(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210862739.8 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 中国船舶重 工集团海 装风电股份有 限公司 地址 401122 重庆市北部新区经开园金渝 大道30号 (72)发明人 文华　陆伟　蒋嘉焱　邓雨　伍伟　 张帆　黄辉　 (74)专利代理 机构 重庆棱镜智慧知识产权代理 事务所(普通 合伙) 50222 专利代理师 李兴寰 (51)Int.Cl. G06K 9/62(2022.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01)F03D 7/04(2006.01) F03D 17/00(2016.01) (54)发明名称 一种风电机组极端阵风识别方法及超速抑 制策略 (57)摘要 本发明提出一种风电机组极端阵风识别方 法及超速抑制策略， 使风电机组遇到阵风时能进 行快速识别， 同时开启超速抑制策略防止发电机 超速停机而增加轮毂和偏航不平衡 极限载荷。 通 过统计正常发电工况的转速特征量， 采用多重插 值的方法得到了转速特征阈值曲线， 该阈值曲线 包络了所有正常发电工况下的转速特征量， 确保 了正常发电工况下不会触发超速抑制策略。 同时 该阈值曲线能有效区分正常发电工况和阵风工 况， 且在阵风来临时能较早地进行识别。 此外， 结 合阵风识别方法， 充分考虑风电机组极限性能， 采用超速抑制策略在原有变桨PI和转矩PI的基 础上额外叠加一个变桨角度和发电机转矩， 以此 达到快速变桨和增大转矩， 抑制发电机超速 。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115204298 A 2022.10.18 CN 115204298 A 1.一种风电机组极端阵风识别方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 仿真计算得到各变桨角度下的发电机转速GenSpeed和发电机转速加速度GenAcc， 并基 于得到的发电机转速GenSpeed和发电机转速加速度GenAcc计算各变桨角度所对应的转速 特征量GSAPC_Sign； 基于各变桨角 度所对应 的转速特征量GSAPC_Sign计算得到转速特征量边界线GSAPC_ SignBound， 并基于转速 特征量边界线GSAPC_SignBound计算得到转速 特征量阈值线GSAPC_ SignLimit； 比对所述 转速特征量GSAPC_Sign和转速特 征量阈值GSAPC_Sign Limit， 并作如下判定： 若GSAPC_Sign＜GSAPC_Sign Limit， 则判定此时为 正常发电工况； 若GSAPC_Sign≥GSAPC_Sign Limit， 则判定此时为极端阵风工况。 2.根据权利要求1所述的一种风电机组极端阵风识别方法， 其特征在于， 所述基于得到 的发电机转速GenSpeed和发电机转速加速度GenAcc计算以得到转速特征量GSAPC_Sign， 包 括如下步骤： 分别对所述发电机转速GenSp eed和发电机转速加速度GenAcc进行滤波 处理， 以得到各 变桨角度下的发电机滤波转速GenSpe ed_Filter和发电机滤波转速加速度GenAc c_Filter； 基于所述发电机滤波转速GenSpeed_Filter和发电机滤波转速加速度GenAcc_Filter 按照以下公式计算 转速特征量GSAPC_Sign： GSAPC_Sign ＝(GenSpe ed_Filter‑N12)*GenAc c_Filter*Timestep 式中， N12为风电机组控制区域由I区切换为II区的参考转速， Timestep为控制器计算 周期。 3.根据权利要求1所述的一种风电机组极端阵风识别方法， 其特征在于， 所述基于各变 桨角度所对应的转速特征量GSAPC_Sign计算得到转速特征量边界线GSAPC_SignBound， 并 基于转速特征量边界线GSAPC_SignBou nd计算得到转速 特征量阈值线GSAPC_SignLimit， 包 括如下步骤： 将变桨角度范围均分为多个角度区间 Ⅰ， 提取每个角度区间 Ⅰ内的转速特征量最大值， 并将转速特 征量最大值汇集以得到GSAPC_Sign_Max向量； 提取GSAPC_Sign_Max向量的波峰值GSAPC_Sign_Peak； 对GSAPC_Sign_Peak进行放大， 得到转速特征量放大值GSAPC_Sign_Zoom， 满足以下公 式： GSAPC_Sign_Zo om＝GSAPC_Sign_Peak*Gai n 式中Gain为放大系数； 对转速特征量放大值GSAPC_Sign_Zoom进行插值， 得到转速特征量边界线GSAPC_ SignBound， 满足以下公式： 式中GSAPC_Sign_Zoom(i)为第i个角度区间 Ⅰ的转速特征量放大值， GSAPC_Sign_Zoom (i+1)为第i+1个角度区间 Ⅰ的转速特征量放大值， Pit chAngle_Sign(i)为 GSAPC_Sign_Zoom (i)对应的变桨角度值， PitchAngle_Sign(i+1)为GSAPC_Sign_Zoom(i+1)对应的变桨角度权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115204298 A 2值， i＝1,2,3…； 将变桨角度范围均分为多个角度区间 Ⅱ， 且每个角度区间 Ⅱ包含有至少两个角度区间 Ⅰ， 截取每个角度区间 Ⅱ所对应的转速特征量边界线GSAPC_SignBound， 将截取的转速特征 量边界线GSAPC_SignBound内的最大峰值选择为该角度区间 Ⅱ的转速特征量阈值点GSAPC_ SignBound_Org； 对转速特征量阈值点GSAPC_SignBound_Org进行插值， 得到转速特征量阈值线GSAPC_ SignLimit， 满足 公式如下： 式中GSAPC_SignBound_Org(j)为第j个区间的转速特征量阈值点， GSAPC_SignBound_ Org(j+1)为第j+1个区间的转速 特征量阈值点， Pit chAngle_Bou nd(j)为GSAPC_SignBou nd_ Org(j)对应的变桨角度值， PitchAngle_Bound(j+1)为GSAPC_Si gnBound_Org(j+1)对应的 变桨角度值， j＝1,2,3 …。 4.一种风电机组极端阵风的超速抑制策略， 其特 征在于， 包括如下步骤： 基于如权利要求1 ‑3任一项所述的一种风电机组极端阵风识别方法， 判定风电机组当 前工况： 当判定为 正常发电工况， 则执 行基本的PI控制策略； 当判定为极端阵风工况， 则执 行超速抑制策略， 包括以下步骤： 计算转矩叠加量并叠加至PI控制策略下的转矩值， 以得到 叠加后的发电机转矩； 比对叠加后的发电机转矩和发电机转矩的上限值， 并作如下判定： 如叠加后的发电机转矩小于发电机转矩的上限值， 则使发电机在所述叠加后的发电机 转矩下工作第一预设时长； 如叠加后的发电机转矩大于发电机转矩的上限值， 则使发电机在所述发电机转矩的上 限值下工作第一预设时长； 计算变桨角度叠加量并叠加至PI控制策略下的变 桨值， 以得到 叠加后的变 桨角度； 比对叠加后的变 桨角度和变 桨速率限制下的最大变 桨角度， 并作如下判定： 如叠加后的变桨角度小于变桨速率限制下的最大变桨角度， 则使发电机在所述叠加后 的变桨角度下工作第二预设时长， 其中所述第二预设时长大于第一预设时长； 如叠加后的变桨角度 大于变桨速率限制下的最大变桨角度， 则使发电机在所述变桨速 率限制下的最大变 桨角度下工作第二预设时长 。 5.根据权利要求4所述的一种风电机组极端阵风的超速抑制策略， 其特征在于， 所述计 算转矩叠加量， 包括： 转矩叠加量的求 解公式如下： Torque_Ad d＝(GenAc c_Filter/Nr)*Torque_Rated*Torque_Ad d_Gain 式中， GenAcc_Filter为发电机滤波转速加速度， Nr为发电机额定转速， Torque_Rated 为发电机额定转矩， Torque_Ad d_Gain为转矩叠加放大系数。 6.根据权利要求5所述的一种风电机组极端阵风的超速抑制策略， 其特征在于， 所述发 电机转矩的上限值按以下公式计算：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115204298 A 3