專利名稱：風電機組控制方法、裝置及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動控制技術，尤其涉及一種風電機組控制方法、裝置及系統。
背景技術：
風力發電機組是由葉輪迎風轉動帶動發電機轉動，將風能轉換為機械能，再轉換為電能的設備。風電機組中的電機、齒輪箱等其他轉動的部件都需要潤滑，以減小磨損，足量的潤滑油能確保對轉動部件進行有效潤滑，保證風電機組穩定運行，因此在風電機組運行中對潤滑油量的檢測十分必要。風電機組在啟動前需要檢測潤滑油的液位，例如，采用開關量液位傳感器檢測齒輪油的液位，將液位信號傳輸給風電機組的控制器，若控制器獲取到液位傳感器的信號為“ I ”，則表明齒輪油的容量充足，能夠對齒輪箱進行有效潤滑，滿足風電機組啟動的齒輪油液位條件；若控制器獲取到液位傳感器的信號為“0”，則表明齒輪油容量不足，不滿足風電機組啟動的條件，此時應當補充齒輪油。但是在低溫環境中，齒輪油比較粘稠，不易于流動，導致開關量液位傳感器檢測不到齒輪油的液位信號，因此控制器獲取到的液位信號為“0”，不滿足啟動條件。控制器判斷出是由于齒輪油液位不滿足條件，但實際是由于低溫使得齒輪油粘稠，影響了開關量液位傳感器的檢測結果，導致風電機組啟動條件得不到滿足。目前，處于低溫環境的風電機組的控制方法是根據檢測到的齒輪箱油溫判斷是否低于設定值，若是，則啟動加熱器對齒輪油進行加熱，待齒輪油溫上升再判斷齒輪油液位信號。但是，在溫度極低的氣候條件下，加熱器的加熱效果很不明顯，潤滑油溫度上升較慢，仍處于粘稠狀態，因此液位傳感器在短時間內仍然檢測不到正常的齒輪油液位信號，風電機組啟動的條件得不到滿足，導致風電機組啟動時間延長，降低了發電效率。

發明內容
本發明提供一種風電機組控制方法、裝置及系統，能有效克服風電機組在低溫條件下啟動時間長的問題。本發明實施例提供一種風電機組控制方法，包括獲取檢測到的低溫運行參數；根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，則啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，則啟動常溫運行模式。本發明實施例提供一種風電機組控制裝置，包括低溫參數獲取模塊，用于獲取檢測到的低溫運行參數；低溫條件判斷模塊，用于根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件；
低溫模式啟動模塊，用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態；常溫模式啟動模塊，用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，啟動常溫運行模式。本發明實施例提供一種風電機組控制系統，包括檢測設備，用于檢測低溫運行參數和常溫運行參數；控制器，包括本發明實施例提供的風電機組控制裝置；執行設備，用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行所述低溫運行模式和常溫運行模式。本發明實施例提供的風電機組控制方法、裝置及系統，首先對低溫運行參數進行判斷，若該參數滿足低溫運行條件，則啟動低溫運行模式，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，使得風電機組空轉，通過機械轉動摩擦生熱讓風電機組各部件迅速升溫，以滿足風電機組啟動條件，縮短風電機組啟動時間，提高發電效率。


圖1為本發明實施例一提供的風電機組控制方法流程圖；圖2為本發明實施例二提供的風電機組控制方法中低溫運行條件判斷方法的流程圖；圖3為本發明實施例二提供的風電機組控制方法中低溫運行條件另一種判斷方法的流程圖；圖4為本發明實施例三提供的風電機組控制方法中低溫運行模式的流程圖；圖5為本發明實施例四提供的風電機組控制裝置的結構示意圖；圖6為本發明實施例五提供的風電機組控制裝置中低溫模式啟動模塊的結構示意圖；圖7為本發明實施例六提供的風電機組控制系統的結構示意圖。
具體實施例方式實施例一圖1為本發明實施例一提供的風電機組控制方法流程圖。該控制方法可以由風電機組控制系統中的控制器來執行，可以通過軟件和/或硬件的形式實現。如圖1所示，該風電機組控制方法可以包括步驟101、控制器獲取檢測到的低溫運行參數；其中獲取檢測到的低溫運行參數，所述低溫運行參數由與控制器相連的傳感器檢測得到，傳感器將檢測信號轉換為電信號提供給控制器，風電機組控制器識別該電信號并將其轉換為數字信號存儲于控制器的寄存器中。所述低溫運行參數可以包括變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度。步驟102、控制器根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件；低溫運行條件用于判斷風電機組是否處于低溫環境中，若上述獲取到的低溫運行參數滿足低溫運行條件，則說明風電機組處于低溫環境中，此時風電機組受低溫影響，不能夠正常啟動；若上述獲取到的低溫運行參數不滿足低溫運行條件，則說明風電機組處于常溫環境中，不受低溫影響，可以按照常溫啟動的模式正常啟動。步驟103、當控制器根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，則啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，則啟動低溫運行模式，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，葉輪迎風轉動，將風能轉換為機械能，通過齒輪箱帶動發電機轉動。齒輪箱中嚙合的齒輪在轉動過程中，軸承的滾動摩擦生熱將熱量傳遞給齒輪油，使其溫度上升。步驟104、當控制器根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，則啟動常溫運行模式，所謂常溫運行模式即可以為已有技術所采用的啟動運行模式，例如檢測潤滑油液位、進行預熱等啟動運行過程，本發明對此并不進行限制。本實施例的技術方案通過判斷檢測到的低溫運行參數是否滿足低溫條件，若滿足條件則啟動低溫運行模式，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，以機械運轉摩擦生熱的方式讓風電機組各部件迅速升溫，解決了風電機組在低溫條件下啟動條件長時間得不到滿足的問題，達到了縮短風電機組啟動時間，提高發電效率的效果。實施例二圖2為實施例二所提供的風電機組控制方法中低溫運行條件判斷方法的流程圖，該方法可以由風電機組控制系統中的控制器來執行，可以通過軟件和/或硬件的形式實現。本實施例以上述實施例為基礎，進一步優化了對低溫運行條件的判斷過程。如圖2所示，根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件具體可包括判斷所述變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度中的至少一個是否小于各自的設定溫度，若是，則滿足低溫運行條件，若否，則不滿足低溫運行條件。具體步驟如下步驟10211、判斷變槳電機的溫度是否小于設定值ml，若是，則執行步驟10215，若否，則執行步驟10212 ；步驟10212、判斷齒輪箱油溫是否小于設定值m2，若是，則執行步驟10215，若否，則執行步驟10213 ；步驟10213、判斷環境溫度是否小于設定值m3，若是，則執行步驟10215，若否，則執行步驟10214 ；步驟10214、啟動常溫運行模式；步驟10215、啟動低溫運行模式。上述判斷方法依次判斷變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度中的至少一個是否小于各自的設定溫度，若是，則立即啟動低溫運行模式，若上述三個低溫運行參數均大于各自設定的溫度，則啟動常溫運行模式。本實施例的技術方案根據變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度三個低溫運行參數判斷出滿足低溫運行條件時，立即啟動低溫運行模式，解決了風電機組的啟動條件長時間得不到滿足的問題，達到了快速升溫以縮短啟動時間的效果。本發明實施例提供的方案中，設定值ml、m2和m3可根據風電機組所處的風電場的氣候條件、風電機組中各部件本身的性能或本領域技術人員的經驗設定。對上述方案中三個低溫參數的判斷順序不做限定，可由技術人員根據風電機組運行的具體情況設定。低溫運行參數也可以為偏航電機的溫度、冷卻液溫度、控制柜溫度或機艙溫度等，可根據各部件受低溫影響的狀況設定。在實施例二的基礎上，判斷低溫運行參數是否滿足低溫運行模式的方法還可以為如圖3所示的步驟步驟10221、進行邏輯運算 N=(Tl〈mlor T2〈m2or T3〈m3)；步驟10222、判斷N是否等于1，若是，則執行步驟10224，若否，則執行步驟10223 ；步驟10223、啟動常溫運行模式；步驟10224、啟動低溫運行模式。邏輯運算中的Tl為變槳電機的溫度，T2為齒輪箱油溫，T3為環境溫度，N為邏輯運算的結果。在具體的邏輯算法實現上，將變槳電機的溫度Tl、齒輪箱油溫T2及環境溫度T3三個低溫運行參數與各自設定值之間的比較結果做“或”運算，判斷“或”運算的結果N是否為“ I ”，若是，則啟動低溫運行模式，若否，則啟動常溫運行模式。上述判斷方法避免了按照先后順序對低溫運行參數的判斷，縮短了條件判斷的時間，具體到風電機組控制程序中能夠減少指令執行的時間，進而縮短風電機組啟動的時間。實施例三圖4為本發明實施例三所提供的風電機組控制方法中低溫運行模式的流程圖，該方法可以由風電機組控制系統中的控制器來執行，可以通過軟件和/或硬件的形式實現。本實施例以上述實施例為基礎，進一步優化了低溫運行模式的具體方案。如圖4所示，低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，在設定時間之后，獲取常溫運行參數，判斷是否滿足常溫運行條件，若是，則啟動常溫運行模式。則優選方案具體如下步驟1031、啟動偏航系統，以將風電機組的葉輪調整至迎風位置；獲取檢測到的當前風向，根據當前風向計算偏轉的方向和角度，將啟動偏航系統的控制指令以及計算出的偏轉方向和角度傳送給偏航變頻器，通過偏航變頻器控制偏航電機轉動，以將風電機組的葉輪和機艙向上述偏轉方向轉動該角度，處于迎風位置。在整個低溫運行模式中，可根據風向的變化，及時調整偏航的方向和角度，以使葉輪一直處于迎風位置。步驟1032、啟動變槳系統，以將風電機組的葉片以設定角度向工作位置變槳；獲取檢測到的當前風速，根據當前風速計算變槳角度，將變槳系統啟動的控制指令以及計算出的變槳角度傳送給變槳變頻器，通過變槳變頻器控制變槳電機轉動，以將風電機組的葉片向工作位置變槳，處于迎風轉動狀態。葉輪迎風轉動，通過齒輪箱增速后帶動發電機轉動，根據檢測到的實時風速調節葉片工作角度，以使發電機轉速保持在IOOrpm至200rpm之間。在整個低溫運行模式中，可根據風速的變化，及時調整變槳角度，以使葉輪、齒輪箱和發電機轉動，以最大速率將軸承轉動摩擦產生的熱量傳遞給潤滑油。步驟1033、在設定時間之后，控制器獲取檢測到的常溫運行參數；根據潤滑油的特性以及本領域技術人員的經驗設定低溫運行模式中葉輪轉動的時間。在設定時間之后，獲取檢測到的常溫運行參數，所述常溫運行參數的獲取方式可參見低溫運行參數獲取的過程。
步驟1034、控制器根據檢測到的所述常溫運行參數判斷是否滿足常溫運行條件，若是，則啟動常溫運行模式。風電機組處于低溫運行模式，在葉輪通過齒輪箱帶動發電機轉動的過程中，潤滑油吸收到軸承因轉動摩擦散發出的熱量，溫度逐漸上升，由粘稠狀態轉變為易于流動的狀態。此時，根據檢測到的常溫運行參數判斷是否滿足常溫運行條件，例如，判斷檢測齒輪油液位的液位傳感器的信號是否為“ 1”，若為“ 1”，則滿足齒輪油液位的啟動條件，在所有常溫運行參數都滿足常溫運行條件的情況下，可立即啟動常溫運行模式；若液位傳感器的信號仍為“0”，可設定一段時間后再檢測，若該液位持續為“0”，可采取一定的措施，該措施可以包括通過調整葉片的工作角度以提高齒輪箱及發電機的轉速，或停機檢查歷史記錄，分析故障類型及原因等，本發明實施例對此措施不做限定。常溫運行參數包括的內容可根據具體的風電機組設定，例如齒輪箱油液位等，在此不做詳細說明，也不做限定。本實施例提供的方案，通過啟動偏航系統和變槳系統，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，利用轉動部件的軸承摩擦生熱使得潤滑油溫度升高，在設定時間之后，當根據檢測到的常溫運行參數判斷出滿足常溫運行模式時，則啟動常溫運行模式，解決了處于低溫環境中的風電機組啟動條件長時間得不到滿足的問題，達到了縮短啟動時間的效果。在上述方案的基礎上，可對風電機組控制方法進行修改，以適應不同類型的風電機組。低溫運行參數和常溫運行參數不限于本發明上述實施例提供的參數，低溫運行條件和常溫運行條件也不限于本發明上述實施例提供的判斷條件，可以根據風電機組的類型以及受低溫影響程度的不同來設定。實施例四圖5為本發明實施例四風電機組控制裝置的結構示意圖。如圖5所示，風電機組控制裝置包括低溫參數獲取模塊11、低溫條件判斷模塊12、低溫模式啟動模塊13和常溫模式啟動模塊14。其中，低溫參數獲取模塊11用于獲取檢測到的低溫運行參數。低溫條件判斷模塊12用于根據低溫參數獲取模塊11獲取到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件。低溫模式啟動模塊13用于當根據所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態。常溫模式啟動模塊14用于當根據所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，啟動常溫運行模式。本實施例的風電機組控制裝置通過判斷檢測到的低溫運行參數是否滿足低溫條件，若滿足條件則啟動低溫運行模式，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，以機械運轉摩擦生熱的方式讓風電機組各部件迅速升溫，解決了風電機組在低溫條件下啟動條件長時間得不到滿足的問題，達到了縮短風電機組啟動時間，提高發電效率的效果。實施例五圖6為本發明實施例五所提供風電機組控制裝置中低溫模式啟動模塊的結構示意圖。本實施例可以上述實施例為基礎，如圖6所示，低溫模式啟動模塊具體包括偏航系統啟動單元131、變槳系統啟動單元132、常溫參數獲取單元133和常溫條件判斷單元134。其中，偏航系統啟動單元131用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動偏航系統，以將風電機組的葉輪調整至迎風位置。變槳系統啟動單元132用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動變槳系統，以將風電機組的葉片以設定角度向工作位置變槳。常溫參數獲取單元133用于在所述將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態的設定時間之后，獲取常溫運行參數。常溫條件判斷單元134用于根據檢測到的所述常溫運行參數判斷是否滿足常溫運行條件，若是，則啟動所述常溫運行模式。本實施例提供的低溫模式啟動模塊，通過啟動偏航系統和變槳系統，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，利用轉動部件的軸承摩擦生熱使得潤滑油溫度升高，在設定時間之后，當根據檢測到的常溫運行參數判斷出滿足常溫運行模式時，則啟動常溫運行模式，解決了處于低溫環境中的風電機組啟動條件長時間得不到滿足的問題，達到了縮短啟動時間的效果。上述風電機組控制裝置可執行本發明任意實施例所提供的方法，具備執行方法相應的功能模塊和有益效果。實施例六圖7為本發明實施例六風電機組控制系統的結構示意圖。如圖7所示，風電機組控制系統包括檢測設備21、控制器22和執行設備23。其中，檢測設備21用于檢測低溫運行參數和常溫運行參數。控制器22包括上述本發明實施例提供的風電機組控制裝置，用于獲取檢測設備21檢測到的低溫運行參數和常溫運行參數，根據檢測到的低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行模式，若是，則輸出低溫運行模式指令，若否，則輸出常溫運行模式指令。執行設備23用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行所述低溫運行模式和常溫運行模式。檢測設備可包括變槳電機溫度傳感器211、齒輪油溫度傳感器212和環境溫度傳感器213。其中，變槳電機溫度傳感器211用于檢測風電機組變槳電機的溫度。齒輪油溫度傳感器212用于檢測風電機組齒輪油的溫度。環境溫度傳感器213用于檢測風電機組的環
境溫度。 執行設備可包括偏航驅動設備231和變槳驅動設備232。其中，偏航驅動設備231用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行偏航指令，以將風電機組的葉輪調整至迎風位置。變槳驅動設備232用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行變槳指令，以將風電機組的葉片以設定角度向工作位置變槳。上述檢測設備和執行設備可以包括但不限于上述實施例提供的設備，可根據具體風電機組的類型以及技術人員所關注的問題進行設定。上述風電機組控制系統可包括本發明任意實施例所提供的裝置，可執行本發明任意實施例所提供的方法，具備執行方法相應的功能模塊和有益效果。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種風電機組控制方法，其特征在于，包括 獲取檢測到的低溫運行參數； 根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件； 當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，則啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態； 當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，則啟動常溫運行模式。
2.根據權利要求1所述的風電機組控制方法，其特征在于，所述低溫運行參數包括變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度，根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件，包括 判斷所述變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度中的至少一個是否小于各自的設定溫度，若是，則滿足低溫運行條件，若否，則不滿足低溫運行條件。
3.根據權利要求1或2所述的風電機組控制方法，其特征在于，所述將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，包括 啟動偏航系統，以將風電機組的葉輪調整至迎風位置； 啟動變槳系統，以將風電機組的葉片以設定角度向工作位置變槳。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的風電機組控制方法，其特征在于，在所述將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態之后，還包括 在設定時間之后，獲取檢測到的常溫運行參數； 根據檢測到的所述常溫運行參數判斷是否滿足常溫運行條件，若是，則啟動常溫運行模式。
5.一種風電機組控制裝置，其特征在于，包括 低溫參數獲取模塊，用于獲取檢測到的低溫運行參數； 低溫條件判斷模塊，用于根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件； 低溫模式啟動模塊，用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態； 常溫模式啟動模塊，用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，啟動常溫運行模式。
6.根據權利要求5所述的風電機組控制裝置，其特征在于，所述低溫運行參數包括變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度，低溫條件判斷模塊具體用于判斷所述變槳電機的溫度、齒輪箱油溫及環境溫度中的至少一個是否小于各自的設定溫度，若是，則滿足所述低溫運行條件，若否，則不滿足所述低溫運行條件。
7.根據權利要求5所述的風電機組控制裝置，其特征在于，所述低溫模式啟動模塊包括 偏航系統啟動單元，用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動偏航系統，以將風電機組的葉輪調整至迎風位置； 變槳系統啟動單元，用于當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，啟動變槳系統，以將風電機組的葉片以設定角度向工作位置變槳。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的風電機組控制裝置，其特征在于，所述低溫模式啟動模塊還包括 常溫參數獲取單元，用于在所述將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態的設定時間之后，獲取常溫運行參數； 常溫條件判斷單元，用于根據檢測到的所述常溫運行參數判斷是否滿足常溫運行條件，若是，則啟動所述常溫運行模式。
9.一種風電機組控制系統，其特征在于，包括 檢測設備，用于檢測低溫運行參數和常溫運行參數； 控制器，包括權利要求5-8任一所述的風電機組控制裝置； 執行設備，用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行所述低溫運行模式和常溫運行模式。
10.根據權利要求9所述的風電機組控制系統，其特征在于，所述檢測設備包括 變槳電機溫度傳感器，用于檢測風電機組變槳電機的溫度； 齒輪油溫度傳感器，用于檢測風電機組齒輪油的溫度； 環境溫度傳感器，用于檢測風電機組的環境溫度。
11.根據權利要求9或10所述的風電機組控制系統，其特征在于，所述執行設備包括 偏航驅動設備，用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行偏航指令，以將風電機組的葉輪調整至迎風位置； 變槳驅動設備，用于根據所述風電機組控制裝置的控制執行變槳指令，以將風電機組的葉片以設定角度向工作位置變槳。
全文摘要
本發明提供了一種風電機組控制方法、裝置及系統。其中方法包括獲取檢測到的低溫運行參數；根據檢測到的所述低溫運行參數判斷是否滿足低溫運行條件；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出滿足所述低溫運行條件時，則啟動低溫運行模式，所述低溫運行模式包括將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態；當根據檢測到的所述低溫運行參數判斷出不滿足所述低溫運行條件時，則啟動常溫運行模式。本發明通過判斷出當低溫運行參數滿足低溫運行條件時，啟動低溫運行模式，將風電機組的葉片調整至迎風轉動狀態，使得風電機組空轉，通過機械轉動產生熱量讓風電機組各部件迅速升溫，縮短風電機組啟動時間，提高了發電效率。
文檔編號F03D7/00GK102996343SQ201210492089
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者蔡旋, 陳卓, 高陽, 郭振江, 矯斌 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司