[发明专利]适用于海上风电场的含抗台风模式的叶轮控制系统

说明书

本发明公开了一种适用于海上风电场的含抗台风模式的叶轮控制系统，包括至少一台风力发电机组和中央总控制平台，风力发电机组包括子控制器、塔架、叶片、轮毂和机舱，机舱中上安装有风速和风向传感器，塔架和叶片上均安装有压力传感器，子控制器内置于塔架或机舱中，中央总控制平台和各子控制器连接，子控制器和对应的传感器连接。本发明结合气象信息与风力发电机组的实测信息进行海上风电场风速和风向变化模拟且以叶片和塔架压力总和最小为目标调整叶片和轮毂为最佳停止姿态，减少预测计算量，降低设备性能要求，提高预测结果的精准度，提高风力发电机组的安全性和使用寿命，减少经济损失。

技术领域

本发明属于风电技术领域，具体涉及一种适用于海上风电场的含抗台风模式的叶轮控制系统。

背景技术

与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要在于不占用土地资源、基本不受地形地貌影响、风速更高、风力发电机组单机容量更大、年利用小时数更高。但是，海上风电场建设的技术难度大，建设成本高。

中国东南沿海虽然风力资源丰富，但也是台风活动最频繁的地区。如果不采取有效的防范措施，台风将给风力发电机组带来毁灭性破坏，造成巨大损失。为抵御台风及延长风力发电机组的寿命，目前采用的防范措施主要包括加强各部件的承载能力和采用含抗台风模式的控制系统。

因超过设计载荷极限而引发的风力发电机组失效故障包括叶片损坏及塔架倾倒。由叶片和轮毂组成的叶轮是风力发电机组捕获风能的关键部件。叶轮的姿态包括叶片的姿态和轮毂的姿态，它不但直接关系着叶片的实际载荷，而且还间接影响着塔架的实际载荷。因此，如果抗台风模式下风力发电机组的叶轮能处于最佳的停止姿态，那么就有可能保证整个台风期间风力发电机组的叶片和塔架实际载荷都小于甚至远低于其设计极限值，从而提高风力发电机组的安全性。

目前，抗台风模式下风力发电机组大多采用顺桨停机的叶轮控制策略，缺乏结合台风预测信息且以整个台风期间叶片和塔架实际总载荷最小为目标的叶轮控制优化方案，难以应付台风过境时海上风电场风速和风向都时变的复杂情况。

发明内容

本发明的目的在于针对现有抗台风模式下风力发电机组缺乏结合台风预测信息，难以应付台风过境时海上风电场风速和风向都时变的复杂情况产生的破坏问题，提出一种适用于海上风电场的含抗台风模式的叶轮控制系统，可减少预测计算量，提高预测结果的精准度和效率，从而提高风力发电机组的安全性及使用寿命，减少经济损失。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种适用于海上风电场的含抗台风模式的叶轮控制系统，包括至少一台风力发电机组，还包括中央总控制平台，风力发电机组包括子控制器、塔架、叶片、轮毂和机舱，机舱上安装有风速和风向传感器，塔架和叶片上均安装有压力传感器，子控制器内置于塔架或机舱中，中央总控制平台和各子控制器连接，子控制器与风速和风向传感器、压力传感器连接，其中：

中央总控制平台，用于接收气象信息和子控制器上传的实测风速和风向数据并向子控制器下达指令，执行如下操作：

1)当接收到台风预警信息后，向各子控制器下达进入抗台风模式第一阶段指令，根据气象信息及风力发电机组的实测风速和风向数据模拟出预测风速和风向数据并将预测风速和风向数据下达至对应的子控制器；

2)当风力发电机组的实测风速不断增加且大于第一风速参考值时，向对应的子控制器下达进入抗台风模式第二阶段指令；

3)当接收到台风预警解除信息后，向各子控制器下达进入抗台风模式第三阶段指令；

子控制器，用于上传实测风速和风向数据至中央总控制平台，并接收中央总控制平台下达的指令及预测风速和风向数据，执行如下操作：