本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制，尤其是涉及一種后備電源健康狀態(tài)診斷控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，機(jī)械功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。

2、變槳系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組的重要控制與保護(hù)裝置，承擔(dān)著槳葉控制、捕獲風(fēng)能的重要作用。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，需要變槳系統(tǒng)控制槳葉收槳至安全位置，實(shí)現(xiàn)空氣制動(dòng)剎車，是風(fēng)電機(jī)組最關(guān)鍵的安全防線；當(dāng)電網(wǎng)供電異常情況下，變槳系統(tǒng)則需要利用系統(tǒng)自身后備電源提供能量，實(shí)現(xiàn)收槳功能。目前，隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，變槳系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要組成部分，其后備電源的可靠性及穩(wěn)定性受到了廣泛關(guān)注。

3、目前，基于鉛酸蓄電池的變槳系統(tǒng)后備電源是行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種解決方案。鉛酸蓄電池在變槳系統(tǒng)后備電源中發(fā)揮著重要作用。其穩(wěn)定性、可靠性和相對(duì)低廉的成本使其成為風(fēng)電領(lǐng)域的首選電源。然而，鉛酸蓄電池也存在一些問(wèn)題，如能量密度較低、充電速度慢、壽命有限等。這些問(wèn)題對(duì)鉛酸蓄電池在變槳系統(tǒng)后備電源中的長(zhǎng)期使用效果產(chǎn)生了一定的影響。

4、為了解決變槳系統(tǒng)后備電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，電池管理系統(tǒng)被引入到鉛酸蓄電池的充電和放電過(guò)程中。電池管理系統(tǒng)可以對(duì)電池的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保其在安全范圍內(nèi)工作。通過(guò)電池管理系統(tǒng)可以有效地控制鉛酸蓄電池的充電和放電過(guò)程，避免過(guò)充和過(guò)放的情況發(fā)生，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命。

5、變槳系統(tǒng)鉛酸蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方式主要包括、電壓監(jiān)測(cè)、電流監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、內(nèi)阻監(jiān)測(cè)，此類監(jiān)測(cè)方式可以為鉛酸蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供一定的參考信息，但每種方式都有其局限性，不能完全準(zhǔn)確地反映電池的健康狀態(tài)，導(dǎo)致檢測(cè)準(zhǔn)確性差，單一的靜態(tài)電壓無(wú)法有效判斷電池的荷電狀態(tài)與健康狀態(tài)。

6、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種后備電源健康狀態(tài)診斷控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種后備電源健康狀態(tài)診斷控制方法，該方法包括以下步驟：

3、s1、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)后備電源在變槳系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中的檢測(cè)指令，其中，檢測(cè)指令包括外部檢測(cè)指令與自檢測(cè)指令；

4、s2、當(dāng)變槳系統(tǒng)接收到檢測(cè)指令后，觸發(fā)槳葉檢測(cè)條件，開(kāi)始監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，并計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力；

5、s3、基于監(jiān)測(cè)得到的系統(tǒng)參數(shù)與計(jì)算結(jié)果，評(píng)估后備電源的健康診斷類型與電池健康度，并下達(dá)變槳系統(tǒng)的控制指令。

6、進(jìn)一步的，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)后備電源在變槳系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中的檢測(cè)指令包括以下步驟：

7、s11、在變槳系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由主控發(fā)起的外部檢測(cè)指令；

8、s12、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài)，若運(yùn)行狀態(tài)滿足故障觸發(fā)條件，則由變槳系統(tǒng)發(fā)起自檢測(cè)指令。

9、進(jìn)一步的，故障觸發(fā)條件包括主電異常故障、后備電源異常故障、主控指令及變槳手動(dòng)指令。

10、進(jìn)一步的，當(dāng)變槳系統(tǒng)接收到檢測(cè)指令后，觸發(fā)槳葉檢測(cè)條件，開(kāi)始監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，并計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力包括以下步驟：

11、s21、基于變槳系統(tǒng)接收的檢測(cè)指令，當(dāng)槳葉運(yùn)行至檢測(cè)開(kāi)始角度時(shí)，斷開(kāi)變槳系統(tǒng)的主供電電源，僅啟動(dòng)后備電源供電；

12、s22、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)在由后備電源供電時(shí)的系統(tǒng)參數(shù)，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括直流母線電壓、電機(jī)電壓、電機(jī)電流、變槳角度及檢測(cè)時(shí)間；

13、s23、基于變槳系統(tǒng)的電機(jī)功率與能量損耗，計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力。

14、進(jìn)一步的，計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力的表達(dá)式為：

15、

16、式中，w表示后備電源的實(shí)時(shí)出力；pm表示變槳電機(jī)的電機(jī)功率；ploss表示變槳電機(jī)的能量損耗；um表示變槳電機(jī)電源輸入的線電壓；i表示變槳電機(jī)電源輸入的線電流；t表示變槳系統(tǒng)的檢測(cè)時(shí)間；表示變槳電機(jī)的功率因數(shù)。

17、進(jìn)一步的，基于監(jiān)測(cè)得到的系統(tǒng)參數(shù)與計(jì)算結(jié)果，評(píng)估后備電源的健康診斷類型與電池健康度，并下達(dá)變槳系統(tǒng)的控制指令包括以下步驟：

18、s31、當(dāng)監(jiān)測(cè)得到的母線直流電壓低于電壓限制值時(shí)，判定后備電源健康異常，觸發(fā)故障，變槳系統(tǒng)灰恢復(fù)主供電并停機(jī)；

19、s32、當(dāng)后備電源的實(shí)時(shí)出力大于設(shè)定出力值時(shí)，判定后備電源健康正常，變槳系統(tǒng)恢復(fù)主供電并正常運(yùn)行；

20、s33、當(dāng)變槳角度運(yùn)行至檢測(cè)停止角度或超過(guò)檢測(cè)時(shí)間時(shí)，判定后備電源檢測(cè)未完成，變槳系統(tǒng)恢復(fù)主供電并警告運(yùn)行；

21、s34、基于系統(tǒng)參數(shù)的判定結(jié)果，標(biāo)定后備電源在檢測(cè)過(guò)程結(jié)束后的健康診斷類型，并基于系統(tǒng)參數(shù)變化，計(jì)算后備電源的電池健康度。

22、進(jìn)一步的，計(jì)算后備電源的電池健康度的表達(dá)式為：

23、

24、式中，soh表示電池健康度；ub_st表示檢測(cè)過(guò)程中后備電源內(nèi)電池電壓最低值；ubl_lim表示后備電源內(nèi)電池電壓下限值；wst表示檢測(cè)過(guò)程中能量釋放值；ub_rat表示后備電源內(nèi)電池電壓額定值；wrat表示單次檢測(cè)中能量釋放標(biāo)準(zhǔn)值。

25、第二方面，本發(fā)明還提供了一種后備電源健康狀態(tài)診斷控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

26、指令檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)后備電源在變槳系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中的檢測(cè)指令，其中，檢測(cè)指令包括外部檢測(cè)指令與自檢測(cè)指令；

27、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，用于當(dāng)變槳系統(tǒng)接收到檢測(cè)指令后，觸發(fā)槳葉檢測(cè)條件，開(kāi)始監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，并計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力；

28、診斷控制模塊，用于基于監(jiān)測(cè)得到的系統(tǒng)參數(shù)與計(jì)算結(jié)果，評(píng)估后備電源的健康診斷類型與電池健康度，并下達(dá)變槳系統(tǒng)的控制指令。

29、進(jìn)一步的，指令檢測(cè)模塊包括：外部檢測(cè)子模塊與自檢測(cè)子模塊；

30、其中，外部檢測(cè)子模塊，用于在變槳系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由主控發(fā)起的外部檢測(cè)指令；

31、自檢測(cè)子模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài)，若運(yùn)行狀態(tài)滿足故障觸發(fā)條件，則由變槳系統(tǒng)發(fā)起自檢測(cè)指令。

32、進(jìn)一步的，狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括：電源切換子模塊、參數(shù)監(jiān)測(cè)子模塊及出力計(jì)算子模塊；

33、其中，電源切換子模塊，用于基于變槳系統(tǒng)接收的檢測(cè)指令，當(dāng)槳葉運(yùn)行至檢測(cè)開(kāi)始角度時(shí)，斷開(kāi)變槳系統(tǒng)的主供電電源，僅啟動(dòng)后備電源供電；

34、參數(shù)監(jiān)測(cè)子模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變槳系統(tǒng)在由后備電源供電時(shí)的系統(tǒng)參數(shù)，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括直流母線電壓、電機(jī)電壓、電機(jī)電流、變槳角度及檢測(cè)時(shí)間；

35、出力計(jì)算子模塊，用于基于變槳系統(tǒng)的電機(jī)功率與能量損耗，計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力。

36、進(jìn)一步的，計(jì)算后備電源的實(shí)時(shí)出力的表達(dá)式為：

37、

38、式中，w表示后備電源的實(shí)時(shí)出力；pm表示變槳電機(jī)的電機(jī)功率；ploss表示變槳電機(jī)的能量損耗；um表示變槳電機(jī)電源輸入的線電壓；i表示變槳電機(jī)電源輸入的線電流；t表示變槳系統(tǒng)的檢測(cè)時(shí)間；表示變槳電機(jī)的功率因數(shù)。

39、進(jìn)一步的，診斷控制模塊包括：電壓診斷子模塊、出力診斷子模塊、角度診斷子模塊及健康度評(píng)估子模塊；

40、其中，電壓診斷子模塊，用于當(dāng)監(jiān)測(cè)得到的母線直流電壓低于電壓限制值時(shí)，判定后備電源健康異常，觸發(fā)故障，變槳系統(tǒng)灰恢復(fù)主供電并停機(jī)；

41、出力診斷子模塊，用于當(dāng)后備電源的實(shí)時(shí)出力大于設(shè)定出力值時(shí)，判定后備電源健康正常，變槳系統(tǒng)恢復(fù)主供電并正常運(yùn)行；

42、角度診斷子模塊，用于當(dāng)變槳角度運(yùn)行至檢測(cè)停止角度或超過(guò)檢測(cè)時(shí)間時(shí)，判定后備電源檢測(cè)未完成，變槳系統(tǒng)恢復(fù)主供電并警告運(yùn)行；

43、健康度評(píng)估子模塊，用于基于系統(tǒng)參數(shù)的判定結(jié)果，標(biāo)定后備電源在檢測(cè)過(guò)程結(jié)束后的健康診斷類型，并基于系統(tǒng)參數(shù)變化，計(jì)算后備電源的電池健康度。

44、進(jìn)一步的，計(jì)算后備電源的電池健康度的表達(dá)式為：

45、

46、式中，soh表示電池健康度；ub_st表示檢測(cè)過(guò)程中后備電源內(nèi)電池電壓最低值；ubl_lim表示后備電源內(nèi)電池電壓下限值；wst表示檢測(cè)過(guò)程中能量釋放值；ub_rat表示后備電源內(nèi)電池電壓額定值；wrat表示單次檢測(cè)中能量釋放標(biāo)準(zhǔn)值。

47、第三方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備。

48、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

49、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

50、在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

51、本發(fā)明的有益效果為：

52、1、本發(fā)明采用葉片動(dòng)態(tài)運(yùn)行檢測(cè)的方式，更為直接有效的評(píng)估變槳系統(tǒng)后備電源健康度，相比較后備電源單一參數(shù)的靜態(tài)檢測(cè)方式更為可靠，能有效保證風(fēng)電機(jī)組在供電異常情況下的安全性，使得檢測(cè)的準(zhǔn)確性、可靠性更高；從而能夠提升變槳系統(tǒng)后備電源健康診斷能力，真實(shí)有效評(píng)價(jià)后備電源順槳能力，提升變槳系統(tǒng)診斷能力與控制能力，對(duì)確保風(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

53、2、本發(fā)明無(wú)需額外增設(shè)電壓、電流等裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)新設(shè)傳感器的后備電源出力估計(jì)、電池電壓監(jiān)測(cè)，經(jīng)濟(jì)性更高。

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