本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機控制，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)電機是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械功，機械功帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機一般有風(fēng)輪、發(fā)電機、塔架、限速安全機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。

2、變槳系統(tǒng)作為風(fēng)電機組的重要控制與保護裝置，承擔(dān)著槳葉控制、捕獲風(fēng)能的重要作用。當(dāng)風(fēng)電機組出現(xiàn)故障時，需要變槳系統(tǒng)控制槳葉收槳至安全位置，實現(xiàn)空氣制動剎車，是風(fēng)電機組最關(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題，如能量密度較低、充電速度慢、壽命有限等。這些問題對鉛酸蓄電池在變槳系統(tǒng)后備電源中的長期使用效果產(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)測的問題，電池管理系統(tǒng)被引入到鉛酸蓄電池的充電和放電過程中。電池管理系統(tǒng)可以對電池的各項參數(shù)進行實時監(jiān)控，確保其在安全范圍內(nèi)工作。通過電池管理系統(tǒng)可以有效地控制鉛酸蓄電池的充電和放電過程，避免過充和過放的情況發(fā)生，從而延長電池的使用壽命。

5、變槳系統(tǒng)鉛酸蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測方式主要包括、電壓監(jiān)測、電流監(jiān)測、溫度監(jiān)測、內(nèi)阻監(jiān)測，此類監(jiān)測方式可以為鉛酸蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測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)致檢測準(zhǔn)確性差，單一的靜態(tài)電壓無法有效判斷電池的荷電狀態(tài)與健康狀態(tài)。

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

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，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、實時監(jiān)測后備電源在變槳系統(tǒng)正常運行過程中的檢測指令，其中，檢測指令包括外部檢測指令與自檢測指令；

4、s2、當(dāng)變槳系統(tǒng)接收到檢測指令后，觸發(fā)槳葉檢測條件，開始監(jiān)測變槳系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，并計算后備電源的實時出力；

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

6、進一步的，實時監(jiān)測后備電源在變槳系統(tǒng)正常運行過程中的檢測指令包括以下步驟：

7、s11、在變槳系統(tǒng)運行過程中，實時監(jiān)測由主控發(fā)起的外部檢測指令；

8、s12、實時監(jiān)測變槳系統(tǒng)運行過程中的運行狀態(tài)，若運行狀態(tài)滿足故障觸發(fā)條件，則由變槳系統(tǒng)發(fā)起自檢測指令。

9、進一步的，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指令。

10、進一步的，當(dāng)變槳系統(tǒng)接收到檢測指令后，觸發(fā)槳葉檢測條件，開始監(jiān)測變槳系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，并計算后備電源的實時出力包括以下步驟：

11、s21、基于變槳系統(tǒng)接收的檢測指令，當(dāng)槳葉運行至檢測開始角度時，斷開變槳系統(tǒng)的主供電電源，僅啟動后備電源供電；

12、s22、實時監(jiān)測變槳系統(tǒng)在由后備電源供電時的系統(tǒng)參數(shù)，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括直流母線電壓、電機電壓、電機電流、變槳角度及檢測時間；

13、s23、基于變槳系統(tǒng)的電機功率與能量損耗，計算后備電源的實時出力。

14、進一步的，計算后備電源的實時出力的表達式為：

15、

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

17、進一步的，基于監(jiān)測得到的系統(tǒng)參數(shù)與計算結(jié)果，評估后備電源的健康診斷類型與電池健康度，并下達變槳系統(tǒng)的控制指令包括以下步驟：

18、s31、當(dāng)監(jiān)測得到的母線直流電壓低于電壓限制值時，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；

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

20、s33、當(dāng)變槳角度運行至檢測停止角度或超過檢測時間時，判定后備電源檢測未完成，變槳系統(tǒng)恢復(fù)主供電并警告運行；

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

22、進一步的，計算后備電源的電池健康度的表達式為：

23、

24、式中，soh表示電池健康度；ub_st表示檢測過程中后備電源內(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表示檢測過程中能量釋放值；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、指令檢測模塊，用于實時監(jiān)測后備電源在變槳系統(tǒng)正常運行過程中的檢測指令，其中，檢測指令包括外部檢測指令與自檢測指令；

27、狀態(tài)監(jiān)測模塊，用于當(dāng)變槳系統(tǒng)接收到檢測指令后，觸發(fā)槳葉檢測條件，開始監(jiān)測變槳系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，并計算后備電源的實時出力；

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

29、進一步的，指令檢測模塊包括：外部檢測子模塊與自檢測子模塊；

30、其中，外部檢測子模塊，用于在變槳系統(tǒng)運行過程中，實時監(jiān)測由主控發(fā)起的外部檢測指令；

31、自檢測子模塊，用于實時監(jiān)測變槳系統(tǒng)運行過程中的運行狀態(tài)，若運行狀態(tài)滿足故障觸發(fā)條件，則由變槳系統(tǒng)發(fā)起自檢測指令。

32、進一步的，狀態(tài)監(jiān)測模塊包括：電源切換子模塊、參數(shù)監(jiān)測子模塊及出力計算子模塊；

33、其中，電源切換子模塊，用于基于變槳系統(tǒng)接收的檢測指令，當(dāng)槳葉運行至檢測開始角度時，斷開變槳系統(tǒng)的主供電電源，僅啟動后備電源供電；

34、參數(shù)監(jiān)測子模塊，用于實時監(jiān)測變槳系統(tǒng)在由后備電源供電時的系統(tǒng)參數(shù)，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括直流母線電壓、電機電壓、電機電流、變槳角度及檢測時間；

35、出力計算子模塊，用于基于變槳系統(tǒng)的電機功率與能量損耗，計算后備電源的實時出力。

36、進一步的，計算后備電源的實時出力的表達式為：

37、

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

39、進一步的，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估子模塊；

40、其中，電壓診斷子模塊，用于當(dāng)監(jiān)測得到的母線直流電壓低于電壓限制值時，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；

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

42、角度診斷子模塊，用于當(dāng)變槳角度運行至檢測停止角度或超過檢測時間時，判定后備電源檢測未完成，變槳系統(tǒng)恢復(fù)主供電并警告運行；

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

44、進一步的，計算后備電源的電池健康度的表達式為：

45、

46、式中，soh表示電池健康度；ub_st表示檢測過程中后備電源內(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表示檢測過程中能量釋放值；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)明還提供了一種計算機設(shè)備。

48、在一些實施例中，所述計算機設(shè)備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述方法的步驟。

49、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)。

50、在一個實施例中，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。

51、本發(fā)明的有益效果為：

52、1、本發(fā)明采用葉片動態(tài)運行檢測的方式，更為直接有效的評估變槳系統(tǒng)后備電源健康度，相比較后備電源單一參數(shù)的靜態(tài)檢測方式更為可靠，能有效保證風(fēng)電機組在供電異常情況下的安全性，使得檢測的準(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，真實有效評價后備電源順槳能力，提升變槳系統(tǒng)診斷能力與控制能力，對確保風(fēng)電機組長期安全穩(wěn)定運行具有十分重要的現(xiàn)實意義。

53、2、本發(fā)明無需額外增設(shè)電壓、電流等裝置，實現(xiàn)無新設(shè)傳感器的后備電源出力估計、電池電壓監(jiān)測，經(jīng)濟性更高。

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