CN101994649A - 用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法和装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法和装备。本发明涉及一种用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法。为此目的，由设施控制系统(20)使用以控制风能设施(10)的配置参数被自动地组合以形成用于风能设施(10)的实际配置参数集合，并且同样自动地比较它们与额定配置参数。在实际配置参数和额定配置参数之间的差异引起警告消息得以输出。额定配置参数能够基于具有涉及风能设施(10)的信息的代码字块(30-32)产生，并且被存储于数据库(25)中。用于产生额定配置参数集合的方法是另一相关发明的主题。本发明进而涉及一种用于执行根据本发明的方法的装备。

Description

用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法和装备

技术领域

本发明涉及一种用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法。本发明进而涉及一种用于执行根据本发明的方法的装备。

背景技术

当安设风能设施时，配置参数被编程于风能设施的设施控制系统中，所述配置参数被用于控制风能设施并且反映风能设施的和它的构件的设置和特性。适当的配置参数使得在它的最佳操作状态中即以最大效率操作风能设施成为可能。用于风能设施的所有配置参数能够被组合以形成配置参数集合。各个风能设施的配置参数集合通常彼此不同。

在现有技术中，当安设风能设施时，在用于风能设施的设施控制系统中以人工方式输入配置参数集合是已知的。在风能设施的操作期间，所存储的配置参数集合由维修技术员以人工方式检查，并且如果发现误差则予以校正。当在配置参数集合中存在大量配置参数时，人工配置参数监视是高度耗时的并且极其易于产生误差。因为所涉及的时间，当存在大量风能设施待被监视时，用于各个风能设施的检查间隔经常是非常长的，因此可能仅仅在晚期阶段才有可能识别不正确的风能设施设置，此时风能设施是以次最优方式操作的，因此甚至风能设施发生损坏也是可能的。

发明内容

本发明是基于以下目的，即，提供用于对于风能设施的配置参数监视的一种方法和一种装备，所述方法和装备并不具有现有技术的缺点，或者仅仅在更低的程度上具有所述缺点。

利用根据主权利要求和另一独立方法权利要求的方法以及利用根据另一独立装备权利要求的装备实现了这个目的。从属权利要求给出有利的改进。

根据主权利要求，本发明涉及一种用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法，包括以下步骤：

a)产生用于风能设施的额定配置参数集合；

b)在数据库中存储该额定配置参数集合；

c)用于风能设施的实际配置参数集合的自动化检测；

d)额定配置参数集合与实际配置参数集合的自动化比较；和

e)在实际配置参数集合和额定配置参数集合之间存在差异的情形中输出警告消息。

根据另一独立方法权利要求，本发明进而涉及一种用于产生用于风能设施的设施控制系统的额定配置参数集合的方法，包括以下步骤：

a)检查风能设施的类型和在风能设施中安设的构件的类型，以及所提供的选项；

b)从数据库自动化获得用于该类型的风能设施的默认参数、用于在风能设施中安设的构件的构件参数和用于在风能设施中提供的选项的选项参数；和

c)自动化组合默认参数、构件参数和选项参数以形成额定配置参数集合。

本发明进而涉及一种用于对于风能设施的自动配置参数监视的装备，包括服务器和具有通信单元的至少一个风能设施，其中该通信单元被设计成获得用于风能设施的实际配置参数作为实际配置参数集合，在与服务器相关联的数据库中存储用于风能设施的额定配置参数集合，并且服务器、通信单元和/或设施控制系统被设计成比较实际配置参数集合与额定配置参数集合，并且在实际配置参数集合和额定配置参数集合之间存在差异的情形中输出警告消息。

“用于风能设施的配置参数”是由设施控制系统加以考虑以控制风能设施并且描述控制系统的机械配置和功能范围这两者的可调节数值。进而，“风能设施的配置参数”旨在表示在控制系统中描述风能设施的特性的、风能设施的可调节变量组。这能够与数字数值(例如风能设施的塔架高度的指示，从而确定关键性的自然频率并且使得在操作期间避免它们成为可能)和/或描述特定组件(例如用于在此处风力强度薄弱的位置的超长转子叶片)或者功能(例如特定的“低噪音操作模式”)的存在或者缺乏的数字细节这两者相关。笼统地，配置参数以编码形式描述风能设施的装置(equipment)。各个配置参数有利地相互匹配从而风能设施接近于它的最佳操作状态地、即以最大效率操作。在这方面，配置参数并不意味着在控制过程期间被用作以动态方式变化的变量的变量，例如在闭环控制操作期间的基准变量、控制变量或者干扰变量。

“额定配置参数”是预期风能设施用来进行操作从而保证可靠的、无干扰操作的那些配置参数。“实际配置参数”是风能设施实际上用来操作的配置参数。实际配置参数通常是恒定的，并且仅仅在外部由制造商或者维护公司(concern)改变(例如在风能设施的装置或者已启用功能改变的情形中)。然而，并非旨在完全地排除配置参数有可能地由设施控制系统自身改变的可能性，例如如果利用似然算法识别出编码错误；则这是一种自调节设施控制系统。

在实际配置参数和额定配置参数之间的差异导致风能设施未以所期方式进行操作。在额定配置参数和实际配置参数之间的差异能够例如由于在设施控制系统中不正确地输入配置参数、由于在设施控制系统中的软件错误因此配置参数被无意中改变而发生或者由于设施控制系统的自调节而发生。

术语“风能设施”代表其中从风产生电力的设施。在此情形中，通常利用风引起被装配到位于桅杆上的容器的转子旋转。转子驱动发电机，发电机将机械能转换成电能。电能借助于转换器和/或变压器而被调整从而能够将其馈送到电网中。在此情形中利用设施控制系统控制风能设施的各个构件。

与风能设施相结合，所谓的“电网站(grid station)”和“气象站(meteo station)”也被频繁地使用。当在风电场中组合多个风能设施时，惯例是将风能设施连接到在风电场内的电网并且经由变压器将风电场内的这个电网连接到总电网，所谓的馈电点。在总电网中的风电场馈电点处应该符合涉及馈送电力的电压、频率和相角的总电网的运营商的要求。为此目的，电网站在馈电点处测量有关电气变量，从公共电网的运营商接收预设数值，并且向各个风能设施传输额定数值。提供测量天气信息特别是风向和风力强度的气象测量站(所谓的“气象站”)也是可能的，因此使得根据这些变量确定对于风电场中的所有风能设施预期的有效性数值、功率曲线和功率输出成为可能。在电网站和气象站这两者的情形中，通常提供设施控制系统，能够利用配置参数调整其操作方法，并且据此适合于使用根据本发明的方法。

术语“服务器”表示还可以包括多个物理计算机单元的功能单元。例如，能够对于与被提供用以与设施控制系统通信的计算机单元分开的服务器单元执行实际配置参数与额定配置参数的比较和/或差异的输出。

另外，用于风能设施的设施控制系统能够在多个构件例如主控制单元、节距(pitch)控制器和/或转换器控制单元之间分划。然后能够同样地在配置参数集合中以配置参数的形式映射设施控制系统的各个构件的特性。

因为本发明提供了不再以人工方式执行实际配置参数集合与额定配置参数集合的比较，所以这避免了一个潜在的错误源，并且降低了利用不正确的并且因此并非最佳的配置参数操作风能设施的风险。因为配置参数监视还被自动地执行并且因此并不要求需要支付昂贵报酬的专家的任何工作时间，所以能够以成本有效的方式并且特别地以更短的时间间隔执行配置参数监视。因为自动化，能够更好地计划并且更好地符合所述间隔。操作可靠性和至少同样地还有产出因此能够被一贯地优化。另外，这避免了关于风能设施是否利用对于具有它的环境条件的各个风能设施而言不理想的配置参数操作进行快速识别。

在第一步骤中，产生额定配置参数。这样，为每一个风能设施重新形成额定配置参数是可能的。然而，将第一风能设施的额定配置参数拷贝到第二、实质上相同的风能设施的额定配置参数或者为风能设施存在的并且从其选择适当参数集合的每一个变量存储配置参数集合模板也是可能的。

优选的是，从用于风能设施的默认参数、用于在风能设施中安设的构件的构件参数和用于在风能设施中提供的选项的选项参数获得额定配置参数。默认参数是一种类型的风能设施的典型的那些配置参数，例如转子直径、塔架高度或者电网频率(50或者60Hz)。然而，来自不同制造商或者供应商的构件能够在一种类型内使用，并且可以要求不同的设置。这能够由构件参数代表。最后，风能设施具有另外的或者可替代选项也是可能的。选项通常涉及设施控制系统的特殊配置，例如使用所述特殊配置来匹配风能设施与公共电网运营商的本地要求，或者例如符合涉及噪音发射的要求。选项能够利用在设施控制系统中的软件实现和/或能够被用于定义所期操作响应。例如，选项使得设施控制系统通过避免特别嘈杂的操作点以为了最小声发射而并非就风能设施的最大效率来优化风能设施的操作成为可能。能够只是通过在为风能设施的各个构件产生配置参数期间将选项加以考虑而在设施控制系统中包括选项。然而，在配置参数集合中记录独立的选项参数，然后在操作期间由设施控制系统对其加以考虑，或者选项参数启用通常未被启用的设施控制系统中的特定功能，这也是可能的。

例如，能够利用软件产生额定配置参数集合，在此情形中，在安装类型的软件中声明已安设构件和选项，并且然后基于默认的构件和选项参数产生一组额定配置参数。

甚至额定配置参数集合的自动化产生(这是另一独立方法权利要求的主题)也避免了潜在的非兼容性，例如根据现有技术能够在以人工方式产生额定配置参数集合期间发生的那些。因此能够可靠地避免例如由此在风能设施的塔架中引起不理想的共振的配置参数集合和危急操作状态的发生。

在数据库中存储所产生的额定配置参数集合。能够在设施控制系统中或者在服务器中布置该数据库。这个服务器能够进而被布置于风能设施自身上或者远离风能设施的位置处。在后一情形中，优选的是，在风能设施和服务器之间的通信经由互联网进行，因此在服务器和设施控制系统或者风能设施的另外的构件例如通信单元之间交换配置参数是可能的。设施控制系统或者通信单元能够组合当前由设施控制系统使用的配置参数以形成实际配置参数集合。在实际配置参数集合和额定配置参数集合之间的比较能够由设施控制系统、服务器或者为此目的设计的另外的比较构件执行。优选的是在服务器中执行比较。为了比较，来自实际配置参数集合中的每一个各体配置参数能够被与额定配置参数集合中的相应的数值相比较。然而，使用其它方法，例如统计方法也是可行的。

可能的是，该服务器是存储多个风能设施的额定配置参数集合的中央服务器。

能够以固定的间隔执行实际配置参数集合与额定配置参数集合的比较。按照请求，例如按照服务器和/或设施控制系统的请求执行在额定配置参数和实际配置参数之间的比较也是可能的。进而，当预定事件发生时，特别地当实际配置参数集合改变、该设施被首次起动、已经在设施上执行维护和/或设施控制系统软件已被更新时执行比较也是可能的。

如果在实际配置参数集合和额定配置参数集合之间发现差异，则输出警告消息。能够在被连接到服务器或者设施控制系统的输出单元例如打印机或者屏幕上输出警告消息。然而，当发现差异时，发送适当的消息也是可能的，在此情形中，能够例如通过电子邮件或者通过某种其它网络支持的消息服务发送消息。在例如能够经由互联网察看的列表中，输入差异也是可能的。

可能的是，利用差异额定配置参数集合和/或为了禁止差异的输出而不时地执行额定配置参数集合与实际配置参数集合的比较。当风能设施的构件已被损坏或者已经失效时，不时地改变的额定配置参数集合可能是必要的。通常利用改变的实际配置参数集合继续操作风能设施直至受到影响的构件被更换，这是可能的。因为作为根据本发明的比较的基础的额定配置参数集合被不时地改变，在不规律地产生警告消息的情况下仍然操作风能设施是可能的。可替代地，能够禁止有关风能设施的警告消息的输出。当在实际配置参数集合和额定配置参数集合之间发现差异时，特别地当在关键性配置参数中发现差异时，还能够限制或者关闭风能设施。

同样可能的是在风能设施的寿命期间改变额定配置参数集合。这使得在一方面对于在风能设施的操作期间获取的新的知识加以考虑并且在另一方面对于风能设施的构件老化加以考虑成为可能。

优选的是，在风能设施的寿命期间，额定配置参数集合、实际配置参数集合和/或在额定配置参数集合和实际配置参数集合之间的差异被存档。然后能够以统计方式评价存档数据从而获取涉及风能设施的最佳操作的、新的知识。

用于对于风能设施的自动配置参数监视的、根据本发明的装备被设计成执行根据本发明的方法。因此对于以上解释进行参考。

附图说明

现在将基于一个有利的实施例并且参考附图而通过实例描述本发明，其中：

图1示出用于对于风能设施的自动参数监视的、根据本发明的装备的概略示意。

具体实施方式

为了将风能转换成电能，风能设施10具有驱动发电机14并且被附接到容器12的转子13，容器12被安装以便在塔架11上旋转。由发电机14产生的电力经由转换器15和变压器16而被至少部分地转换从而它能够被馈送到高压或者中压电网17中。所述转换是如下执行的，即使得电力的电压振幅、频率和相移符合高压或者中压电网17的要求。

风能设施10由设施控制系统20控制，设施控制系统20经由未被示出的控制线路而被连接到风能设施的各个构件。设施控制系统20因此能够以如下方式作用于风能设施10的构件上，即使得风能设施10在所期操作点处操作。能够例如对于最高可能能量效率、对于最低可能噪音发射或者通常为了保持于依赖于风速的旋转速度/扭矩范围内而选择操作点。设施控制系统20基于能够在配置参数集合中组合的配置参数而控制风能设施10。

设施控制系统20具有被连接到互联网22的通信单元21。设施控制系统20或者通信单元21能够组合当前由设施控制系统20使用的配置参数以形成实际配置参数集合，并且经由互联网22发送这个实际配置参数集合。

服务器23同样地被连接到互联网22并且能够接收用于风能设施10的实际配置参数集合。可替代地，在风能设施10处布置服务器23并且将其直接地连接到设施控制系统20或者通信单元21是可能的。

当正在安设风能设施10时，应该在它的设施控制系统20中输入配置参数集合，将在交付使用之后基于该配置参数集合控制风能设施10。

为此目的，在服务器23中输入涉及风能设施10的各种信息。除了别的以外，该信息包括涉及风能设施10的类型的第一代码值块30、第一代码值块30例如包括涉及转子13的直径或者塔架11的高度的信息。另外，在服务器23中输入了涉及在风能设施10中安设的构件例如发电机14、转换器15或者变压器16的第二代码值块31。最后，使得涉及用于风能设施10的理想选项的第三代码值块32对于服务器23可用也是可能的。例如，能够选择一个选项，基于该选项，风能设施10受到控制从而引起严重噪音的操作范围得以避免和/或特定的噪音水平不被超过。还可能的是，选择选项，基于该选项，风能设施10以可预定的相角将电力馈送到高压或者中压电网中。

服务器23然后从与服务器相关联的数据库24获得各种已存储参数，所述参数对应于代码值块30-32产生的、风能设施10的配置。然后组合这些各体参数以形成额定配置参数集合。当组合它们以形成额定配置参数集合时，在预定范围内改变来自数据库的各个参数是可能的。在与服务器23相关联的第二数据库25中存储以此方式产生的额定配置参数集合。

另外，额定配置参数集合被打印出来。维修技术员能够借助于打印品(print-out)33而在设施控制系统20中输入额定配置参数集合。设施控制系统20然后将基于所输入的配置参数集合操作风能设施10。

服务器23向设施控制系统20或者向它的通信单元21以规律的间隔发送请求。响应于此，当前由设施控制系统20使用的配置参数被组合以形成经由通信单元21和互联网22而被发送到服务器23的实际配置参数集合。

一旦服务器23从风能设施10接收到实际配置参数集合，它便从数据库25加载涉及风能设施10的额定配置参数集合，并且比较实际配置参数集合与额定配置参数集合。

如果服务器23在实际配置参数集合和额定配置参数集合之间发现任何差异，则输出警告消息。例如，当维修技术员当在设施控制系统中输入配置参数时发生错误，或者设施控制系统已经自身调节和配置参数因为特殊事件例如构件故障或者错误编程而已经改变时，差异能够发生。如果不同于额定配置参数的参数被用于控制风能设施10，则这能够导致风能设施10损坏。然而，风能设施10将至少不再在所期操作点处操作。

警告消息是经由互联网22以电子邮件的形式输出的。维修技术员能够从被连接到互联网22的终端26获取警告消息，并且能够解决问题。

Claims (15)

1.一种用于对于风能设施的自动配置参数监视的方法，包括以下步骤：

a)产生用于风能设施(10)的额定配置参数集合；

b)在数据库(25)中存储所述额定配置参数集合；

c)用于风能设施(10)的实际配置参数集合的自动化检测；

d)所述额定配置参数集合与所述实际配置参数集合的自动化比较；和

e)在所述实际配置参数集合和所述额定配置参数集合之间存在差异的情形中输出警告消息。

2.根据权利要求1的方法，

其中

从用于风能设施(10)的默认参数、用于在风能设施(3)中安设的构件的构件参数和用于在风能设施(3)中提供的选项的选项参数获得所述额定配置参数集合。

3.根据权利要求1或者2的方法，

其中

数据库(25)与优选地中央服务器(23)相关联，和/或由设施控制系统(20)或者通信单元(21)获得用于风能设施(10)的所述实际配置参数集合。

4.根据前面权利要求之一的方法，

其中

由设施控制系统(20)，服务器(23)或者为此目的设计的另外的比较构件执行在所述实际配置参数集合和所述额定配置参数集合之间的比较。

5.根据前面权利要求之一的方法，

其中

在用于风能设施(10)的设施控制系统和服务器(23)之间的通信经由互联网(22)进行。

6.根据前面权利要求之一的方法，

其中

以固定的间隔和/或在预定事件之后执行所述额定参数集合与所述实际参数集合的比较。

7.根据权利要求3到6之一的方法，

其中

按照请求执行所述额定配置参数集合与所述实际配置参数集合的比较。

8.根据前面权利要求之一的方法，

其中

使用差异额定配置参数集合不时地执行所述额定配置参数集合与所述实际配置参数集合的比较，和/或禁止输出所述警告消息。

9.根据前面权利要求之一的方法，

其中

在风能设施(10)的寿命期间改变所述额定配置参数集合。

10.根据前面权利要求之一的方法，

其中

在风能设施(10)的寿命期间，所述额定配置参数集合、所述实际配置参数集合和/或在所述实际配置参数集合和所述额定配置参数集合之间的差异被存档。

11.一种用于产生用于风能设施的设施控制系统的额定配置参数集合的方法，包括以下步骤：

a)检查风能设施(10)的类型和在风能设施(10)中安设的构件的类型，以及所提供的选项；

b)从数据库(24)自动化获得用于该类型的风能设施(10)的默认参数、用于在风能设施(10)中安设的构件的构件参数和用于在风能设施(10)中提供的选项的选项参数；和

c)自动化组合所述默认参数、构件参数和选项参数以形成额定配置参数集合。

12.根据权利要求11的方法，

其中，

当组合所述默认参数、构件参数和选项参数以形成额定配置参数集合时，在预定范围中改变所述各个参数。

13.一种用于对于风能设施的自动配置参数监视的装备，包括服务器(23)和具有通信单元(21)的至少一个风能设施(10)，其中通信单元(21)被设计成获得用于风能设施(10)的实际配置参数作为实际配置参数集合，在与服务器(23)相关联的数据库(25)中存储用于风能设施(10)的额定配置参数集合，并且服务器(23)、通信单元(21)和/或设施控制系统(20)被设计成自动地比较所述实际配置参数集合与所述额定配置参数集合，并且在所述实际配置参数集合和所述额定配置参数集合之间存在差异的情形中输出警告消息。

14.根据权利要求13的装备，

其中

服务器(23)被与数据库(24)相关联，其中数据库(24)包括用于风能设施(10)的默认参数、用于在风能设施(10)中安设的构件的构件参数，和/或用于在所述风能设施中提供的选项的选项参数，并且服务器(23)被设计成从所述默认参数、所述构件参数和/或所述选项参数产生所述额定配置参数集合。

15.根据权利要求13或者14的装备，

其中

服务器(23)、设施控制系统(20)和/或通信单元(22)被设计成执行根据权利要求3到9之一的方法。

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