速值与时长t的乘积。