CN115949560B

CN115949560B - 自适应控制风电机组机舱温度的方法、装置、设备、介质

Info

Publication number: CN115949560B
Application number: CN202310243747.9A
Authority: CN
Inventors: 任利业; 王向东; 张海华; 张炳权; 刘福才; 刘茸茸; 李超
Original assignee: CRRC Wind Power Shandong Co Ltd
Current assignee: CRRC Wind Power Shandong Co Ltd
Priority date: 2023-03-15
Filing date: 2023-03-15
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2043-03-15
Also published as: CN115949560A

Abstract

本发明属于风电控制技术领域，具体提供自适应控制风电机组机舱温度的方法、装置、设备、介质，所述方法采集机舱温度数值，计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率；根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；机舱温度高于告警阈值时，在对应关系表中查找散热风扇的速度设定值，控制散热风扇按照查找到的速度设定值工作当机舱温度继续上升时；控制散热风扇按照第一速度阈值工作，此时当有功功率变化值小于功率变化阈值时，将第一速度阈值更新到有功功率与速度设定值对应关系表中；当机舱温度小于停止阈值时，控制散热风扇停止工作。可以避免散热风扇的频繁调速，缓解频繁调速导致散热风扇寿命降低的问题。

Description

自适应控制风电机组机舱温度的方法、装置、设备、介质

技术领域

本发明涉及风电控制技术领域，具体涉及自适应控制风电机组机舱温度的方法、装置、设备、介质。

背景技术

风电机组机舱温度对风机的稳定运行起着重要作用，其高低受到外部环境温度、机组发电功率、进风量、进风温度、空气湿度等因素的影响。

目前采用的主流散热设计为下进风上出风的方式，即塔筒底部自然进风，机舱顶部通过散热风扇排风。其控制方法为机舱温度高于告警阈值时，启动散热风扇改善机舱内的通风环境，加速机舱内空气循环，通过空气循环对流交换热量；当机舱温度低于停止阈值时，停止散热风扇。

近年来伴随着夏季高温极端天气的出现，风机外部环境温度越来越高，出现机舱温度高停机的现象越来越多，造成了机组发电量损失，同时降低了机组的可利用率。此外机舱温度高超出零部件生存温度时，对零部件有不可逆损害，降低了零部件的使用寿命，也增加了机舱发生火灾的概率。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种基于有功功率自适应控制风电机组机舱温度的方法，通过平均有功功率调节散热风扇速度，进而控制通风量自适应控制机舱温度。可以避免散热风扇的频繁调速，缓解频繁调速导致散热风扇寿命降低的问题。

第一方面，本发明技术方案提供一种自适应控制风电机组机舱温度的方法，包括如下步骤：

判断预存储的有功功率与速度设定值对应关系表是否存在；

当有功功率与速度设定值对应关系表存在时，采集机舱温度数值；

计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；

判断机舱温度高于告警阈值时，根据风电机组当前的有功功率在有功功率与速度设定值对应关系表中查找散热风扇的速度设定值，控制散热风扇按照查找到的速度设定值工作；

第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值；

判断当前机舱温度数值大于前一时刻的机舱温度数值且散热风扇的速度设定值小于额定转速时，控制散热风扇按照第一速度阈值工作，同时判断风电机组在第一时间阈值内的有功功率变化值是否小于功率变化阈值；

当有功功率变化值小于功率变化阈值时，将第一速度阈值更新到有功功率与速度设定值对应关系表中；执行步骤：第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值；

判断当前机舱温度数值小于或等于前一时刻采集的机舱温度数值，且当机舱温度小于停止阈值时，控制散热风扇停止工作。

启动风扇的告警阈值随着有功功率的变化而变化，即当有功功率高时，告警阈值低，机舱散热风扇根据第一时间阈值的平均有功功率查表获取速度设定值并提前启动，这样可以优化减少机组因温度滞后变化导致的高温停机的次数。

作为本发明技术方案的进一步限定，判断预存储的有功功率与速度设定值对应关系表是否存在的步骤之后还包括：

当有功功率与速度设定值对应关系表不存在时，创建有功功率与速度设定值对应关系表。

作为本发明技术方案的进一步限定，计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率的步骤包括：

采用移动均值滤波算法计算风电机组在第一时间阈值内的平均有功功率。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值的步骤中，计算告警阈值的公式如下：

告警阈值 = 固定告警阈值 -平均有功功率

系数；

其中，固定告警阈值是根据历史信息设定的固定值，系数是根据历史数据计算的设定时间段的温度变化与平均有功功率的比值。

作为本发明技术方案的进一步限定，第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值的步骤之后包括：

判断当前机舱温度数值是否大于前一时刻的机舱温度数值；

当前机舱温度数值大于前一时刻的机舱温度数值时，判断散热风扇的速度设定值是否小于额定转速；

散热风扇的速度设定值小于额定转速时，控制散热风扇按照第一速度阈值工作，同时，判断风电机组在第一时间阈值内的有功功率变化值是否小于功率变化阈值；

当有功功率变化值大于或等于功率变化阈值时，执行步骤：第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值。

可以避免散热风扇的频繁调速，缓解频繁调速导致散热风扇寿命降低的问题。

作为本发明技术方案的进一步限定，判断当前机舱温度数值是否大于前一时刻的机舱温度数值的步骤之后还包括：

当前机舱温度数值小于或等于前一时刻采集的机舱温度数值时，判断机舱温度是否小于停止阈值；

若是，控制散热风扇停止工作；

若否，执行步骤：第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值。

作为本发明技术方案的进一步限定，判断散热风扇的速度设定值是否小于额定转速的步骤之后还包括：

散热风扇的速度设定值大于或等于额定转速时，风电机组进入限功率运行模式,将风电机组当前有功功率设定值减小第一功率阈值，执行步骤：判断机舱温度是否小于停止阈值。

其中，第一速度阈值等于速度设定值与第一百分比的额定速度的和；功率变化阈值等于有功额定功率的第二百分比；第一功率阈值等于第一百分比的额定有功功率。

第二方面，本发明技术方案提供一种自适应控制风电机组机舱温度的装置，包括对应关系表创建模块、温度采集模块、计算模块、温度判断模块、风扇控制模块、速度判断模块、功率设定模块、功率变化监测模块、关系表更新模块；

对应关系表创建模块，用于创建有功功率与速度设定值对应关系表；

温度采集模块，用于采集机舱温度数值；

计算模块，用于计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；

温度判断模块，用于判断机舱温度是否高于告警阈值；判断当前机舱温度数值大于前一时刻的机舱温度数值；

风扇控制模块，用于当机舱温度高于告警阈值时，根据风电机组当前的有功功率在有功功率与速度设定值对应关系表中查找散热风扇的速度设定值，控制散热风扇按照查找到的速度设定值工作；当前机舱温度数值大于前一时刻的机舱温度数值且散热风扇的速度设定值小于额定转速时，控制散热风扇按照第一速度阈值工作；判断当前机舱温度数值小于或等于前一时刻采集的机舱温度数值，且当机舱温度小于停止阈值时，控制散热风扇停止工作；

速度判断模块，用于当前机舱温度数值大于前一时刻的机舱温度数值时，判断散热风扇的速度设定值是否小于额定转速；

功率变化监测模块，用于风扇控制模块控制散热风扇按照第一速度阈值工作后，判断风电机组在第一时间阈值内的有功功率变化值是否小于功率变化阈值；

功率设定模块，用于当散热风扇的速度设定值大于或等于额定转速时，将风电机组当前有功功率设定值减小第一功率阈值；

关系表更新模块，用于当有功功率变化值小于功率变化阈值时，将第一速度阈值更新到有功功率与速度设定值对应关系表中。

第三方面，本发明技术方案还提供一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法。

第四方面，本发明技术方案还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

1、可以避免散热风扇的频繁调速，缓解频繁调速导致散热风扇寿命降低的问题。

2、启动风扇的告警阈值随着有功功率的变化而变化，即当有功功率高时，告警阈值低，机舱散热风扇根据设定时间内的平均有功功率查，获取速度设定值并提前启动，这样可以优化减少机组因温度滞后变化导致的高温停机的次数。

3、可以自适应调节风扇的速度，并把当前散热风扇速度值自动保存到有功功率-速度设定值表中。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的装置的示意性框图。

具体实施方式

本发明提供一种基于有功功率自适应控制风电机组机舱温度的方法，通过平均有功功率调节散热风扇速度，进而控制通风量自适应控制机舱温度。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参考附图1，本发明实施例提供一种自适应控制风电机组机舱温度的方法，包括如下步骤：

步骤1：采集机舱温度数值；

步骤2：计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；

步骤3：判断机舱温度高于告警阈值时，根据风电机组当前的有功功率在有功功率与速度设定值对应关系表中查找散热风扇的速度设定值，控制散热风扇按照查找到的速度设定值工作；

步骤4：第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值；

步骤5：判断当前机舱温度数值大于前一时刻的机舱温度数值且散热风扇的速度设定值小于额定转速时，控制散热风扇按照第一速度阈值工作，同时判断风电机组在第一时间阈值内的有功功率变化值是否小于功率变化阈值；

步骤6：当有功功率变化值小于功率变化阈值时，将第一速度阈值更新到有功功率与速度设定值对应关系表中；执行步骤4；

步骤5：判断当前机舱温度数值小于或等于前一时刻采集的机舱温度数值，且当机舱温度小于停止阈值时，控制散热风扇停止工作。

启动风扇的告警阈值随着有功功率的变化而变化，即当有功功率高时，告警阈值低，机舱散热风扇根据第一时间阈值的平均有功功率查表获取速度设定值并提前启动，这样可以优化减少机组因温度滞后变化导致的高温停机的次数。可以避免散热风扇的频繁调速，缓解频繁调速导致散热风扇寿命降低的问题。其中，第一速度阈值等于速度设定值与第一百分比的额定速度的和；功率变化阈值等于有功额定功率的第二百分比；第一功率阈值等于第一百分比的额定有功功率。

本发明实施例还提供一种自适应控制风电机组机舱温度的方法，包括如下步骤：

S1：判断有功功率与速度设定值对应关系表是否存在；

若是，执行步骤S3，否则执行步骤S2；

S2：创建有功功率与速度设定值对应关系表；执行下一步；

S3：采集机舱温度数值；执行下一步；

S4：计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；执行下一步；其中，计算告警阈值的公式如下：

告警阈值 = 固定告警阈值 -平均有功功率

系数；固定告警阈值是根据历史信息设定的固定值，在这里第一时间阈值设置为10分钟；基于大量历史统计数据，研究平均有功功率与温度的变化之间的关系，然后计算设定时间段的温度变化与平均有功功率的比值，生成平均有功功率与比值的对应关系表，然后根据当前平均有功功率查表找到对应的比值即系数；

S5：判断机舱温度是否高于告警阈值；若是，执行步骤S6，若否，执行步骤S16；

S6：根据风电机组当前的有功功率在有功功率与速度设定值对应关系表中查找散热风扇的速度设定值，控制散热风扇按照查找到的速度设定值工作；执行下一步；

S7：第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值；执行下一步；在这里，第二时间阈值为5分钟；

S8：判断当前机舱温度数值是否大于前一时刻的机舱温度数值；

若是，执行步骤S9，否则执行步骤S14；

S9：判断散热风扇的速度设定值是否小于额定转速；

若是，执行步骤S13，否则，执行步骤S10；

S10：控制散热风扇按照第一速度阈值工作；执行下一步；

S11：判断风电机组在第一时间阈值内的有功功率变化值是否小于功率变化阈值；若是，执行步骤S12，否则执行步骤S7；

S12：将第一速度阈值更新到有功功率与速度设定值对应关系表中；执行步骤S7；

S13：风电机组进入限功率运行模式,将风电机组当前有功功率设定值减小第一功率阈值；执行下一步；

S14：判断机舱温度是否小于停止阈值；若是，执行步骤S15，否则，执行步骤S7；

S15：控制散热风扇停止工作；执行下一步；

S16：结束。

其中，第一速度阈值等于速度设定值与第一百分比的额定速度的和；在这里，第一速度阈值是在当前散热风扇的速度设定值的基础上增加10%的额定速度。功率变化阈值等于有功额定功率的第二百分比，也就是功率变化阈值等于有功额定功率的2%；第一功率阈值等于10%的额定有功功率。

SS1、创建有功功率—速度设定值表，表中速度设定值可以动态更新保存；

SS2：采集机舱温度数值，由移动均值滤波算法计算其10分钟平均有功功率；由有功功率计算机舱温度告警阈值（注：当机舱温度高于告警阈值时，启动机舱散热风扇），其公式为：告警阈值 = 固定告警阈值 - 10分钟平均有功功率

系数。10分钟平均有功功率通过移动均值滤波方法计算；固定告警阈值是常数，由机舱大部件、电气元件的最小生存温度确定。即机舱温度告警阈值是根据机组有功功率值动态计算而来；

SS3：判断机舱温度是否高于告警阈值；当机舱温度高于告警阈值时，根据机舱温度的有功功率在有功功率-速度设定值表中查找散热风扇的速度设定值，同时启动散热风扇降温；

SS4：延时5min后继续测量机组的机舱温度；当机舱温度继续升高且散热风扇的转速在额定转速以下时，则将当前散热风扇的速度设定值增加10%的额定速度，同时继续判断机组10分钟有功功率变化是否小于2%的有功功率，若是，则将当前转速更新到有功功率-速度设定表中；当机舱温度继续升高且散热风扇转速到达额定值时，机组进入限功率运行模式,将机组当前有功功率设定值减小10%的额定有功功率；反之，进入SS5；

SS5：判断机舱温度是否低于停止阈值；当机舱温度低于停止阈值时，散热风扇停止运行；反之，则进入SS3。

如图2所示，本发明实施例提供一种自适应控制风电机组机舱温度的装置，包括对应关系表创建模块、温度采集模块、计算模块、温度判断模块、风扇控制模块、速度判断模块、功率设定模块、功率变化监测模块、关系表更新模块；

温度采集模块，用于采集机舱温度数值；

本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信。总线可以用于电子设备与传感器之间的信息传输。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：S1：判断有功功率与速度设定值对应关系表是否存在，若是，执行步骤S3，否则执行步骤S2；S2：创建有功功率与速度设定值对应关系表；执行下一步；S3：采集机舱温度数值；执行下一步；S4：计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；执行下一步；其中，计算告警阈值的公式如下：告警阈值 = 固定告警阈值-平均有功功率

系数；固定告警阈值是根据历史信息设定的固定值，系数是设定的常数；S5：判断机舱温度是否高于告警阈值；若是，执行步骤S6，若否，执行步骤S16；S6：根据风电机组当前的有功功率在有功功率与速度设定值对应关系表中查找散热风扇的速度设定值，控制散热风扇按照查找到的速度设定值工作；执行下一步；S7：第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值；执行下一步；S8：判断当前机舱温度数值是否大于前一时刻的机舱温度数值；若是，执行步骤S9，否则执行步骤S14；S9：判断散热风扇的速度设定值是否小于额定转速；若是，执行步骤S13，否则，执行步骤S10；S10：控制散热风扇按照第一速度阈值工作；执行下一步；S11：判断风电机组在第一时间阈值内的有功功率变化值是否小于功率变化阈值；若是，执行步骤S12，否则执行步骤S7；S12：将第一速度阈值更新到有功功率与速度设定值对应关系表中；执行步骤S7；S13：风电机组进入限功率运行模式,将风电机组当前有功功率设定值减小第一功率阈值；执行下一步；S14：判断机舱温度是否小于停止阈值；若是，执行步骤S15，否则，执行步骤S7；S15：控制散热风扇停止工作；执行下一步；S16：结束。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令使计算机执行上述方法实施例所提供的方法，例如包括：SS1、创建有功功率—速度设定值表；SS2：采集机舱温度数值，由移动均值滤波算法计算其10分钟平均有功功率；由有功功率计算机舱温度告警阈值，其公式为：告警阈值 = 固定告警阈值 - 10分钟平均有功功率

系数； SS3：判断机舱温度是否高于告警阈值；当机舱温度高于告警阈值时，根据机舱温度的有功功率在有功功率-速度设定值表中查找散热风扇的速度设定值，同时启动散热风扇降温；SS4：延时5min后继续测量机组的机舱温度；当机舱温度继续升高且散热风扇的转速在额定转速以下时，则将当前散热风扇的速度设定值增加10%的额定速度，同时继续判断机组10分钟有功功率变化是否小于2%的有功功率，若是，则将当前转速更新到有功功率-速度设定表中；当机舱温度继续升高且散热风扇转速到达额定值时，机组进入限功率运行模式,将机组当前有功功率设定值减小10%的额定有功功率；反之，进入SS5；SS5：判断机舱温度是否低于停止阈值；当机舱温度低于停止阈值时，散热风扇停止运行；反之，则进入SS3。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种自适应控制风电机组机舱温度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

判断预存储的有功功率与速度设定值对应关系表是否存在；

计算第一时间阈值内风电机组的平均有功功率，根据计算出的平均有功功率计算机舱温度告警阈值；具体，采用移动均值滤波算法计算风电机组在第一时间阈值内的平均有功功率；计算告警阈值的公式如下：

告警阈值 = 固定告警阈值 -平均有功功率

系数；其中，固定告警阈值是根据历史信息设定的固定值，系数是根据历史数据计算的设定时间段的温度变化与平均有功功率的比值；

第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值；

2.根据权利要求1所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法，其特征在于，判断预存储的有功功率与速度设定值对应关系表是否存在的步骤之后还包括：

3.根据权利要求2所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法，其特征在于，第二时间阈值后，采集当前机舱温度数值的步骤之后包括：

判断当前机舱温度数值是否大于前一时刻的机舱温度数值；

4.根据权利要求3所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法，其特征在于，判断当前机舱温度数值是否大于前一时刻的机舱温度数值的步骤之后还包括：

若是，控制散热风扇停止工作；

5.根据权利要求4所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法，其特征在于，判断散热风扇的速度设定值是否小于额定转速的步骤之后还包括：

6.一种基于权利要求1-5任一项权利要求所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法的装置，其特征在于，包括对应关系表创建模块、温度采集模块、计算模块、温度判断模块、风扇控制模块、速度判断模块、功率设定模块、功率变化监测模块和关系表更新模块；

温度采集模块，用于采集机舱温度数值；

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一项权利要求所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一项权利要求所述的自适应控制风电机组机舱温度的方法。