风切变监测方法、变桨控制方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及风力发电机组风险预警领域，具体地涉及一种风力发电机组风切变监测方法、一种风力发电机组风切变监测系统、一种风力发电机组变桨控制方法、一种风力发电机组变桨控制系统以及一种机器可读存储介质。

背景技术：

1、随着风力发电机组向大型化发展的同时，机组逐步向低风速地区发展，机组叶片长度不断增长。

2、机组叶片长度大幅增加，叶片刚度减少，在抗弯和抗扭强度均较短叶片降低。此时机组在运行中若遇到风速突然增加，即风切变。机组叶片若处在全部开浆状态，叶尖将因受高风速冲击迅速变形向塔筒靠近，甚至撞击风力发电机组塔筒，此时叶片大多将因撞击受损，造成经济损失。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的是提供一种风切变监测方法、变桨控制方法、系统及存储介质，该风切变监测方法能够采集风力发电机组叶轮正前方的风速并计算风切变值，根据风切变值判断当前风切变危险等级；该变桨控制方法可以根据计算得到的风切变危险等级进行变桨控制，降低叶片受高风速冲击而撞塔的概率，增加叶片使用寿命，减少经济损失。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种风力发电机组风切变监测方法，所述方法包括：

3、采集风力发电机组叶轮正前方的风速；

4、根据所述风速计算风切变值；

5、根据所述风切变值和风速确定当前风切变危险等级。

6、在本申请实施例中，根据所述风切变值和风速确定当前风切变危险等级，包括：

7、确定当前风速所属的风速范围；

8、根据当前风速范围和所述风切变值确定当前风切变危险等级。风切变反应的是风速的变化，风电机组实际运行过程中，在不同的基础风速的情况下，同样的风切变对风电机组造成的影响并不相同，因此，在本申请方法中根据当前风速所属的风速范围和风切变值确定风切变危险等级，分级更准确，进一步保障叶片安全。

9、在本申请实施例中，根据当前风速范围和所述风切变值确定当前风切变危险等级，包括：

10、若当前风速属于第一预设风速范围，且风切变值属于第一预设风切变值范围或第二预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为一级；

11、若当前风速属于第一预设风速范围，且风切变值属于第三预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为二级；

12、若当前风速属于第二预设风速范围，且风切变值属于第一预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为一级；

13、若当前风速属于第二预设风速范围，且风切变值属于第二预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为二级；

14、若当前风速属于第二预设风速范围，且风切变值属于第三预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为三级；

15、若当前风速属于第三预设风速范围，且风切变值属于第一预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为二级；

16、若当前风速属于第三预设风速范围，且风切变值属于第二预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为三级；

17、若当前风速属于第三预设风速范围，且风切变值属于第三预设风切变值范围或者第四预设风切变值范围，则当前风切变危险等级为四级。根据风速范围和风切变值来划分风切变危险等级，划分的等级与实际风电机组遇到的危险状况更相符，判断结果更准确。

18、在本申请实施例中，第一预设风速范围内风速小于等于第一预设风速；第二预设风速范围内风速大于第一预设风速，小于等于第二预设风速；第三预设风速范围内风速大于第二预设风速；

19、第一预设风切变值范围内风切变值小于等于第一预设风切变值；第二预设风切变值范围内风切变值大于第一预设风切变值，小于等于第二预设风切变值；第三预设风切变值范围内风切变值大于第二预设风切变值。不同的预设风速和预设风切变值根据不同型号的风电机组进行标定得到，可以真实反映对应的风电机组面对风切变的危险情况。

20、在本申请实施例中，所述风速采用测风装置获取，所述测风装置监测位置与机舱间距为第一预设距离。第一预设距离需要能够保障测到的风团移动到风电机组时，风电机组已经根据确定的风切变危险等级执行力变桨策略，保障风力发电机组在预测的风切变危险到达时已经提前做好应对措施，保障风力发电机组安全。

21、本发明第二方面提供一种风力发电机组风切变监测系统，所述系统包括：

22、测风装置，用于采集风力发电机组叶轮正前方的风速；

23、控制器，用于根据所述风速计算风切变值，根据所述风切变值和风速确定当前风切变危险等级。测风装置可以采集风力发电机组叶轮正前方的风速，控制器对风速进行处理后，确定得到风切变值危险等级，能够预测风电机组可能存在的扫塔风险。

24、本发明第三方面提供一种风力发电机组变桨控制方法，所述方法包括：

25、采用所述的风力发电机组风切变监测方法确定当前风切变危险等级；

26、根据所述风切变危险等级执行对应的变桨策略。该方法可以根据计算得到的风切变危险等级进行变桨控制，降低叶片受高风速冲击而撞塔的概率，增加叶片使用寿命，减少经济损失。

27、在本申请实施例中，根据所述风切变危险等级执行对应的变桨策略，包括：

28、若所述风切变危险等级为一级，则不进行变桨；

29、若所述风切变危险等级为二级，则变桨到第一预设角度；

30、若所述风切变危险等级为三极，则变桨到第二预设角度；

31、若所述风切变危险等级为四级，则变桨到完全收桨状态，同时控制机舱旋转，使得机舱轴线与风向平行。根据不同的风切变危险等级设置不同的变桨策略，根据预测的风切变危险等级进行变桨，保障风力发电机组安全。

32、本发明第四方面提供一种风力发电机组变桨控制系统，所述系统包括：

33、风力发电机组风切变监测系统，用于确定当前风切变危险等级；

34、主控系统，用于根据所述风切变危险等级确定变桨策略并下发到变桨系统；

35、变桨系统，执行接收自主控系统的变桨策略。

36、另一方面本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的风力发电机组风切变监测方法或者执行所述的风力发电机组变桨控制方法。

37、通过上述技术方案，该风切变监测方法能够采集风力发电机组叶轮正前方的风速并计算风切变值，根据风切变值判断当前风切变危险等级；该变桨控制方法可以根据计算得到的风切变危险等级进行变桨控制，大幅减少叶片对风面积，避免叶片被高风速冲击变形，降低叶片受高风速冲击而撞塔的概率，增加叶片使用寿命，减少经济损失。

38、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种风力发电机组风切变监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的风力发电机组风切变监测方法，其特征在于，根据所述风切变值和风速确定当前风切变危险等级，包括：

3.根据权利要求2所述的风力发电机组风切变监测方法，其特征在于，根据当前风速范围和所述风切变值确定当前风切变危险等级，包括：

4.根据权利要求3所述的风力发电机组风切变监测方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的风力发电机组风切变监测方法，其特征在于，所述风速采用测风装置获取，所述测风装置监测位置与机舱间距为第一预设距离。

6.一种风力发电机组风切变监测系统，其特征在于，所述系统包括：

7.一种风力发电机组变桨控制方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的风力发电机组变桨控制方法，其特征在于，根据所述风切变危险等级执行对应的变桨策略，包括：

9.一种风力发电机组变桨控制系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-5中任一项所述的风力发电机组风切变监测方法或者执行权利要求7-8中任一项所述的风力发电机组变桨控制方法。

技术总结
本发明提供一种风切变监测方法、变桨控制方法、系统及存储介质，属于风力发电机组风险预警领域。风切变监测方法包括：采集风力发电机组叶轮正前方的风速；根据所述风速计算风切变值；根据所述风切变值和风速确定当前风切变危险等级；变桨控制方法根据确定的当前风切变危险等级执行对应的变桨策略。该风切变监测方法能够采集风力发电机组叶轮正前方的风速并计算风切变值，根据风切变值判断当前风切变危险等级；该变桨控制方法可以根据计算得到的风切变危险等级进行变桨控制，降低叶片受高风速冲击而撞塔的概率，增加叶片使用寿命，减少经济损失。

技术研发人员：李冠宏,董晓川,杨国亮,李森
受保护的技术使用者：国电联合动力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16