基于双控制器的风电机组执行器控制方法和系统与流程

本申请涉及风电领域，更具体地讲，涉及一种基于双控制器的风电机组执行器控制方法和系统。

背景技术：

1、目前，主流散热控制系统的物理架构通常采用中央集中式或分布式。中央集中式散热控制系统由主控（例如，可编程逻辑控制器（plc））统一采集各发热部件的温度信号，通过逻辑运算统一调度执行器（例如，风冷执行器、水冷执行器）；分布式散热控制系统在发电机、齿轮箱、变流器等子系统各自配备专用控制器，按独立逻辑运行。

2、从运行模态来看，主流控制模式是阈值开关控制模式：当温度达到设定阈值时启动散热设备，待温度回落至下限后停止散热设备。具体地，可在发电机绕组、齿轮箱油池、变流器的功率模块等关键部位设置多个温度阈值（例如，65℃（预警）、75℃（满载启动）、85℃（超温停机））。散热设备可采用分档阶梯控制，温度低于下限时设备全停，跨过阈值后逐级投入，超过警戒上限则触发机组降功率或停机保护。上述控制模式的优势在于逻辑简单可靠，不易受信号噪声干扰，缺点在于散热功率输出不连续，容易因系统热惯性导致温度反复波动，在暂态工况下容易出现“先启动后停止再启动”的震荡现象。

3、以风力发电机组的散热系统为例，在实际运行中，机舱振动频谱往往在5hz至200hz范围内存在多个共振峰，振动加速度有效值常常超过0.5g。单控制器在此环境下，年故障率可达3%-5%，其中60%表现为：i/o模块触点震颤、通信总线瞬断、cpu程序跑飞或看门狗误复位。一旦控制器失效，散热中断将在10min-30min内导致齿轮箱油温或发电机绕组超温报警，进而触发机组降功率运行或保护停机，单次停机损失发电量约数千至数万元。

技术实现思路

1、本公开的目的之一在于提供一种能够显著提升风电机组执行器的可靠性的控制方法。

2、根据本公开的第一方面，提供一种基于双控制器的风电机组执行器控制方法，双控制器包括彼此数据同步的第一控制器和第二控制器，第一控制器和第二控制器的输出控制端口分别连接到风电机组执行器的受控组件，风电机组执行器控制方法包括：将第一控制器作为主控制器控制风电机组执行器的受控组件运行，将第二控制器作为备用控制器实时监测第一控制器的运行状态；响应于监测到第一控制器触发异常条件，基于风电机组机舱的实时振动数据动态调整针对第一控制器的异常判定策略，并基于调整后的异常判定策略进行防误切换判断；响应于防误切换判断通过，将第二控制器切换为主控制器以控制风电机组执行器的受控组件的运行。

3、在一些实施例中，基于风电机组机舱的实时振动数据动态调整针对第一控制器的异常判定策略可包括：基于实时振动数据，动态调整针对异常条件进行确认的判定窗口时长、采样检测周期以及故障确认阈值中的至少一者。

4、在一些实施例中，动态调整针对异常条件进行确认的判定窗口时长可包括：根据实时振动数据确定目标振动等级；基于目标振动等级匹配预设的判定窗口时长；其中，目标振动等级所对应的振动强度越大，匹配的判定窗口时长越长。

5、在一些实施例中，基于调整后的异常判定策略进行防误切换判断可包括：基于目标振动等级所匹配的判定窗口时长，采用与目标振动等级相对应的判决规则对第一控制器的异常条件进行再次确认。

6、在一些实施例中，采用与目标振动等级相对应的判决规则对第一控制器的异常条件进行再次确认可包括：响应于目标振动等级为第一振动等级且判定窗口时长内的多个周期的判断结果均表征异常条件成立，确认第一控制器异常；响应于目标振动等级为第二振动等级，将判定窗口时长扩展至预设延时时长并启动延时计时，在延时计时期间，持续监测第一控制器的异常条件以及目标振动等级，响应于延时定时器超时且异常条件持续成立，则确认第一控制器异常；响应于延时定时期间目标振动等级降低且异常条件不持续成立，则确认第一控制器不异常。

7、在一些实施例中，异常条件可包括以下条件中的至少一者：第一控制器与第二控制器之间的同步总线通信链路断开；第一控制器与第二控制器之间的数据包丢失率超过第一预设阈值；第二控制器针对第一控制器的应答超过预设时间；第一控制器的硬件诊断异常；第一控制器的实际控制输出和第二控制器基于与第一控制器的相同输入数据而计算获得的冗余输出之间的偏差超出第二预设阈值。

8、在一些实施例中，将第一控制器作为主控制器控制风电机组执行器的受控组件运行，将第二控制器作为备用控制器实时监测第一控制器的运行状态可包括：对第一控制器和第二控制器执行上电自检；响应于第一控制器的第一上电自检结果大于第二控制器的第二上电自检结果，将第一控制器作为主控制器并且将第二控制器作为备用控制器；响应于第一控制器的第一上电自检结果等于第二控制器的第二上电自检结果且第一控制器的身份编号小于第二控制器的身份编号，将第一控制器作为主控制器并且将第二控制器作为备用控制器。

9、在一些实施例中，将第二控制器切换为主控制器以控制风电机组执行器的受控组件的运行可包括：第二控制器向第一控制器的硬件使能回路下发控制剥夺信号，以物理断开第一控制器的输出控制端口；第二控制器解锁自身的输出控制端口，接管对风电机组执行器的受控组件的控制。

10、在一些实施例中，接管对风电机组执行器的受控组件的控制可包括：提取第二控制器实时并行计算的最新镜像控制输出值；将最新镜像控制输出值下发至风电机组执行器的受控组件。

11、在一些实施例中，风电机组执行器的受控组件可包括风机散热设备，第一控制器的输出控制端口连接至第一继电器的线圈控制端，第二控制器的输出控制端口连接至第二继电器的线圈控制端，第一继电器和第二继电器的触点接入风机散热设备的主控制回路。

12、根据本公开的第二方面，一种基于双控制器的风电机组执行器控制系统包括：振动传感器，获取风电机组机舱的实时振动数据；第一控制器，第一控制器的输出控制端口连接到风电机组执行器的受控组件并且第一控制器被初始确定为主控制器；第二控制器，与第一控制器彼此数据同步，并且第二控制器的输出控制端口连接到受控组件并且第二控制器被初始确定为备用控制器，其中，第二控制器被配置为：响应于监测到第一控制器触发异常条件，基于实时振动数据动态调整针对第一控制器的异常判定策略，并基于调整后的异常判定策略进行防误切换判断；响应于防误切换判断通过，将第二控制器切换为主控制器以控制风电机组执行器的受控组件的运行。

13、在一些实施例中，风电机组执行器控制系统还可包括温度传感器，受控组件包括风机散热设备，第二控制器切换为主控制器后，根据温度传感器的感测温度闭环控制风机散热设备。

14、根据本公开的实施例的风电机组执行器控制方法通过引入振动感知的自适应防误切换判断，有效避免了因振动瞬态冲击导致的控制器误切换或震荡，提高了系统在恶劣工况下的稳定性和可靠性。

1.一种基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，所述双控制器包括彼此数据同步的第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器的输出控制端口分别连接到风电机组执行器的受控组件，所述风电机组执行器控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，所述基于风电机组机舱的实时振动数据动态调整针对所述第一控制器的异常判定策略，包括：

3.根据权利要求2所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，动态调整针对所述异常条件进行确认的判定窗口时长，包括：

4.根据权利要求3所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，所述基于调整后的异常判定策略进行防误切换判断，包括：

5.根据权利要求4所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，采用与所述目标振动等级相对应的判决规则对所述第一控制器的异常条件进行再次确认，包括：

6.根据权利要求1所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，所述异常条件包括以下条件中的至少一者：

7.根据权利要求1所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，将所述第一控制器作为主控制器控制所述风电机组执行器的受控组件运行，将所述第二控制器作为备用控制器实时监测所述第一控制器的运行状态，包括：

8.根据权利要求1所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，所述将所述第二控制器切换为主控制器以控制所述风电机组执行器的受控组件的运行，包括：

9.根据权利要求8所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，接管对所述风电机组执行器的受控组件的控制，包括：

10.根据权利要求1所述的基于双控制器的风电机组执行器控制方法，其中，

11.一种基于双控制器的风电机组执行器控制系统，其中，包括：

12.根据权利要求11所述的基于双控制器的风电机组执行器控制系统，其中，所述风电机组执行器控制系统还包括温度传感器，所述受控组件包括风机散热设备，所述第二控制器切换为主控制器后，根据所述温度传感器的感测温度闭环控制所述风机散热设备。