專利名稱：用于確認(rèn)風(fēng)力渦輪機(jī)性能不足的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題涉及用于評(píng)價(jià)諸如風(fēng)電廠處的風(fēng)力渦輪機(jī)性能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)典型地包括從中心輪轂延伸的多個(gè)葉片。該輪轂旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到由塔架懸掛在地面上方的機(jī)艙上。通常，機(jī)艙容納聯(lián)接到輪轂上并構(gòu)造成當(dāng)葉片由風(fēng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生電功率的電力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片典型地設(shè)計(jì)并制造成有效地將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而給發(fā)電機(jī)提供足夠的旋轉(zhuǎn)能用于發(fā)電。風(fēng)電廠典型地包括分布在指定地理區(qū)域上的多個(gè)這種類型的風(fēng)力渦輪機(jī)。經(jīng)過(guò)該區(qū)域的風(fēng)導(dǎo)致與各風(fēng)力渦輪機(jī)相聯(lián)的葉片旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電功率。在此類風(fēng)電廠中，預(yù)期各渦輪機(jī)由于位于相同的地理區(qū)域而會(huì)經(jīng)歷大致相似的風(fēng)和氣候條件。然而，在任何指定的時(shí)刻，由于對(duì)于渦輪機(jī)唯一的微氣候和/或地形變化，風(fēng)力渦輪機(jī)所暴露的確切風(fēng)和氣候條件可能不同于該廠處的其它渦輪機(jī)。此外，由于渦輪機(jī)之間的制造差異和/或控制或操作與該廠相聯(lián)的渦輪機(jī)控制系統(tǒng)中的人為或程序錯(cuò)誤，指定的渦輪機(jī)可能展現(xiàn)出不同于其它渦輪機(jī)的性能特性。由于這些眾多因素中的一些或者全部，指定廠處的風(fēng)力渦輪機(jī)可能展現(xiàn)出它們性能上的變化。然而，渦輪機(jī)之間性能變化的程度由于上述因素以及其它因素的混雜通常沒(méi)有被很好地理解。因此，要確認(rèn)風(fēng)電廠處那些提供低于預(yù)期性能的渦輪機(jī)可能是困難的，要解決此類低性能則容易得多。

發(fā)明內(nèi)容
在第一實(shí)施例中，提供了一種用于評(píng)估風(fēng)力渦輪機(jī)性能的方法。根據(jù)此方法，多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的渦輪機(jī)被配對(duì)以產(chǎn)生一對(duì)或多對(duì)渦輪機(jī)。對(duì)于每對(duì)渦輪機(jī)獲取一組同時(shí)獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)。各對(duì)渦輪機(jī)的該組同時(shí)獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)被過(guò)濾以對(duì)各對(duì)渦輪機(jī)生成相應(yīng)的一組過(guò)濾數(shù)據(jù)?；谙鄳?yīng)組的過(guò)濾數(shù)據(jù)確認(rèn)一些或全部相應(yīng)對(duì)的渦輪機(jī)內(nèi)的低性能渦輪機(jī)。在第二實(shí)施例中，提供了配置成控制一對(duì)或多對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的操作的基于處理器的控制器?；谔幚砥鞯目刂破髋渲贸蓤?zhí)行一個(gè)或更多例程，其在執(zhí)行時(shí)，實(shí)施如下動(dòng)作， 包括對(duì)于每對(duì)渦輪機(jī)計(jì)算觀察到的功率差；對(duì)于每對(duì)渦輪機(jī)計(jì)算預(yù)期功率差；以及基于推出的測(cè)量值確認(rèn)每對(duì)渦輪機(jī)內(nèi)如果存在的低性能渦輪機(jī)，該推出的測(cè)量值至少基于對(duì)于相應(yīng)對(duì)的渦輪機(jī)的觀察到的功率差和預(yù)期功率差。在第三實(shí)施例中，提供了包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括例程，其在處理器上執(zhí)行時(shí)實(shí)施以下動(dòng)作過(guò)濾對(duì)于一對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的一組運(yùn)行數(shù)據(jù)以產(chǎn)生一組過(guò)濾數(shù)據(jù)；對(duì)于該對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)計(jì)算觀察到的功率差的測(cè)量值；對(duì)于該對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)計(jì)算預(yù)期功率差的測(cè)量值；以及將對(duì)于該對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的觀察到的功率差的測(cè)量值與預(yù)期功率差的測(cè)量值進(jìn)行比較。


當(dāng)參考附圖閱讀以下具體實(shí)施方式
時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中貫穿附圖，相似的標(biāo)號(hào)代表相似的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的各個(gè)方面的用于用在風(fēng)電廠中的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的前視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的各個(gè)方面提供為風(fēng)電廠的一部分的如圖1中所示的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的示意性圖示；圖3是描繪一種算法的步驟的流程圖，該算法在實(shí)施時(shí)根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的各個(gè)方面確認(rèn)低性能渦輪機(jī)；圖4是描繪一種算法的步驟的流程圖，該算法在實(shí)施時(shí)比較觀察性能和預(yù)期性能，以允許根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面比較渦輪機(jī)；圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)于一對(duì)渦輪機(jī)同時(shí)獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)的圖表以及對(duì)應(yīng)的不同圖表；圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)于一對(duì)渦輪機(jī)觀察到的功率輸出的圖表以及對(duì)應(yīng)的不同圖表；圖7描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)于一對(duì)渦輪機(jī)預(yù)期的功率輸出的圖表以及對(duì)應(yīng)的不同圖表；圖8描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)于一對(duì)渦輪機(jī)觀察到的和預(yù)期功率輸出的圖表；
圖9描繪了根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的各個(gè)方面對(duì)于多對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的分析的簡(jiǎn)要報(bào)告。
零部件列表
10風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)
12塔架
14機(jī)艙
16葉片
18發(fā)電機(jī)
20輪轂
22前緣
24后緣
40風(fēng)電廠
42電力網(wǎng)
44控制器
50方法
52運(yùn)行數(shù)據(jù)
54配對(duì)渦輪機(jī)
56渦輪機(jī)對(duì)
58確認(rèn)低性能渦輪機(jī)
60低性能渦輪機(jī)
62確認(rèn)低性能的原因
64實(shí)施控制器變化70過(guò)濾渦輪機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)72過(guò)濾的渦輪機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)74計(jì)算觀察到的功率差76觀察到的功率差78計(jì)算預(yù)期功率差80預(yù)期功率差82計(jì)算觀察到的和預(yù)期功率差84比較結(jié)果86使用分類規(guī)則分類渦輪機(jī)88 規(guī)則90柱狀圖192柱狀圖294功率產(chǎn)生上的差異的圖表100 分布 1102 分布 2104觀察功率上的差異的分布106對(duì)于觀察到的功率圖表的分布參數(shù)108對(duì)于觀察到的功率上的差異的分布參數(shù)110 分布 1112 分布 2114預(yù)期功率上的差異的分布116對(duì)于預(yù)期功率圖表的分布參數(shù)118對(duì)于預(yù)期功率上的差異的分布參數(shù)120變化的測(cè)量值130觀察到的風(fēng)速差異132 得分134得分-風(fēng)速表錯(cuò)誤136得分-機(jī)會(huì)渦輪機(jī)
具體實(shí)施例方式以下將描述一個(gè)或更多具體實(shí)施例。為了提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)要描述，在本說(shuō)明書中可能不描述實(shí)際實(shí)施方式的全部特征。應(yīng)該理解的是，在任何此類實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，必須做出許多實(shí)施方式特定的決定來(lái)達(dá)成開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如遵循系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的限制，這可能從一個(gè)實(shí)施方式到另一個(gè)實(shí)施方式而不同。而且，應(yīng)該理解的是，此類開(kāi)發(fā)努力可能是復(fù)雜而耗時(shí)的，但對(duì)于那些受惠于本發(fā)明公開(kāi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員仍將成為設(shè)計(jì)、制造以及生產(chǎn)中的日常工作。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的要件時(shí)，用詞“一”、“一個(gè)”、“該”以及“所述”意在指存在一個(gè)或多個(gè)要件。用詞“包括”、“包含”以及“具有”意在為包括性的，并且表示除了所列舉的要件之外可能還有另外的要件。本發(fā)明公開(kāi)提供了對(duì)于風(fēng)電廠處的不同風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)性能的評(píng)價(jià)。特別是，采用了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)確認(rèn)并減少風(fēng)力渦輪機(jī)間的性能變化，從而改善整體風(fēng)電廠性能。根據(jù)一種所描述的方法，確認(rèn)具有低于平均性能的渦輪機(jī)。對(duì)于具有較低性能的那些渦輪機(jī)執(zhí)行評(píng)價(jià)或分析，例如根本原因分析，并基于該分析可做出消除或減少所確認(rèn)的性能問(wèn)題的推薦。例如，可做出推薦來(lái)修正葉片槳距、葉片表面狀況、軸承狀況、輪轂對(duì)齊、齒輪箱修理等。同樣，在可行性的程度內(nèi)，可對(duì)控制器設(shè)置做出改變來(lái)解決渦輪機(jī)的低性能。圖1是構(gòu)造成將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10的前視圖。風(fēng)力渦輪機(jī)10 包括塔架12、機(jī)艙14以及葉片16。葉片16通過(guò)與葉片16 —起旋轉(zhuǎn)的輪轂20聯(lián)接到機(jī)艙 14內(nèi)的發(fā)電機(jī)18上。葉片16構(gòu)造成將來(lái)自風(fēng)的線性空氣流轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)葉片16 旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪轂20和機(jī)艙14內(nèi)發(fā)電機(jī)18之間的聯(lián)接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)18的部件旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能。盡管在本實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10中包括了三個(gè)葉片16，但備選實(shí)施例可包括更多或更少的葉片16。各葉片16均包括前緣22和后緣24?？諝饬鹘雍锨熬?2并流向后緣24。由于葉片16的形狀，由空氣流導(dǎo)致的空氣動(dòng)力學(xué)作用力造成葉片16旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)18產(chǎn)生電功率。風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10的效率至少部分地依賴于將線性空氣流轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能。因此，葉片16通常構(gòu)造成有效地將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。例如，葉片形狀可選擇為增強(qiáng)葉片 16上的空氣流，使得空氣動(dòng)力學(xué)作用力引起葉片16旋轉(zhuǎn)。此外，葉片16典型地制造成大體上平滑，使得葉片16上的空氣流沒(méi)有干擾。在風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10的前述討論的基礎(chǔ)上，圖2是設(shè)置成一起作為風(fēng)電廠40的一部分起作用的多個(gè)此類風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10的示意性圖示。由風(fēng)電廠40的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10產(chǎn)生的電流被提供給電力網(wǎng)42，從而將電能提供給連接至電網(wǎng)42的消費(fèi)者。此外可提供一個(gè)或更多控制器44以控制和/或監(jiān)視風(fēng)電廠40的運(yùn)行。此類控制器44可提供為配置成執(zhí)行代碼或例程的通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)(或其它合適的基于處理器的系統(tǒng))，該代碼或例程允許將風(fēng)電廠40作為一個(gè)整體和/或?qū)﹄姀S40的單個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10進(jìn)行監(jiān)視和/或控制。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器44 (或者其他基于處理器的系統(tǒng))可執(zhí)行諸如由圖 3的流程圖例示的控制邏輯，該圖描繪了可用于確認(rèn)低性能風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10和/或?qū)嵤└淖円愿纳拼祟惖托阅芟到y(tǒng)的性能的方法50的步驟。如流程圖所繪，提供對(duì)于風(fēng)電廠40 的其中一些或全部渦輪機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行數(shù)據(jù)50用于根據(jù)方法50進(jìn)行處理。合適的運(yùn)行數(shù)據(jù)的示例包括但不限于，對(duì)于各渦輪機(jī)系統(tǒng)10隨時(shí)間的風(fēng)速數(shù)據(jù)，對(duì)于各渦輪機(jī)系統(tǒng)10 隨時(shí)間的功率輸出，對(duì)于各渦輪機(jī)系統(tǒng)10隨時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)等。在所繪示例中，各種風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10配對(duì)在一起用于分析，使得預(yù)期經(jīng)歷最相似的功率發(fā)生條件(例如基于位置、地形、測(cè)量的風(fēng)速等)的那些渦輪機(jī)系統(tǒng)10被彼此進(jìn)行比較。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，風(fēng)電廠40的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10可基于地理接近度或距離、基于接近地形的相似性、基于渦輪機(jī)所經(jīng)歷的風(fēng)速的相似性、基于渦輪機(jī)型號(hào)和/或控制系統(tǒng)的相似性等進(jìn)行配對(duì)(塊54)，用于成對(duì)的比較過(guò)程。在所繪的示例中，渦輪機(jī)對(duì) 56(例如，包括渦輪機(jī)i和j的渦輪機(jī)對(duì))基于對(duì)應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)52進(jìn)行比較，以確認(rèn)(塊
758)具有不期望的低性能(例如，產(chǎn)生比基于觀察到的空氣流所預(yù)期的更少的電力)的那些渦輪機(jī)系統(tǒng)。對(duì)于這些低性能渦輪機(jī)60的運(yùn)行數(shù)據(jù)可進(jìn)行分析以確認(rèn)(塊6 它們不期望的低性能的一個(gè)或多個(gè)原因。在一個(gè)實(shí)施方式中，可執(zhí)行根本原因分析或類似方法以確認(rèn)低性能的各種來(lái)源?？缮闪_列或分級(jí)確認(rèn)的渦輪機(jī)中低性能渦輪機(jī)60和/或?qū)е碌托阅艿囊粋€(gè)或多個(gè)原因的報(bào)告。在可由控制器44實(shí)施(塊64)的改變以解決差渦輪機(jī)性能的程度上，此類改變可自動(dòng)、半自動(dòng)(即通過(guò)用戶輸入或監(jiān)督)或手動(dòng)實(shí)施。相對(duì)于確認(rèn)低或差性能渦輪機(jī)的步驟58，圖4描繪了可在此確認(rèn)過(guò)程中實(shí)施的控制邏輯的一個(gè)示例。在此示例中，對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)56的渦輪機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)52被過(guò)濾(塊70) 以生成一套過(guò)濾的渦輪機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)72。在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)56的運(yùn)行數(shù)據(jù)52 是運(yùn)行條件(例如風(fēng)速)和/或運(yùn)行性能(例如功率輸出)的同時(shí)記錄(即，對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)56在相同日期和時(shí)間(例如具有相同的時(shí)間戳)獲取的記錄)。圖5中描繪了對(duì)于兩個(gè)配對(duì)的風(fēng)力渦輪機(jī)(即渦輪機(jī)i和j)獲得的同時(shí)功率輸出數(shù)據(jù)組的示例。在此示例中，對(duì)于各渦輪機(jī)相應(yīng)的同時(shí)測(cè)量值繪制為柱狀圖90，92，且沿 y軸線繪制測(cè)量值的頻率并沿χ軸線繪制以kW為單位的功率輸出。在圖5的描繪中，相應(yīng)的柱狀圖90，92彼此重疊以便于視覺(jué)比較。此外，還提供了對(duì)于兩個(gè)渦輪機(jī)功率生成的差 (以kW為單位測(cè)量)(計(jì)算渦輪機(jī)i的觀察到的功率輸出減去渦輪機(jī)j的觀察到的功率輸出)的圖表94以視覺(jué)描繪基于同時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)在兩個(gè)渦輪機(jī)上功率輸出的觀察到的差。 還和變化(此處為標(biāo)準(zhǔn)偏差)的測(cè)量一起提供了對(duì)于各分布90，92與分布相關(guān)的集中趨勢(shì)的測(cè)量(此處為平均值和中間值)。還描繪了相應(yīng)平均值和中間值之間的差。對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)56的運(yùn)行數(shù)據(jù)52的過(guò)濾可基于各種標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個(gè)過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)于未運(yùn)行或不可操作的該對(duì)的任意一個(gè)或兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10丟棄數(shù)據(jù)。此外，與功率曲線的某些部分(例如功率曲線的平坦部分)相關(guān)的讀數(shù)可能從對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)56的運(yùn)行數(shù)據(jù)52丟棄，在這些地方風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10產(chǎn)生很少或沒(méi)有功率，或者在這些地方風(fēng)力渦輪機(jī)10以全功率或者額定功率(例如，對(duì)于額定1. 5MW的渦輪機(jī)大于1500kW的功率輸出) 運(yùn)行。例如，對(duì)于各風(fēng)力渦輪機(jī)10在一定風(fēng)速以上，風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10的葉片16 (以及連接的旋轉(zhuǎn)部件)的旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)到大致恒定的速度，使得更快的風(fēng)速不會(huì)導(dǎo)致葉片16的更快旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于功率輸出曲線的此平坦部分的運(yùn)行數(shù)據(jù)可被丟棄。在此類實(shí)施例中，保留的運(yùn)行數(shù)據(jù)反映功率輸出曲線的風(fēng)速增加導(dǎo)致功率輸出增加的那些部分。 通過(guò)相對(duì)于上述標(biāo)準(zhǔn)的示例，在一個(gè)實(shí)施例中當(dāng)功率輸出少于IOOkW和/或多于1400kW時(shí)可丟棄運(yùn)行數(shù)據(jù)。同樣，在此類實(shí)施方式中當(dāng)觀察到的風(fēng)速小于4英里每小時(shí)或大于20mph 時(shí)可丟棄運(yùn)行數(shù)據(jù)。同樣，在某些實(shí)施方式中，其中兩個(gè)渦輪機(jī)系統(tǒng)10都不是“無(wú)尾流 (wake-free)，，(即，不處于另一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10的尾流中)的數(shù)據(jù)可被丟棄，因?yàn)樵搶?duì)的渦輪機(jī)不經(jīng)歷大體相似的風(fēng)況。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)確定一個(gè)公共的無(wú)尾流區(qū)域。在一個(gè)此類示例中，氣象桅桿(即氣象桿)或渦輪機(jī)數(shù)據(jù)本身可用于監(jiān)視或推斷風(fēng)向。從氣象桅桿獲取的風(fēng)向數(shù)據(jù)可與渦輪機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)結(jié)合，諸如基于日期時(shí)間戳，并用來(lái)過(guò)濾出那些數(shù)據(jù)點(diǎn)，在那些數(shù)據(jù)點(diǎn)處基于測(cè)量的風(fēng)向確定一個(gè)或兩個(gè)渦輪機(jī)處于尾流中(即并非無(wú)尾流)。因而，過(guò)濾的渦輪機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)72可使用一些或全部這些過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)生成。過(guò)濾的渦輪機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)72可用于計(jì)算(塊74)各渦輪機(jī)對(duì)的渦輪機(jī)之間的觀察到的功率差76(例如，觀察到的功率差的平均值，中間值或模式)。例如，對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)i，j， 平均測(cè)量功率輸出可分別表示為Pi和P」。此類功率測(cè)量值可對(duì)應(yīng)于在功率生成期間在相應(yīng)的渦輪機(jī)i和j處測(cè)量的風(fēng)速Vi和\。因而在任何時(shí)間點(diǎn)，即，同時(shí)，在兩個(gè)渦輪機(jī)處觀察到的功率差d可表示為(Ddij = Pj-Pi.這些差值可進(jìn)行平均(或中間值、模式或?qū)С龅募汹厔?shì)的其它測(cè)量值)以生成指示對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)的不同渦輪機(jī)i和j在觀察到的功率上的差76。通過(guò)示例，圖6描繪了對(duì)于一組過(guò)濾數(shù)據(jù)觀察到的功率差，如本文所述。在此示例中，描繪了對(duì)于兩個(gè)配對(duì)的風(fēng)力渦輪機(jī)(即渦輪機(jī)i和j)獲得過(guò)濾的功率輸出數(shù)據(jù)。對(duì)于各渦輪機(jī)相應(yīng)的過(guò)濾測(cè)量值繪制為柱狀圖100，10002，且沿y軸線繪制測(cè)量值的頻率并沿χ 軸線繪制以kW為單位的功率輸出。在圖6的描繪中，相應(yīng)的柱狀圖100，102彼此重疊以便于視覺(jué)比較。此外，還提供了對(duì)于兩個(gè)渦輪機(jī)功率生成的差(以kW為單位測(cè)量)(計(jì)算渦輪機(jī)i的觀察到的功率輸出減去渦輪機(jī)j的觀察到的輸出)的圖表104以視覺(jué)描繪基于過(guò)濾數(shù)據(jù)點(diǎn)在兩個(gè)渦輪機(jī)處功率輸出上的觀察到的差。還和變化的測(cè)量(此處為標(biāo)準(zhǔn)偏差) 一起提供(塊106) 了對(duì)于各分布100，102與分布相關(guān)的集中趨勢(shì)的測(cè)量(此處為平均值和中間值)。平均值、中間值和變化測(cè)量值可單獨(dú)或集中使用來(lái)執(zhí)行相應(yīng)分布之間的比較。 此外，平均值、中間值和/或標(biāo)準(zhǔn)偏差值(塊108)也可對(duì)于針對(duì)渦輪機(jī)i和j的同時(shí)觀察到的功率測(cè)量值之間的差異分布(圖示104)進(jìn)行確定。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于渦輪機(jī)i和 j觀察到的功率上的差可計(jì)算為渦輪機(jī)j的平均功率輸出減去渦輪機(jī)i的平均功率輸出。對(duì)于相應(yīng)的渦輪機(jī)對(duì)，觀察到的功率差76 (塊82)可與對(duì)應(yīng)的預(yù)期功率差80 (即預(yù)期功率值之間的差)進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于渦輪機(jī)對(duì)預(yù)期的功率差^可基于 (塊78)對(duì)相應(yīng)渦輪機(jī)的基準(zhǔn)功率曲線模型。此類基準(zhǔn)功率曲線模型可與測(cè)量的風(fēng)速Vi和 Vj結(jié)合使用以估計(jì)或模擬各渦輪機(jī)i和j的預(yù)期風(fēng)力渦輪機(jī)性能。此類基準(zhǔn)功率曲線模型可基于對(duì)于渦輪機(jī)型號(hào)官方或已知的功率曲線，和/或可基于可應(yīng)用于相應(yīng)渦輪機(jī)的已知或假設(shè)物理原理。備選地，在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于預(yù)期功率分布用作基準(zhǔn)的功率曲線可基于來(lái)自設(shè)施的其中一些或全部渦輪機(jī)的觀察到的數(shù)據(jù)，而不是假設(shè)理論功率曲線。就是說(shuō)，用作基準(zhǔn)的功率曲線可源自或基于在相同代表性設(shè)施或另一地點(diǎn)處代表性數(shù)量的風(fēng)力渦輪機(jī)的性能。通過(guò)示例，對(duì)于渦輪機(jī)i和j，相應(yīng)的風(fēng)速Vi和Vj可已經(jīng)在過(guò)濾的觀察時(shí)間在渦輪機(jī)處進(jìn)行了觀察。觀察的風(fēng)速Vi和\可與對(duì)于各渦輪機(jī)相應(yīng)的基準(zhǔn)功率曲線模型結(jié)合使用，以模擬渦輪機(jī)i和j的性能，并從而對(duì)于各相應(yīng)的渦輪機(jī)對(duì)于對(duì)應(yīng)于在相應(yīng)的渦輪機(jī)處觀察到的測(cè)量風(fēng)速的時(shí)間間隔得出預(yù)測(cè)的功率輸出Λ和么。因此，在此示例中，在給定時(shí)間相應(yīng)預(yù)期功率輸出上的差80可表示為(2) dtj = Pj - Pi.通過(guò)示例，圖7描繪了對(duì)于渦輪機(jī)i和j預(yù)期的功率差，如本文所述。在此示例中， 描繪了對(duì)于兩個(gè)配對(duì)的風(fēng)力渦輪機(jī)(即渦輪機(jī)i和j)預(yù)期的功率輸出數(shù)據(jù)(基于測(cè)量的風(fēng)速)。對(duì)于各渦輪機(jī)相應(yīng)的預(yù)期功率輸出數(shù)據(jù)繪制為柱狀圖110，112，且沿y軸線繪制測(cè)量值的突出頻率并沿χ軸線繪制以kW為單位的預(yù)期功率輸出。在圖7的描繪中，相應(yīng)的柱狀圖110，112彼此重疊以便于視覺(jué)比較。此外，還提供了對(duì)于兩個(gè)渦輪機(jī)預(yù)期功率生成的差(以kW為單位測(cè)量)(計(jì)算渦輪機(jī)i的預(yù)期功率輸出減去渦輪機(jī)j的預(yù)期輸出)的圖表 114以視覺(jué)描繪基于測(cè)量風(fēng)速在兩個(gè)渦輪機(jī)處功率輸出上的預(yù)期差。還和變化的測(cè)量(此處為標(biāo)準(zhǔn)偏差)一起提供(塊116) 了對(duì)于各分布110，112與分布相關(guān)的集中趨勢(shì)的測(cè)量 (此處為平均值和中間值)。平均值、中間值和變化測(cè)量值可單獨(dú)或集中使用來(lái)執(zhí)行相應(yīng)分布之間的比較。此外，平均值、中間值和/或標(biāo)準(zhǔn)偏差值(塊118)也可對(duì)于針對(duì)渦輪機(jī)i 和j的預(yù)期功率測(cè)量值之間的差異分布(圖示114)進(jìn)行確定。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于渦輪機(jī)i和j預(yù)期功率上的差可計(jì)算為渦輪機(jī)j的平均預(yù)期功率輸出減去渦輪機(jī)i的平均預(yù)期功率輸出。如上所述，在某些實(shí)施方式中，渦輪機(jī)對(duì)56的渦輪機(jī)之間的預(yù)期和/或觀察到的功率輸出的差的概率分布可以進(jìn)行估計(jì)，諸如通過(guò)觀察到的和/或預(yù)期功率差76的相應(yīng)柱狀圖。在此類實(shí)施方式中，兩個(gè)渦輪機(jī)之間功率輸出上的差的概率分布對(duì)于在各相應(yīng)渦輪機(jī)處基于觀察到的功率測(cè)量值的實(shí)際分布以及對(duì)于基于模擬和觀察到的風(fēng)速的預(yù)測(cè)分布兩者都存在。這兩個(gè)分布可進(jìn)行比較(塊82)以使用合適的統(tǒng)計(jì)或數(shù)學(xué)測(cè)量值確定它們的等價(jià)物，如以下所述。例如，轉(zhuǎn)至圖8，對(duì)于兩個(gè)渦輪機(jī)比較了實(shí)際(即觀察到的)功率產(chǎn)生上的差異的圖表104和預(yù)期功率產(chǎn)生上的差異的圖表114。在圖8中，相應(yīng)的圖表顯示為彼此重疊以便于形象化圖表上的差異。此外，還和變化的測(cè)量(此處為標(biāo)準(zhǔn)偏差)(塊120) —起提供了對(duì)于各分布104，114與分布相關(guān)的集中趨勢(shì)的測(cè)量(此處為平均值和中間值)。平均值、中間值和變化測(cè)量值可單獨(dú)或集中使用以執(zhí)行相應(yīng)分布之間的比較，諸如基于對(duì)于一個(gè)或更多這些測(cè)量值的觀察和預(yù)期值之間的計(jì)算差。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，觀察到的功率上的差的平均值(例如在所繪示例中為54. 54)減去預(yù)期功率上的差的平均值(例如在所繪示例中為21. 90)可計(jì)算為比較相應(yīng)分布中的一個(gè)度量(metric)?？傮w而言，基于比較過(guò)程82的結(jié)果84，可基于觀察到的風(fēng)況以及在近處的大部分相似渦輪機(jī)的性能、地理?xiàng)l件和/或觀察到的風(fēng)速確認(rèn)顯得低于預(yù)期性能的渦輪機(jī)。例如， 在一個(gè)實(shí)施例中，比較結(jié)果84可表示為一個(gè)或更多測(cè)量值或得分(例如嚴(yán)重性得分)，其可用于基于相應(yīng)渦輪機(jī)對(duì)的觀察到的功率差76和預(yù)期功率差80之間的差異給風(fēng)電廠的風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)分級(jí)。例如，基于t統(tǒng)計(jì)相似測(cè)量的嚴(yán)重性得分可對(duì)于各渦輪機(jī)對(duì)進(jìn)行計(jì)算并用來(lái)給對(duì)分級(jí)。在一個(gè)此類實(shí)施例中，對(duì)于各對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)可基于平均(或中間)功率差以及與相應(yīng)的功率差分布相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(或四分位數(shù)間距)。在觀察到的功率差76和預(yù)期功率差80之間具有最大差異的風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)可能包括這樣的渦輪機(jī)，其是對(duì)于可能的控制改善的可能候選者，或者其具有可以解決的現(xiàn)有機(jī)械或結(jié)構(gòu)缺陷。在如此確認(rèn)的渦輪機(jī)對(duì)內(nèi)，對(duì)于觀察到的功率輸出具有較低平均值的渦輪機(jī)構(gòu)成要修正的性能不佳或低性能渦輪機(jī)。通過(guò)示例，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于渦輪機(jī)i和j得分S可由以下公式給出
權(quán)利要求
1.一種用于評(píng)估風(fēng)力渦輪機(jī)性能的方法，所述方法包括將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)配對(duì)(54)以產(chǎn)生一對(duì)或多對(duì)(56)渦輪機(jī)；對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)獲取一組同時(shí)獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)(52)；過(guò)濾(70)各對(duì)(56)渦輪機(jī)的該組同時(shí)獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)(52)，以對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)組的過(guò)濾數(shù)據(jù)(72)；以及基于該相應(yīng)組的過(guò)濾數(shù)據(jù)(72)確認(rèn)(58)渦輪機(jī)的一些或全部相應(yīng)對(duì)(56)內(nèi)的低性能渦輪機(jī)(60)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)成風(fēng)電廠(40)的一些或全部風(fēng)力渦輪機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，風(fēng)力渦輪機(jī)基于接近性、地形相似性、渦輪機(jī)型號(hào)和/或控制系統(tǒng)的相似性或風(fēng)速的相似性中的一個(gè)或多個(gè)配對(duì)(54)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確認(rèn)低性能渦輪機(jī)(60)包括統(tǒng)計(jì)學(xué)上評(píng)價(jià)對(duì)于渦輪機(jī)的相應(yīng)對(duì)(56)所觀察到的功率差(76)是否與考慮了期望的功率差(80)的渦輪機(jī)的相應(yīng)對(duì)(56)的正常運(yùn)行不一致。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運(yùn)行數(shù)據(jù)(52)包括對(duì)于各相應(yīng)渦輪機(jī)在相應(yīng)日期和時(shí)間的功率輸出的記錄或在相應(yīng)日期和時(shí)間測(cè)量風(fēng)速中的一者或兩者。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各對(duì)(56)渦輪機(jī)的該組同時(shí)獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)(52)包括當(dāng)相應(yīng)對(duì)(56)的渦輪機(jī)的一個(gè)或兩個(gè)渦輪機(jī)不運(yùn)行時(shí)獲取的一個(gè)或更多丟棄數(shù)據(jù)，其中相應(yīng)對(duì)(56)的渦輪機(jī)的一個(gè)或兩個(gè)渦輪機(jī)所產(chǎn)生的功率很少或沒(méi)有的丟棄數(shù)據(jù)，其中相應(yīng)對(duì)(56)的渦輪機(jī)的一個(gè)或兩個(gè)渦輪機(jī)以全功率或額定功率運(yùn)行的丟棄數(shù)據(jù)， 其中相應(yīng)對(duì)(56)的渦輪機(jī)的一個(gè)或兩個(gè)渦輪機(jī)處于尾流狀態(tài)的丟棄數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確認(rèn)所述低性能渦輪機(jī)(60)包括計(jì)算(74)對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)的觀察到的功率差(76)；計(jì)算(78)對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)的預(yù)期功率差(80)；對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)，比較(82)所述觀察到的功率差(76)和所述預(yù)期的功率差 (80)；以及基于該比較分類(86)各對(duì)(56)渦輪機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中分類(86)各對(duì)(56)渦輪機(jī)包括對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)生成得分(132)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述得分(132)的符號(hào)指示可能的風(fēng)速表錯(cuò)誤，且所述得分的大小指示對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)所述觀察到的功率差(76)和所述預(yù)期功率差(80)之間的差異的大小。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述觀察到的功率差(76)和所述預(yù)期功率差(80)基于平均值或中間值，以及對(duì)于觀察到的功率差(76)和預(yù)期功率差(80)的相應(yīng)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差或四分位數(shù)間距。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確認(rèn)(58)所述低性能渦輪機(jī)(60)包括應(yīng)用一個(gè)或更多基于規(guī)則的分析，所述分析將低性能渦輪機(jī)(60)與展示出可能風(fēng)速表錯(cuò)誤的一個(gè)或更多渦輪機(jī)區(qū)分開(kāi)。
12.一種基于處理器的控制器(44)，其配置成控制一對(duì)或更多對(duì)(56)渦輪機(jī)的運(yùn)行，所述基于處理器的控制器G4)配置成執(zhí)行一個(gè)或更多例程，所述例程在執(zhí)行時(shí)實(shí)行包括如下項(xiàng)的動(dòng)作計(jì)算(74)對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)的觀察到的功率差(76)；計(jì)算(78)對(duì)于各對(duì)(56)渦輪機(jī)的預(yù)期功率差(80)；如果存在的話，基于至少源自對(duì)于相應(yīng)對(duì)(56)的渦輪機(jī)的觀察到的功率差(76)和預(yù)期功率差(80)的測(cè)量值確認(rèn)(58)各對(duì)(56)渦輪機(jī)內(nèi)的低性能渦輪機(jī)(60)。
13.如權(quán)利要求12所述的基于處理器的控制器(44)，其特征在于，所述控制器還配置成執(zhí)行一個(gè)或更多例程，所述例程在執(zhí)行時(shí)改變控制一個(gè)或更多所述低性能渦輪機(jī)(60) 的方式。
14.如權(quán)利要求12所述的基于處理器的控制器(44)，其特征在于，對(duì)于各渦輪機(jī)對(duì) (56)所述觀察到的功率差(76)基于一組過(guò)濾的數(shù)據(jù)(7 計(jì)算，該組過(guò)濾的數(shù)據(jù)包括對(duì)于相應(yīng)對(duì)(56)的渦輪機(jī)的各渦輪機(jī)同時(shí)獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)(52)。
15.如權(quán)利要求12所述的基于處理器的控制器(44)，其中所述低性能渦輪機(jī)(60)基于相應(yīng)的得分(132)確認(rèn)(58)，所述得分對(duì)于各渦輪機(jī)對(duì)(56)基于對(duì)于所述相應(yīng)對(duì)(56) 的渦輪機(jī)的所述觀察到的功率差(76)和預(yù)期功率差(80)而生成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)涉及用于確認(rèn)風(fēng)力渦輪機(jī)性能不足的系統(tǒng)和方法，具體而言，涉及通過(guò)其可從例如存在于風(fēng)電廠(50)的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)確認(rèn)低性能風(fēng)力渦輪機(jī)(60)的方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，從多對(duì)(56)渦輪機(jī)并基于各對(duì)(56)內(nèi)渦輪機(jī)的觀察性能(76)和預(yù)期性能(80)的比較確認(rèn)低性能渦輪機(jī)(60)。
文檔編號(hào)F03D11/00GK102444553SQ20111031011
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者A·K·斯里瓦斯塔瓦, A·薩哈, C·C·麥卡洛克, P·吉蓋爾, P·辛赫, V·C·古賈 申請(qǐng)人:通用電氣公司