本發(fā)明提出了一種風力發(fā)電機組振動抑制的控制方法和系統(tǒng)，本發(fā)明涉及風力發(fā)電控制，特別涉及風力發(fā)電機組振動抑制的控制。

背景技術：

1、隨著可再生能源的快速發(fā)展，風力發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源形式，得到了廣泛應用。然而，風力發(fā)電機組在運行過程中，由于受到復雜多變的風力環(huán)境影響，其運行狀態(tài)常常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，尤其是渦激振動等問題的出現(xiàn)，對風力發(fā)電機組的穩(wěn)定運行構成了嚴重威脅。傳統(tǒng)的風力發(fā)電機組監(jiān)測方法主要依賴于定期巡檢和人工判斷，這種方式不僅效率低下，而且難以實時準確地掌握機組的運行狀態(tài)。此外，對于渦激振動等復雜問題的預測和抑制，傳統(tǒng)的方法往往依賴于經(jīng)驗公式和固定參數(shù)的調(diào)整，缺乏靈活性和準確性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種風力發(fā)電機組振動抑制的控制方法和系統(tǒng)，用以解決上述問題：

2、本發(fā)明提出的一種風力發(fā)電機組振動抑制的控制方法和系統(tǒng)，所述風力發(fā)電機組振動抑制的控制方法包括：

3、實時采集當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述風力信息數(shù)據(jù)對風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔進行動態(tài)調(diào)整；

4、按照當前時刻對應的運行狀態(tài)信息采集時間間隔對所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，獲取風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息；

5、根據(jù)所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息結合渦激振動預測模型判斷所述風力發(fā)電機組是否發(fā)生渦激振動；

6、當所述風力發(fā)電機組發(fā)生渦激振動時，則根據(jù)當前渦激振動的振動信息對所述風力發(fā)電機組的tld阻尼器中的液位進行高度調(diào)整。

7、進一步地，實時采集當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述風力信息數(shù)據(jù)對風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔進行動態(tài)調(diào)整，包括：

8、實時采集當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力信息數(shù)據(jù)，其中，所述風力信息數(shù)據(jù)包括風速信息和風向變化信息；

9、根據(jù)所述風速信息和風向變化信息獲取當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)；

10、當所述風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)低于預設的穩(wěn)定性閾值時，調(diào)取當前風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；

11、利用采集時間間隔調(diào)整模型對所述運行狀態(tài)信息采集時間間隔進行調(diào)整，獲取調(diào)整后的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；其中，所述調(diào)整后的運行狀態(tài)信息采集時間間隔通過公式獲取：

12、

13、其中，t表示調(diào)整后的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；fy表示預設的穩(wěn)定性閾值；f表示風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)；td表示當前風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；tc表示預設的初始運行狀態(tài)信息采集時間間隔。

14、進一步地，根據(jù)所述風速信息和風向變化信息獲取當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)，包括：

15、提取所述風速信息，其中，所述風速信息包括每第一單位時間的風速數(shù)值和風速變化率，并且，所述第一單位時間的取值范圍為3min-5min；

16、利用所述每第一單位時間的風速數(shù)值和風速變化率獲取風速穩(wěn)定性參量；其中，所述風速穩(wěn)定性參量通過如下公式獲?。?/p>

17、

18、其中，s表示風速穩(wěn)定性參量；n表示風力信息數(shù)據(jù)采集所經(jīng)歷的完整的第一單位時間的總個數(shù)；vpi表示第i個第一單位時間對應的平均風速數(shù)值；vmaxi表示第i個第一單位時間對應的最大風速數(shù)值；tmaxi表示第i個第一單位時間內(nèi)的最大風速持續(xù)時長；tw表示第一單位時間的對應時長；λ表示風速穩(wěn)定性補償系數(shù)，并且，所述風速穩(wěn)定性補償系數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

19、

20、其中，pz表示風力信息數(shù)據(jù)采集至當前時刻的綜合風速變化率；pi表示第i個第一單位時間內(nèi)的風速變化率；

21、提取所述風向變化信息，其中，所述風向變化信息包括第一單位時間內(nèi)的風向變化次數(shù)、風向偏移角度以及風向變化的預設初始時間段內(nèi)的風速數(shù)值，并且，所述預設初始時間段的取值范圍為1min-2min；

22、利用所述第一單位時間內(nèi)的風向變化次數(shù)、風向偏移角度以及風向變化的預設初始時間段內(nèi)的風速數(shù)值獲取風向穩(wěn)定性參量；其中，所述風向穩(wěn)定性參量通過如下公式獲?。?/p>

23、

24、其中，x表示風向穩(wěn)定性參量；m表示第一單位時間內(nèi)的風向變化次數(shù)；αij表示第i個第一單位時間內(nèi)的第j次風向變化時對應的風向偏移角度；pci表示第i個第一單位時間內(nèi)的風向變化率；vhij和vxij分別表示第i個第一單位時間內(nèi)的第j次風向變化時的預設初始時間段的起始時刻和終止時刻對應的風速數(shù)值；ξ表示風向穩(wěn)定性補償系數(shù)，并且，所述風向穩(wěn)定性補償系數(shù)通過如下公式獲取：

25、

26、其中，pj表示n個第一單位時間對應的風向變化率標準差；

27、利用所述風速穩(wěn)定性參量和風向變化信息獲取風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)；其中，所述風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)通過如下公式獲取：

28、f＝logs+logx

29、其中，f表示風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)。

30、進一步地，根據(jù)所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息結合渦激振動預測模型判斷所述風力發(fā)電機組是否發(fā)生渦激振動，包括：

31、提取所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息；其中，所述運行狀態(tài)信息包括風速信息、風向信息、機組轉速數(shù)據(jù)和振動信號；

32、對所述運行狀態(tài)信息進行數(shù)據(jù)預處理，獲取預處理后的運行狀態(tài)信息，其中，所述數(shù)據(jù)預處理包括數(shù)據(jù)清洗處理、數(shù)據(jù)降噪處理和標準化處理；

33、從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取用于進行渦激振動預測的渦激振動預測模型；其中，所述渦激振動預測模型采用神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型結構；

34、將所述預處理后的運行狀態(tài)信輸入至渦激振動預測模型，通過所述渦激振動預測模型判斷風力發(fā)電機組是否發(fā)生渦激振動。

35、進一步地，當所述風力發(fā)電機組發(fā)生渦激振動時，則根據(jù)當前渦激振動的振動信息對所述風力發(fā)電機組的tld阻尼器中的液位進行高度調(diào)整，包括：

36、當所述風力發(fā)電機組發(fā)生渦激振動時，提取所述渦激振動發(fā)生起始時刻的預設監(jiān)控時間段內(nèi)所產(chǎn)生的振動幅度和振動頻率；

37、根據(jù)所述渦激振動在預設監(jiān)控時間段內(nèi)所產(chǎn)生的振動幅度和振動頻率獲取tld阻尼器中的液位的目標高度；

38、按照所述目標高度對所述tld阻尼器中的液位進行調(diào)整。

39、進一步地，所述風力發(fā)電機組振動抑制的控制系統(tǒng)包括：

40、采集間隔調(diào)整模塊，用于實時采集當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述風力信息數(shù)據(jù)對風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔進行動態(tài)調(diào)整；

41、運行狀態(tài)監(jiān)測模塊，用于按照當前時刻對應的運行狀態(tài)信息采集時間間隔對所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，獲取風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息；

42、渦激振動判斷模塊，用于根據(jù)所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息結合渦激振動預測模型判斷所述風力發(fā)電機組是否發(fā)生渦激振動；

43、振動調(diào)整模塊，用于當所述風力發(fā)電機組發(fā)生渦激振動時，則根據(jù)當前渦激振動的振動信息對所述風力發(fā)電機組的tld阻尼器中的液位進行高度調(diào)整。

44、進一步地，采集間隔調(diào)整模塊包括：

45、數(shù)據(jù)采集模塊，用于實時采集當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力信息數(shù)據(jù)，其中，所述風力信息數(shù)據(jù)包括風速信息和風向變化信息；

46、參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)所述風速信息和風向變化信息獲取當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)；

47、間隔調(diào)取模塊，用于當所述風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)低于預設的穩(wěn)定性閾值時，調(diào)取當前風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；

48、時間間隔計算模塊，用于利用采集時間間隔調(diào)整模型對所述運行狀態(tài)信息采集時間間隔進行調(diào)整，獲取調(diào)整后的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；其中，所述調(diào)整后的運行狀態(tài)信息采集時間間隔通過公式獲?。?/p>

49、

50、其中，t表示調(diào)整后的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；fy表示預設的穩(wěn)定性閾值；f表示風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)；td表示當前風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息采集時間間隔；tc表示預設的初始運行狀態(tài)信息采集時間間隔。

51、進一步地，根據(jù)所述風速信息和風向變化信息獲取當前風力發(fā)電機組所處環(huán)境中的風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)，包括：

52、風速提取模塊，用于提取所述風速信息，其中，所述風速信息包括每第一單位時間的風速數(shù)值和風速變化率，并且，所述第一單位時間的取值范圍為3min-5min；

53、風速參量計算模塊，用于利用所述每第一單位時間的風速數(shù)值和風速變化率獲取風速穩(wěn)定性參量；其中，所述風速穩(wěn)定性參量通過如下公式獲?。?/p>

54、

55、其中，s表示風速穩(wěn)定性參量；n表示風力信息數(shù)據(jù)采集所經(jīng)歷的完整的第一單位時間的總個數(shù)；vpi表示第i個第一單位時間對應的平均風速數(shù)值；vmaxi表示第i個第一單位時間對應的最大風速數(shù)值；tmaxi表示第i個第一單位時間內(nèi)的最大風速持續(xù)時長；tw表示第一單位時間的對應時長；λ表示風速穩(wěn)定性補償系數(shù)，并且，所述風速穩(wěn)定性補償系數(shù)通過如下公式獲取：

56、

57、其中，pz表示風力信息數(shù)據(jù)采集至當前時刻的綜合風速變化率；pi表示第i個第一單位時間內(nèi)的風速變化率；

58、風向提取模塊，用于提取所述風向變化信息，其中，所述風向變化信息包括第一單位時間內(nèi)的風向變化次數(shù)、風向偏移角度以及風向變化的預設初始時間段內(nèi)的風速數(shù)值，并且，所述預設初始時間段的取值范圍為1min-2min；

59、風向參量計算模塊，用于利用所述第一單位時間內(nèi)的風向變化次數(shù)、風向偏移角度以及風向變化的預設初始時間段內(nèi)的風速數(shù)值獲取風向穩(wěn)定性參量；其中，所述風向穩(wěn)定性參量通過如下公式獲?。?/p>

60、

61、其中，x表示風向穩(wěn)定性參量；m表示第一單位時間內(nèi)的風向變化次數(shù)；αij表示第i個第一單位時間內(nèi)的第j次風向變化時對應的風向偏移角度；pci表示第i個第一單位時間內(nèi)的風向變化率；vhij和vxij分別表示第i個第一單位時間內(nèi)的第j次風向變化時的預設初始時間段的起始時刻和終止時刻對應的風速數(shù)值；ξ表示風向穩(wěn)定性補償系數(shù)，并且，所述風向穩(wěn)定性補償系數(shù)通過如下公式獲取：

62、

63、其中，pj表示n個第一單位時間對應的風向變化率標準差；

64、風力評價參數(shù)計算模塊，用于利用所述風速穩(wěn)定性參量和風向變化信息獲取風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)；其中，所述風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)通過如下公式獲取：

65、f＝logs+logx

66、其中，f表示風力狀態(tài)穩(wěn)定評價參數(shù)。

67、進一步地，渦激振動判斷模塊包括：

68、運行信息提取模塊，用于提取所述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息；其中，所述運行狀態(tài)信息包括風速信息、風向信息、機組轉速數(shù)據(jù)和振動信號；

69、預處理模塊，用于對所述運行狀態(tài)信息進行數(shù)據(jù)預處理，獲取預處理后的運行狀態(tài)信息，其中，所述數(shù)據(jù)預處理包括數(shù)據(jù)清洗處理、數(shù)據(jù)降噪處理和標準化處理；

70、模型調(diào)取模塊，用于從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取用于進行渦激振動預測的渦激振動預測模型；其中，所述渦激振動預測模型采用神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型結構；

71、模型判斷模塊，用于將所述預處理后的運行狀態(tài)信輸入至渦激振動預測模型，通過所述渦激振動預測模型判斷風力發(fā)電機組是否發(fā)生渦激振動。

72、進一步地，振動調(diào)整模塊包括：

73、振動信息提取模塊，用于當所述風力發(fā)電機組發(fā)生渦激振動時，提取所述渦激振動發(fā)生起始時刻的預設監(jiān)控時間段內(nèi)所產(chǎn)生的振動幅度和振動頻率；

74、高度信息獲取模塊，用于根據(jù)所述渦激振動在預設監(jiān)控時間段內(nèi)所產(chǎn)生的振動幅度和振動頻率獲取tld阻尼器中的液位的目標高度；

75、液位調(diào)整模塊，用于按照所述目標高度對所述tld阻尼器中的液位進行調(diào)整。

76、本發(fā)明有益效果：通過動態(tài)調(diào)整運行狀態(tài)信息的采集時間間隔，系統(tǒng)能夠更高效地利用資源，同時確保對風力發(fā)電機組關鍵狀態(tài)的及時監(jiān)測。利用渦激振動預測模型，系統(tǒng)能夠更準確地判斷風力發(fā)電機組是否發(fā)生渦激振動。通過調(diào)整tld阻尼器中的液位高度，系統(tǒng)能夠實時響應渦激振動的變化，有效抑制振動，保護風力發(fā)電機組的穩(wěn)定運行。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了對風力發(fā)電機組的智能監(jiān)測與調(diào)控，提高了系統(tǒng)的自動化和智能化水平，降低了人工干預的需求。通過實時采集風力信息數(shù)據(jù)、動態(tài)調(diào)整采集時間間隔、實時監(jiān)測運行狀態(tài)、預測渦激振動以及調(diào)整tld阻尼器液位高度等措施，實現(xiàn)了對風力發(fā)電機組的智能監(jiān)測與調(diào)控，提高了機組的運行效率和穩(wěn)定性。