[发明专利]一种风电机组变桨控制系统安全评估方法

说明书

本发明公开了一种风电机组变桨控制系统安全评估方法，包括如下步骤：对于变桨系统的每个切换子控制器，计算平衡点，对于其中的不稳定平衡点计算稳定状态子流形，并基于半张量积理论计算理论层面稳定控制域；与此同时，通过非参数建模计算风电机组的工程层面稳定控制域；利用线性加权的方法综合分析风机理论层面稳定控制域、工程层面稳定控制域以及设计安全域，最终得到系统的安全控制域；根据生成安全域生成安全控制曲线，利用蒙特卡罗模拟方法评估其变化趋势，从而实现安全评估。该种风电机组变桨控制系统安全评估方法为提高机组安全运行和高效运行提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及风电安全评估技术领域，特别涉及一种风电机组变桨控制系统安全评估方法。

背景技术

随着风电机组大型化和工况的日益复杂，变桨控制系统是目前造成非正常停机最主要的原因，部分机组因控制设置原因被动降容运行，降低了安全性。在已建立的风电机组运行数学模型上，进行有效可靠的状态安全评估，目前变桨控制系统乃至风电机组安全评估的研究领域还属空白，现有方法研究和工程实践主要集中在变桨齿轮、电机等部件失效评估。如何提高变桨控制系统整体稳定性能，提高发电效率和经济收益，降低运维成本，已成为风力发电投资、建设必须尽快解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电机组变桨控制系统安全评估方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种风电机组变桨控制系统安全评估方法，其特征在于，包括按顺序进行的

下列步骤：

1)对于变桨系统的每个切换子控制器，计算平衡点，平衡点包括稳定平衡点和不稳定平衡点，对于其中的不稳定平衡点计算稳定状态子流形，并基于半张量积理论计算理论层面稳定控制域；与此同时，通过非参数建模计算风电机组的工程层面稳定控制域；

2)利用线性加权的方法综合分析风机理论层面稳定控制域、工程层面稳定控制域以及设计安全域，最终得到系统的安全控制域；

3)通过计算实际运行数据与计算所得安全控制域边界的最小距离，并依据模糊隶属度函数得到安全控制度，根据状态轨线对应的安全控制度曲线，利用蒙特卡罗模拟方法评估其变化趋势，从而实现安全评估。

进一步的，所述的步骤1)中构建风电机组理论层面稳定控制域时，包括如下步骤：

1-1)计算各不稳定平衡点对应的稳定状态子流形W^s(x_e)：

1-2)计算稳定状态子流形的泰勒展开式h(x)；

1-3)取稳定状态子流形的泰勒展开式h(x)的前两项形成了基于左半张量积的二次近似式：

其中，H₁＝J_f(x_g)且J_f(x_g)为h在x_g处的Jacobi矩阵，为二次型形式，

Ψ＝Hess(h(0))是h(x)在x＝0处的Hessian矩阵，O(||x||³)是截断误差；

1-4)通过基于左半张量积的二次近似式计算每个切换子控制器各不稳定平衡点的稳定状态子流行，从而得到每个切换子控制器的稳定边界，变桨控制系统进行子控制器切换时，运行状态必须落在两个子控制器的稳定边界以内，所构成的区域即为理论层稳定控制域。

进一步的，所述的工程层面稳定控制域的计算方法如下；