海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法与系统

技术领域

本发明涉及风电机组控制的技术领域，尤其是指一种海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法、系统、存储介质及计算设备。

背景技术

海上双风轮漂浮式风电机组是采用两台风机共享一个浮式基础平台，并通过系泊系统连于海床。对于双风轮漂浮式风电机组，当一个风轮出现故障停机，另外风轮若继续独立运行，机组会产生较大不平衡载荷，因此应该保证两个风轮共同进入停机逻辑。在湍流的影响下，两个风轮停机发生时刻变桨角度和转速都不相同，并且两个风轮的停机过程为相互独立控制，这导致了整个停机过程两个风轮的变桨角度和转速一直存在同步偏差。停机过程两个风轮的同步偏差会产生较大不平衡载荷，因此需要在停机过程协调两个风轮达到同步。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法，在一个风轮进入停机逻辑时，触发另外风轮进入相同停机逻辑，并通过调整停机变桨速率以及发电机扭矩指令方式，使停机过程两个风轮的变桨角度和转速都达到同步。

本发明的第二目的在于提供一种海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制系统。

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法，执行以下操作：

当任意一个风轮进入停机逻辑，则触发另外一个风轮同步进入相同的停机逻辑，以确保两个风轮同步停机；

两个风轮在停机过程中，一个风轮的平均变桨角度大于另外风轮平均变桨角度，通过修正某一个风轮的停机变桨速率，使两个风轮的平均变桨角度达到同步，以平衡两个风轮的载荷；

两个风轮在停机过程中，一个风轮的转速大于另外风轮转速，通过修正某一个风轮的停机发电机扭矩指令，使两个风轮的转速达到同步，以平衡两个风轮的载荷。

进一步，通过设置每个风轮的停机状态标志位，协调控制两个风轮共同进入停机逻辑，具体步骤如下：

a、若监测到左侧风轮的正常停机状态标志位为true，表明左侧风轮在正常停机过程；则同步将右侧风轮的正常停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入正常停机过程，具体定义如下：

在上式中，

b、若监测到右侧风轮的正常停机状态标志位为true，表明右侧风轮在正常停机过程；则同步将左侧风轮的正常停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入正常停机过程，具体定义如下：

c、若监测到左侧风轮的快速停机状态标志位为true，表明左侧风轮在快速停机过程；则同步将右侧风轮的快速停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入快速停机过程，具体定义如下：

在上式中，

d、若监测到右侧风轮的快速停机状态标志位为true，表明右侧风轮在快速停机过程；则同步将左侧风轮的快速停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入快速停机过程，具体定义如下：

e、若监测到左侧风轮的慢速停机状态标志位为true，表明左侧风轮在慢速停机过程；则同步将右侧风轮的慢速停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入慢速停机过程，具体定义如下：

在上式中，

f、若监测到右侧风轮的慢速停机状态标志位为true，表明右侧风轮在慢速停机过程；则同步将左侧风轮的慢速停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入慢速停机过程，具体定义如下：

g、若监测到左侧风轮的电网掉电停机状态标志位为true，表明左侧风轮在电网掉电停机过程；则同步将右侧风轮的电网掉电停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入电网掉电停机过程，具体定义如下：

在上式中，

h、若监测到右侧风轮的电网掉电停机状态标志位为true，表明右侧风轮在电网掉电停机过程；则同步将左侧风轮的电网掉电停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入电网掉电停机过程，具体定义如下：

i、若监测到左侧风轮的安全停机状态标志位为true，表明左侧风轮在安全停机过程；则同步将右侧风轮的安全停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入安全停机过程，具体定义如下：

在上式中，

j、若监测到右侧风轮的安全停机状态标志位为true，表明右侧风轮在安全停机过程；则同步将左侧风轮的安全停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入安全停机过程，具体定义如下：

进一步，海上双风轮漂浮式风电机组触发停机过程时，左右两个风轮的轮毂中心风速并非完全相同，因此触发停机时刻的左右两个风轮的平均变桨角度必然不相同；又因为两个风轮触发停机的时刻有先后之别，也会产生停机过程左右两个风轮平均变桨角度不能同步；在停机过程中，两个风轮的平均变桨角度不同步会导致机组受载不均，并出现极限载荷；

设定左侧风轮的停机状态标志位为：当左侧风轮处在任意停机状态，则左侧风轮的停机状态标志位设置为true，具体定义如下：

在上式中，f

设定右侧风轮的停机状态标志位为：当右侧风轮处在任意停机状态，则右侧风轮的停机状态标志位设置为true，具体定义如下：

在上式中，f

当左右两个风轮都在停机状态，并且左侧风轮的平均变桨角度大于右侧风轮的平均变桨角度，则降低左侧风轮的停机速率，直到左右两风轮的平均变桨角度达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

当左右两个风轮都在停机状态，并且右侧风轮的平均变桨角度大于左侧风轮的平均变桨角度，则降低右侧风轮的停机速率，直到左右两风轮的平均变桨角度达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

进一步，海上双风轮漂浮式风电机组触发停机过程时，左右两个风轮的轮毂中心风速并非完全相同，因此触发停机时刻的左右两个风轮的转速必然不相同；又因为两个风轮触发停机的时刻有先后之别，也会产生停机过程左右两个风轮转速不能同步；在停机过程中，两个风轮的转速不同步会导致机组受载不均，并出现极限载荷；

当左右两个风轮都在停机状态，并且左侧风轮的转速大于右侧风轮的转速，则提高左侧风轮的发电机扭矩指令，直到左右两个风轮的转速达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

当左右两个风轮都在停机状态，并且右侧风轮的转速大于左侧风轮的转速，则提高右侧风轮的发电机扭矩指令，直到左右两个风轮的转速达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制系统，用于实现上述的海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法，其包括：

协调停机控制模块，用于当任意一个风轮进入停机逻辑，则触发另外一个风轮同步进入相同的停机逻辑，以确保两个风轮同步停机；

同步变桨控制模块，用于两个风轮在停机过程中，一个风轮的平均变桨角度大于另外风轮平均变桨角度，通过修正某一个风轮的停机变桨速率，使两个风轮的平均变桨角度达到同步，以平衡两个风轮的载荷；

同步转速控制模块，用于两个风轮在停机过程中，一个风轮的转速大于另外风轮转速，通过修正某一个风轮的停机发电机扭矩指令，使两个风轮的转速达到同步，以平衡两个风轮的载荷。

本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法。

本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明针对海上双风轮漂浮式风电机组的一个风轮进入停机逻辑，能够协调另外风轮同步进入相同停机逻辑，避免单个风轮独立运行导致机组极限载荷。

2、本发明针对停机过程两个风轮的变桨角度不同步，能够修正一个风轮的停机变桨速率，使两个风轮的平均变桨角度达到同步，以平衡两个风轮的载荷。

3、本发明针对停机过程两个风轮的叶轮转速不同步，能够修正一个风轮的发电机扭矩指令，使两个风轮的转速达到同步，以平衡两个风轮的载荷。

附图说明

图1为本发明系统的架构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法，其特征在于，执行以下操作：

A、当任意一个风轮进入停机逻辑，则触发另外一个风轮同步进入相同的停机逻辑，以确保两个风轮同步停机，避免单个风轮独立运行导致机组极限载荷，具体情况如下：

通过设置每个风轮的停机状态标志位，协调控制两个风轮共同进入停机逻辑，具体步骤如下：

a、若监测到左侧风轮的正常停机状态标志位为true，表明左侧风轮在正常停机过程；则同步将右侧风轮的正常停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入正常停机过程，具体定义如下：

在上式中，

b、若监测到右侧风轮的正常停机状态标志位为true，表明右侧风轮在正常停机过程；则同步将左侧风轮的正常停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入正常停机过程，具体定义如下：

c、若监测到左侧风轮的快速停机状态标志位为true，表明左侧风轮在快速停机过程；则同步将右侧风轮的快速停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入快速停机过程，具体定义如下：

在上式中，

d、若监测到右侧风轮的快速停机状态标志位为true，表明右侧风轮在快速停机过程；则同步将左侧风轮的快速停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入快速停机过程，具体定义如下：

e、若监测到左侧风轮的慢速停机状态标志位为true，表明左侧风轮在慢速停机过程；则同步将右侧风轮的慢速停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入慢速停机过程，具体定义如下：

在上式中，

f、若监测到右侧风轮的慢速停机状态标志位为true，表明右侧风轮在慢速停机过程；则同步将左侧风轮的慢速停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入慢速停机过程，具体定义如下：

g、若监测到左侧风轮的电网掉电停机状态标志位为true，表明左侧风轮在电网掉电停机过程；则同步将右侧风轮的电网掉电停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入电网掉电停机过程，具体定义如下：

在上式中，

h、若监测到右侧风轮的电网掉电停机状态标志位为true，表明右侧风轮在电网掉电停机过程；则同步将左侧风轮的电网掉电停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入电网掉电停机过程，具体定义如下：

i、若监测到左侧风轮的安全停机状态标志位为true，表明左侧风轮在安全停机过程；则同步将右侧风轮的安全停机状态标志位设置为true，触发右侧风轮进入安全停机过程，具体定义如下：

在上式中，

j、若监测到右侧风轮的安全停机状态标志位为true，表明右侧风轮在安全停机过程；则同步将左侧风轮的安全停机状态标志位设置为true，触发左侧风轮进入安全停机过程，具体定义如下：

B、两个风轮在停机过程中，一个风轮的平均变桨角度大于另外风轮平均变桨角度，通过修正某一个风轮的停机变桨速率，使两个风轮的平均变桨角度达到同步，以平衡两个风轮的载荷，具体情况如下：

海上双风轮漂浮式风电机组触发停机过程时，左右两个风轮的轮毂中心风速并非完全相同，因此触发停机时刻的左右两个风轮的平均变桨角度必然不相同；又因为两个风轮触发停机的时刻有先后之别，也会产生停机过程左右两个风轮平均变桨角度不能同步；在停机过程中，两个风轮的平均变桨角度不同步会导致机组受载不均，并出现极限载荷；

设定左侧风轮的停机状态标志位为：当左侧风轮处在任意停机状态，则左侧风轮的停机状态标志位设置为true，具体定义如下：

在上式中，f

设定右侧风轮的停机状态标志位为：当右侧风轮处在任意停机状态，则右侧风轮的停机状态标志位设置为true，具体定义如下：

在上式中，f

当左右两个风轮都在停机状态，并且左侧风轮的平均变桨角度大于右侧风轮的平均变桨角度，则降低左侧风轮的停机速率，直到左右两风轮的平均变桨角度达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

当左右两个风轮都在停机状态，并且右侧风轮的平均变桨角度大于左侧风轮的平均变桨角度，则降低右侧风轮的停机速率，直到左右两风轮的平均变桨角度达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

C、两个风轮在停机过程中，一个风轮的转速大于另外风轮转速，通过修正某一个风轮的停机发电机扭矩指令，使两个风轮的转速达到同步，以平衡两个风轮的载荷，具体定义如下：

海上双风轮漂浮式风电机组触发停机过程时，左右两个风轮的轮毂中心风速并非完全相同，因此触发停机时刻的左右两个风轮的转速必然不相同；又因为两个风轮触发停机的时刻有先后之别，也会产生停机过程左右两个风轮转速不能同步；在停机过程中，两个风轮的转速不同步会导致机组受载不均，并出现极限载荷；

当左右两个风轮都在停机状态，并且左侧风轮的转速大于右侧风轮的转速，则提高左侧风轮的发电机扭矩指令，直到左右两个风轮的转速达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

当左右两个风轮都在停机状态，并且右侧风轮的转速大于左侧风轮的转速，则提高右侧风轮的发电机扭矩指令，直到左右两个风轮的转速达到允许的同步偏差，具体定义如下：

在上式中，

实施例2

本实施例公开了一种海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制系统，用于实现实施例1所述的海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法，如图1所示，该系统包括以下功能模块：

协调停机控制模块，用于当任意一个风轮进入停机逻辑，则触发另外一个风轮同步进入相同的停机逻辑，以确保两个风轮同步停机；

同步变桨控制模块，用于两个风轮在停机过程中，一个风轮的平均变桨角度大于另外风轮平均变桨角度，通过修正某一个风轮的停机变桨速率，使两个风轮的平均变桨角度达到同步，以平衡两个风轮的载荷；

同步转速控制模块，用于两个风轮在停机过程中，一个风轮的转速大于另外风轮转速，通过修正某一个风轮的停机发电机扭矩指令，使两个风轮的转速达到同步，以平衡两个风轮的载荷。

实施例3

本实施例公开了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现实施例1所述的海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法。

本实施例中的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。

实施例4

本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的海上双风轮漂浮式风电机组的停机协同控制方法。

本实施例中所述的计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、PDA手持终端、平板电脑、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、或其它具有处理器功能的终端设备。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。