一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法技术

一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法，风力发电机组主控系统，包括步骤一：测量风电机的转速；步骤二：将步骤一中测量出的风电机的转速经过滤波器进行滤波；步骤三：经过滤波器滤波的风电机转速计算出机位点湍流强度；步骤四：根据风场机位点湍流强度、电网调度指令、请求穿越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量进入风场管理系统，进而进行风场风电机组功率分配和载荷控制算法；步骤五：当风力发电机组请求穿越塔筒共振区TEZ时，风场管理系统确定该风电机组是否穿越塔筒共振区。本发明专利技术在保证风电机组运行安全的前提下，提高电能品质，同时降低机组疲劳载荷，从而降低机组整体成本。

A control method to avoid the wind turbine passing through the resonant region of the tower at the same time

A control method for avoiding wind turbines passing through the resonance zone of the tower barrel at the same time is proposed. The main control system of the wind turbine includes steps 1: measuring the speed of the wind turbine; 2: filtering the speed of the wind turbine measured in step 1 through a filter; 3: calculating the speed of the wind turbine filtered by a filter. Step 4: According to the site turbulence intensity of wind turbine, grid dispatching instructions, the number of units requesting to pass through the resonance zone of the tower and the number of units passing through the resonance zone of the tower to enter the wind field management system, and then carry out the power allocation and load control algorithm of wind turbine in the wind field; Step 5: When the wind turbine unit; When TEZ is requested to pass through the resonance zone of the tower, the wind field management system determines whether the wind turbine passes through the resonance zone of the tower. On the premise of guaranteeing the operation safety of the wind turbine, the invention improves the power quality and reduces the fatigue load of the wind turbine, thereby reducing the overall cost of the wind turbine.

【技术实现步骤摘要】
一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法
本专利技术涉及风力发电
，确切说是涉及一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量约2.53亿千瓦。近5年来，世界风能市场每年都以40%的速度增长。预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。现在，风能发电成本已经下降到1980年的1/5。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。随着电力行业竞争的不断加剧，国内优秀的电力企业越来越重视对行业市场的研究，特别是产业环境的深度研究。随着风电产业近年来的快速发展，目前国内大型风力发电机组制造技术已经趋向成熟，而作为风电机组的核心技术，风电机组控制技术越来越成熟，风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。为充分利用靠近负荷中心低风速高切变平原地区的风资源，风力发电机组通常需要更长的叶片，更高的塔筒。但是随着塔筒的增高，塔筒的一阶自然频率就会降低，往往塔筒的一阶自然频率小于1P,其中1P为1倍的风轮转速的激振频率。而现代的风电机组一般采用变速技术，所谓变速就是在额定风速下，风电机组风轮的转速随着风速的改变而改变，主要为了最大化捕获风能，图1中的A-B-C-G-H曲线为典型的风电机组的工作曲线，在这种情况下，风电机组的风轮工作转速从切入转速A到切出转速G范围内，风轮的激振频率必然与塔筒的一阶自然频率重合，图1中共振转速点，引起共振，造成机组很大的疲劳载荷。通常的解决方案是避免机组长时间在共振点附近运行，即快速穿越塔筒共振区，图1中的C-G段TEZ共振区。为了向上（或向下）快速穿越塔筒共振区，通常需要降低（或增大）发电机的扭矩，甚至扭矩等于零（或额定值），这样短期内，该机组的发电功率降为零（或较大值），如果风电机组同时穿越的数量过多，就会造成并网点处电网的频率波动；通常，风电机组根据自身的状态判断是否穿越塔筒共振区，如满足设定的条件就穿越塔筒共振区，而不管别的机组的状态，由于整个风场的风速大小差不多，可能造成多台风电机组同时穿越塔筒共振区，由于要求快速穿过，通过改变发电机的扭矩来实现，所以穿越中的机组的功率变化很大，造成并网点处电网的频率波动。当风电机组向上穿越塔筒共振区前，风电机组运行在图1的CD段，在该段，随着风速的变大，风轮的转速保持不变，这样叶片的攻角增大，叶片可能部分进入失速区，使得叶片的阻力系数增大，造成整个机组的推力增大，特别是在大湍流情况下，产生较大的疲劳载荷；因此湍流强度值大的机组优先向上穿越塔筒共振区，能有效降低机组载荷及振动，从而降低机组整体成本。综上所述，针对现有技术中存在的问题，有必要提供一种具有用性、新颖性和创造性的装置。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术中存在的穿越中的机组的功率变化大，网点处电网的频率波动大，产生较大的疲劳载荷等缺点，从而提供一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法，在保证风电机组运行安全的前提下，提高电能品质，同时降低机组疲劳载荷，从而降低机组整体成本，如果机组要穿越塔筒共振区，发送信号给风场管理系统，风场管理系统根据设定的功率分配和机组减载算法确定机组是否可以执行穿越塔筒共振区。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法，包括风力发电机组主控系统和风场管理系统；所述风力发电机组主控系统，具体包括以下几个步骤：步骤一：测量风电机的转速；步骤二：将步骤一中测量出的风电机的转速经过滤波器进行滤波；步骤三：经过滤波器滤波的风电机转速计算出机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量；步骤四：根据风场机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量进入风场管理系统，进而进行风场风电机组功率分配和载荷控制算法；步骤五：当风力发电机组请求穿越塔筒共振区TEZ时，风场管理系统确定该风电机组是否穿越塔筒共振区。作为一种优选的技术方案，所述步骤五具体是指：当风场管理系统确定该允许风电机组第一次穿越塔筒共振区时，即快速穿越共振区；当风场管理系统确定不允许该风电机组第一次穿越塔筒共振区时，风电机组正常发电，风电机组正常旋转工作，然后进入第二次穿越塔筒共振区，当允许第二次穿越塔筒共振区时，最后进入到风场管理系统；当不允许第二次穿越塔筒共振区时，反馈回到风电机组正常发电阶段。作为一种优选的技术方案，当风电机组穿越塔筒共振区时，风电机组的功率允许降到零或较大值，从而快速穿越塔筒共振区，而不引起机组载荷增大，同时电网频率稳定。与现有技术相比较，与本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术在保证风电机组运行安全的前提下，提高电能品质，同时降低机组疲劳载荷，从而降低机组整体成本；（2）本专利技术如果机组要穿越塔筒共振区，发送信号给风场管理系统，风场管理系统根据设定的功率分配和机组减载算法确定机组是否可以执行穿越塔筒共振区；（3）本专利技术经过反复的推敲与实验，具有一定的使用价值和推广价值，是未来风力发电的首选策略；（4）本专利技术提供一种避免风场风电机组同时进入塔筒共振区（TEZ）的控制方法，根据风场各个机位点的湍流强度、各机组的请求穿越信号、功率分配和机组减载算法确定该风场各个机组是否可以执行快速穿越塔筒共振区的程序。说明书附图图1为本专利技术的风力发电机组的工作点示意图；图2为本专利技术的流程框图。具体实施例为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1、及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。结合图2，对本专利技术做进一步的说明：1.一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法，其特征在于，包括风力发电机组主控系统和风场管理系统；所述风力发电机组主控系统，具体包括以下几个步骤：步骤一：测量风电机的转速；步骤二：将步骤一中测量出的风电机的转速经过滤波器进行滤波；步骤三：经过滤波器滤波的风电机转速计算出机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量；步骤四：根据风场机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量进入风场管理系统，进而进行风场风电机组功率分配和载荷控制算法；步骤五：当风力发电机组请求穿越塔筒共振区TEZ时，风场管理系统确定该风电机组是否穿越塔筒共振区；所述步骤五具体是指：当风场管理系统确定该允许风电机组第一次穿越塔筒共振区时，即快速穿越共振区；当风场管理系统确定不允许该风电机组第一次穿越塔筒共振区时，风电机组正常发电，风电机组正常旋转工作，然后进入第二次穿越塔筒共振区，当允许第二次穿越塔筒共振区时，最后进入到风场管理系统；当不允许第二次穿越塔筒共振区时，反馈回到风电机组正常发电阶段。本专利技术的另一个实施例为：当风电机组穿越塔筒共振区时，风电机组的功率允许降到零或较大值，从而快速穿越塔筒共振区，而不引起机组载荷增大，同时电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法，其特征在于， 包括风力发电机组主控系统和风场管理系统；所述风力发电机组主控系统，具体包括以下几个步骤：步骤一：测量风电机的转速；步骤二：将步骤一中测量出的风电机的转速经过滤波器进行滤波；步骤三：经过滤波器滤波的风电机转速计算出机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量；步骤四：根据风场机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量进入风场管理系统，进而进行风场风电机组功率分配和载荷控制算法；步骤五：当风力发电机组请求穿越塔筒共振区TEZ时，风场管理系统确定该风电机组是否穿越塔筒共振区。

【技术特征摘要】
1.一种避免风电机组同时穿越塔筒共振区的控制方法，其特征在于，包括风力发电机组主控系统和风场管理系统；所述风力发电机组主控系统，具体包括以下几个步骤：步骤一：测量风电机的转速；步骤二：将步骤一中测量出的风电机的转速经过滤波器进行滤波；步骤三：经过滤波器滤波的风电机转速计算出机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量；步骤四：根据风场机位点湍流强度、电网调度指令、请求越塔筒共振区机组数量和正在穿越塔筒共振区机组数量进入风场管理系统，进而进行风场风电机组功率分配和载荷控制算法；步骤五：当风力发电机组请求穿越塔筒共振区TEZ时，风场管理系统确定该风电机组是否穿越塔筒共振区。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘爱华，王安正，于长生，
申请(专利权)人：南京风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32