本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行與控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種風電場分布式偏航后備電源系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

隨著海岸風力發(fā)電機組以及海上風力發(fā)電機組裝機規(guī)模越來越大，臺風嚴重影響機組極限載荷、疲勞載荷，根據(jù)風力發(fā)電機組在臺風中受力情況分析和機組載荷仿真分析，減少葉輪和塔筒的受力是抗臺風策略的核心關(guān)鍵。經(jīng)驗表明在臺風期間使風力發(fā)電機組始終處在±8°的偏航誤差范圍內(nèi)時機組的載荷可以降低至最小。如果機組配有后備電源，在臺風期間電網(wǎng)失電情況下，能夠保證風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)始終正常運行，這可有效降低臺風對機組極限載荷、疲勞載荷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種安全可靠的風電場分布式偏航后備電源系統(tǒng)的控制方法，保證臺風期間風力發(fā)電機組在外電網(wǎng)斷電后，通過偏航后備電源系統(tǒng)啟停的控制，使偏航后備電源能夠?qū)崟r跟蹤風向的變化，從而使風力發(fā)電機組始終處在±8°的偏航誤差范圍內(nèi)，以降低葉片根部和塔筒底部的載荷，保證臺風期間風力發(fā)電機組的安全。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種風電場分布式偏航后備電源系統(tǒng)的控制方法，所述偏航后備電源系統(tǒng)由多個后備電源組成，風電場中的每臺風力發(fā)電機組均配置有一個裝于塔筒外部的后備電源，用于在風電場失電情況下為風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)供電，其中，所述后備電源包括柴油發(fā)電機組、電力變壓器、斷路器，所述柴油發(fā)電機組安裝在風力發(fā)電機組的升壓變低壓側(cè)，且該柴油發(fā)電機組與電力變壓器組成回路后與風力發(fā)電機組的升壓變低壓側(cè)通過斷路器相連；上述偏航后備電源系統(tǒng)的控制方法，包括以下三個階段：

1)第一階段為風力發(fā)電機組停機階段，包括以下步驟：

1.1)風電場失電，風力發(fā)電機組自動停機，漿葉順漿到91度；

1.2)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷風力發(fā)電機組實時轉(zhuǎn)速1s均值是否大于80rpm，此方面主要考慮機組是否完全停機，針對順槳位置進行監(jiān)測；

1.3)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷槳葉91度限位開關(guān)是否觸發(fā)，停機完成；

2)第二階段為偏航后備電源啟動階段，包括以下步驟：

2.1)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷是否手動啟動偏航后備電源系統(tǒng)，如果是，則手動啟動，如果不是，則進入步驟2.2)；

2.2)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)對是否接收手動啟動偏航后備電源系統(tǒng)進行計時t；

2.3)判斷t是否大于10s，如果在10s內(nèi)沒有接收到手動啟動偏航后備電源系統(tǒng)的指令，則進入步驟2.4)；

2.4)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷是否因檢修引起的風電場失電，如果不是，則進入步驟2.5)；

2.5)風力發(fā)電機組的不間斷電源ups投入，風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)計算需要偏航的風力發(fā)電機組；

2.6)風力發(fā)電機組的ups電源控制系統(tǒng)判斷ups是否成功啟動，如果啟動失敗，則繼續(xù)發(fā)送啟動命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為啟動成功，進入步驟2.7)；

2.7)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)對需要偏航的風力發(fā)電機組發(fā)出偏航指令；

2.8)偏航后備電源系統(tǒng)的斷路器合閘，柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)自檢；

2.9)柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷斷路器合閘是否成功，如果合閘失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送合閘命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為啟動成功，進入步驟2.10)；

2.10)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)給需要偏航的風力發(fā)電機組的升壓變低壓側(cè)斷路器發(fā)出跳閘指令；

2.11)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷跳閘是否成功，如果失敗，則繼續(xù)發(fā)送啟動命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為啟動成功，進入步驟2.12)；

2.12)遠程啟動偏航后備電源系統(tǒng)，柴油發(fā)電機組接收遠程啟動指令；

2.13)柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷柴油發(fā)電機組遠程啟動是否成功，如果遠程啟動失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)計時器進行計時，延時10s沒有遠程啟動成功，柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)發(fā)出自啟動指令并判斷自啟動是否成功，如果自啟動失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送自啟動命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為自啟動成功，進入步驟2.14)；

2.14)偏航后備電源工作，風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)工作；風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷是否需要終止偏航，如果不需要終止，則風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測偏航狀態(tài)，計算新的偏航角度，發(fā)出偏航指令并返回步驟2.14)；如果需要終止偏航，則進入步驟3.1)；

3)第三階段為偏航后備電源退出階段，包括以下步驟：

3.1)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)是否手動退出偏航后備電源系統(tǒng)，對是否接收手動退出偏航后備電源系統(tǒng)進行計時t；

3.2)判斷t是否大于10s，如果在10s內(nèi)沒有接收到手動退出偏航后備電源系統(tǒng)的指令，則進入步驟3.3)；

3.3)偏航后備電源控制系統(tǒng)發(fā)出斷路器跳閘指令，并判斷是否跳閘成功，如果跳閘失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送跳閘命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送跳閘命令，發(fā)出手動跳閘報警，如果n<2次，則認為跳閘成功，進入步驟3.4)；

3.4)處于偏航狀態(tài)的風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)發(fā)出升壓變低壓側(cè)斷路器合閘指令，并判斷是否合閘成功，如果合閘失敗，則風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送跳閘命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送合閘命令，發(fā)出手動合閘報警，如果n<2次，則認為合閘成功，進入步驟3.5)；

3.5)風力發(fā)電機組重新工作，偏航控制結(jié)束。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：

本發(fā)明有效結(jié)合了風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)以及偏航后備電源控制系統(tǒng)。當風電場失電后，偏航后備電源能快速自啟，在幾分鐘內(nèi)保證臺風期間風力發(fā)電機組在外電網(wǎng)斷電后通過偏航后備電源的方式實時跟蹤風向的變化，調(diào)整偏航角度，使風力發(fā)電機組始終處在±8°的偏航誤差范圍內(nèi)，從而有效降低葉片根部和塔筒底部的載荷，保證臺風期間機組的安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的風電場分布式偏航后備電源系統(tǒng)的后備電源電氣接線圖。

圖2為本發(fā)明方法的第一階段流程圖。

圖3為本發(fā)明方法的第二階段流程圖。

圖4為本發(fā)明方法的第三階段流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參見圖1所示，本實施例所提供的風電場分布式偏航后備電源系統(tǒng)，是由多個后備電源組成，風電場中的每臺風力發(fā)電機組均配置有一個裝于塔筒外部(采用集裝箱式或戶外安裝方式)的后備電源，且每個后備電源配備有自動干粉式滅火器(在發(fā)生起火事故時，可實現(xiàn)自動滅火功能)，用于在風電場失電情況下為風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)供電。所述后備電源包括柴油發(fā)電機組、電力變壓器、斷路器，所述柴油發(fā)電機組與電力變壓器組成回路后與風力發(fā)電機組的升壓變低壓側(cè)通過斷路器相連。

本實施例上述風電場分布式偏航后備電源系統(tǒng)的控制方法是：在風電場失電，風力發(fā)電機組停機后，偏航后備電源啟動，風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)確定需要執(zhí)行偏航指令的風力發(fā)電機組，計算所述風力發(fā)電機組的偏航角度，發(fā)出偏航指令的循環(huán)過程，直至所述風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判定結(jié)束偏航，偏航后備電源退出，風力發(fā)電機組重新啟機的過程。該方法是實現(xiàn)偏航后備電源啟動、退出的控制策略，是采取以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，具體包括以下三個階段：

1)參見圖2所示，第一階段為風力發(fā)電機組停機階段，包括以下步驟：

1.1)風電場失電，風力發(fā)電機組自動停機，漿葉順漿到91度；

1.2)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷風力發(fā)電機組實時轉(zhuǎn)速1s均值是否大于80rpm，此方面主要考慮機組是否完全停機，針對順槳位置進行監(jiān)測；

1.3)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷槳葉91度限位開關(guān)是否觸發(fā)，停機完成；

2)參見圖3所示，第二階段為偏航后備電源啟動階段，包括以下步驟：

2.1)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷是否手動啟動偏航后備電源系統(tǒng)，如果是，則手動啟動，如果不是，則進入步驟2.2)；

2.2)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)對是否接收手動啟動偏航后備電源系統(tǒng)進行計時t；

2.3)判斷t是否大于10s，如果在10s內(nèi)沒有接收到手動啟動偏航后備電源系統(tǒng)的指令，則進入步驟2.4)；

2.4)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷是否因檢修引起的風電場失電，如果不是，則進入步驟2.5)；

2.5)風力發(fā)電機組的不間斷電源ups投入，風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)計算需要偏航的風力發(fā)電機組；

2.6)風力發(fā)電機組的ups電源控制系統(tǒng)判斷ups是否成功啟動，如果啟動失敗，則繼續(xù)發(fā)送啟動命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為啟動成功，進入步驟2.7)；

2.7)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)對需要偏航的風力發(fā)電機組發(fā)出偏航指令；

2.8)偏航后備電源系統(tǒng)的斷路器合閘，柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)自檢；

2.9)柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷斷路器合閘是否成功，如果合閘失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送合閘命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為啟動成功，進入步驟2.10)；

2.10)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)給需要偏航的風力發(fā)電機組的升壓變低壓側(cè)斷路器發(fā)出跳閘指令；

2.11)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷跳閘是否成功，如果失敗，則繼續(xù)發(fā)送啟動命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為啟動成功，進入步驟2.12)；

2.12)遠程啟動偏航后備電源系統(tǒng)，柴油發(fā)電機組接收遠程啟動指令；

2.13)柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷柴油發(fā)電機組遠程啟動是否成功，如果遠程啟動失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)計時器進行計時，延時10s沒有遠程啟動成功，柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)發(fā)出自啟動指令并判斷自啟動是否成功，如果自啟動失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送自啟動命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送啟動命令，發(fā)出手動啟動報警，如果n<2次，則認為自啟動成功，進入步驟2.14)；

2.14)偏航后備電源工作，風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)工作；風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)判斷是否需要終止偏航，如果不需要終止，則風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測偏航狀態(tài)，計算新的偏航角度，發(fā)出偏航指令并返回步驟2.14)；如果需要終止偏航，則進入步驟3.1)；

3)參見圖4所示，第三階段為偏航后備電源退出階段，包括以下步驟：

3.1)風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)是否手動退出偏航后備電源系統(tǒng)，對是否接收手動退出偏航后備電源系統(tǒng)進行計時t；

3.2)判斷t是否大于10s，如果在10s內(nèi)沒有接收到手動退出偏航后備電源系統(tǒng)的指令，則進入步驟3.3)；

3.3)偏航后備電源控制系統(tǒng)發(fā)出斷路器跳閘指令，并判斷是否跳閘成功，如果跳閘失敗，則柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送跳閘命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送跳閘命令，發(fā)出手動跳閘報警，如果n<2次，則認為跳閘成功，進入步驟3.4)；

3.4)處于偏航狀態(tài)的風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)發(fā)出升壓變低壓側(cè)斷路器合閘指令，并判斷是否合閘成功，如果合閘失敗，則風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送跳閘命令，并計數(shù)發(fā)送命令次數(shù)n，如果n≥3次，則停止發(fā)送合閘命令，發(fā)出手動合閘報警，如果n<2次，則認為合閘成功，進入步驟3.5)；

3.5)風力發(fā)電機組重新工作，偏航控制結(jié)束。

以上所述之實施例子只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。