(19)中华 人民共和国 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 202111291936.0 (22)申请日 2021.11.02 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 钱鹏　蓝天龙　冯博　张大海　 司玉林　应有　孙勇　杨靖　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 林超 (51)Int.Cl. G06Q 10/00(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) H02J 3/24(2006.01) H02J 3/48(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于风机健康状况的一次调频 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于风机健康状况的一 次调频方法。 根据获取的风机系统各部分的传感 数据进行故障评估， 包括依次进行的故障检测和 故障程度值确定； 针对健康状态监测， 根据故障 程度值结合其他因素， 通过层次分析法将各因素 对于风机的影 响程度量化处理为权重因子， 以权 重因子表征风机健康状态； 根据各个风机的权重 因子和故障程度值对所有风机进行一次调频。 本 发明结合了新型的神经网络算法， 首次提出了结 合各风机的健康 状态水平参与系统一次调频， 对 各风机的出力进行了合理分配， 实现了减缓风机 状态恶化， 延长风机的使用寿命， 降低风机的维 护成本。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114254768 A 2022.03.29 CN 114254768 A 1.一种基于风机健康状况的一次调频 方法， 其特 征在于： S1、 根据获取的风机系统各部分的传感数据进行故障评估， 包括依次进行的故障检测 和故障程度值确定； S2、 针对健康状态监测， 根据S1获得的故障程度值结合风机寿命、 风机各部分维修费用 和维修时间、 风机环境的气温、 气象状况、 海况等因素， 通过层次分析法将各因素对于风机 的影响程度量 化处理为权重因子， 以权 重因子表征风机健康状态； S3、 根据各个风机的权 重因子和故障程度值对所有风机进行一次调频。 2.根据权利要求1所述的一种基于风机健康状况的一 次调频方法， 其特征在于： 所述S1 中， 所述的故障检测是利用长短期记忆网络算法， 对实时获得的历史的传感数据进行处理 得到未来的传感数据的预测 值， 并与未来的传感数据的实测值进行比较获得差值， 依据差 值大小判断是否出现故障。 3.根据权利要求1所述的一种基于风机健康状况的一 次调频方法， 其特征在于： 所述S1 中， 所述故障程度值确定是以故障检测实时获得的差值作为观测 值， 将观测 值的平均值输 入到利用邦费罗尼区间法中处 理获得故障程度值， 用于准确地 量化故障程度。 4.根据权利要求1所述的一种基于风机健康状况的一 次调频方法， 其特征在于： 所述S3 具体为： 首先， 通过一次调频获得所述有风机提供的有功功率总量， 根据对应权重因子的比例 将有功功率总量分配各个风机的有功 功率输出量的大小； 其次， 针对风机故障部位不同， 设置不同的风机动态功率控制方法及约束对风机进行 控制； 针对叶片磨损的故障状态， 通过控制桨距角进行功率控制， 并对风机转速设置动态的 约束边界， 在规定的时间 间隔内根据风机健康状态实时调整约束范围； 针对传动轴变形或轴承磨损的故障状态， 通过控制转矩进行功率控制， 并对转矩设置 动态的约束边界， 在规定的时间 间隔内根据风机健康状态实时调整约束范围。 5.根据权利要求1所述的一种基于风机健康状况的一 次调频方法， 其特征在于： 所述S3 中， 具体是采用以下方式进行控制： 风机实时输出发电机的转速和传动轴的转矩， 将额定转 速减去发电机的转速后获得转速误差， 进而输入到桨距角PI控制器中处理输出风机的桨距 角， 将风机的桨距角施加到风机上进行桨距角控制； 同时， 发电机的转速输入到功率 ‑转矩 控制器中处理获得理想转矩， 传动轴的转矩输入到传动系统阻尼器中处理获得转速的损 耗， 将理想转矩减去转速的损耗后 获得发电机的转矩， 将发电机的转矩施加到风机上进行 发电机的转矩控制。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114254768 A 2一种基于风机健康状况的一 次调频方 法 技术领域 [0001]本发明涉及了一种电网一次调频方法， 具体设计一种基于风机健康状况的一次调 频方法。 背景技术 [0002]在过去的几十年里， 风电产业在中国和世界范围内都取得了巨大的发展。 随着风 能普及率的不断提高， 受风能影响的电网的可靠性是一个挑战。 因此， 风电场必须提供相应 的有功功 率， 以支撑电网中的频率。 为了满足一次调频的要求， 现代风电场的运行要求更像 传统发电厂。 在这种情况下， 维持风机的有功功 率支撑是非常必 要的。 风机通常安装在恶劣 的条件下， 尤其是海 上风电场， 这给其运行和维护带来了挑战。 风机也是一个复杂的发电系 统， 各部件的健康状况将 影响整个系统的工作效率， 影响到风机的功 率输出， 进而影响到其 一次调频 策略。 这对风电场并 网后参与一次调频起着相当重要的作用。 [0003]为了实现风电场功率支撑 的优化控制， 人们提出了相关的控制 策略： 由于风速大 小不同， 根据可用功率裕度大小调整下垂控制系 数； 或者根据风速区间分配不同的权重系 数， 控制不同风速下的风机提供不同的功 率支撑。 然而， 很少有工作考虑风机的健康状况对 风电场电力调度控制的影响。 [0004]一般控制策略下， 风电场中的每台风机 都假设具有相同的健康状况， 因此， 通常的 一次调频有功功率控制算法是基于平均功率分配方法或按固定比例分配的方法来参与系 统一次调频的。 对于非健康风机， 所分配到的功 率目标与健康风机相同， 这样的支撑压力可 能加剧非健康风机的恶化 程度， 加速缩短其使用寿命， 甚至导 致故障。 发明内容 [0005]基于目前少有工作考虑风机健康状况对风电场电力调度控制的影响的问题， 本发 明在于设计一种基于风机健康状况的一次调频方法， 该方法能通过采集的风机信息对风机 进行实时故障诊断和状态评估， 并根据评估结果设计了风机的一次调 频策略， 可有效提高 风机并网电能质量的同时， 减缓风机恶化降低维护成本 。 [0006]本发明方法考虑了风机的健康状态水平， 能够有效缓解 风机恶化问题。 [0007]本发明的技 术方案是： [0008]S1、 根据获取的风机系统各部分的传感数据进行故障评估， 包括依次进行的故障 检测和故障程度值确定； [0009]所述的故障检测是利用长短期记忆网络(LSTM)算法， 对实时获得的历史的传感数 据进行处理得到未来的传感数据的预测值， 并与未来的传感数据的实测值进 行比较获得差 值， 依据差值大小判断是否出现故障； [0010]所述故障程度值确定是以故障检测实时获得的差值作为观测值， 将一段时间观测 值的平均值输入到利用邦费罗尼(Bonferr oni)区间法中处理获得故障程度值， 用于准确地 量化故障程度。说　明　书 1/4 页 3 CN 114254768 A 3