本發(fā)明涉及用于驗(yàn)證安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上的機(jī)艙偏航(yaw)位置傳感器并且用于采取復(fù)位動(dòng)作以控制機(jī)艙偏航位置的技術(shù)。

背景技術(shù)：

市場上存在各種類型的風(fēng)力渦輪機(jī)。當(dāng)然，水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)或“hawt”大概是最常見的，并且包括在垂直塔架頂部上的機(jī)艙。機(jī)艙支承具有繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一組葉片的轉(zhuǎn)子。

由于性能原因，轉(zhuǎn)子與風(fēng)向?qū)?zhǔn)是很重要的。在一些hawt設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)為面向風(fēng)進(jìn)行操作，并且在其它情況下，轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)為面向“順風(fēng)”方向進(jìn)行操作。

在這些配置中，風(fēng)力渦輪機(jī)包括機(jī)艙偏航控制系統(tǒng)，機(jī)艙偏航控制系統(tǒng)可圍繞塔架軸線使機(jī)艙偏航。偏航控制系統(tǒng)使用例如來自機(jī)艙安裝的風(fēng)速計(jì)和方向傳感器的風(fēng)向信息，來確定風(fēng)強(qiáng)度和其相對(duì)于機(jī)艙的偏航位置的方向。然后，偏航控制系統(tǒng)能夠使機(jī)艙偏航以使其面向風(fēng)，從而能夠使風(fēng)力渦輪機(jī)從風(fēng)提取的電力最大化。

在執(zhí)行機(jī)艙的偏航控制中，偏航控制系統(tǒng)必須被提供有關(guān)于機(jī)艙的準(zhǔn)確位置信息。如果沒有準(zhǔn)確信息，則會(huì)存在偏航控制系統(tǒng)無法將機(jī)艙與風(fēng)向?qū)?zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，這可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電效率降低。另外，與相對(duì)于機(jī)艙的方向相比，風(fēng)力渦輪機(jī)能夠確定絕對(duì)風(fēng)向現(xiàn)在是很重要的，這是因?yàn)樵搮?shù)可以用于特定控制策略，諸如例如喚醒減少技術(shù)。絕對(duì)風(fēng)向通常通過將相對(duì)風(fēng)向相加到機(jī)艙偏航位置來確定。

在典型偏航控制系統(tǒng)中，機(jī)艙位置從監(jiān)測塔架安裝偏航齒圈的運(yùn)動(dòng)的傳感器得出，偏航齒圈通過一個(gè)或多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)偏航小齒輪旋轉(zhuǎn)。通常，光或磁編碼器傳感器可用于此目的。也可以測量偏航驅(qū)動(dòng)小齒輪之一的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

偏航測量系統(tǒng)中的誤差在特定情況下可累積為顯著偏航誤差，這會(huì)造成嚴(yán)重的影響，特別是對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的絕對(duì)風(fēng)向值的確定。從以上論述中應(yīng)當(dāng)想到，將期望至少檢測偏航傳感器何時(shí)提供不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，使得可以采取合適動(dòng)作。還期望減少不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，以使在風(fēng)場中的給定風(fēng)力渦輪機(jī)總是具有其可用的絕對(duì)風(fēng)向的可接受準(zhǔn)確測量，從而可以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

正是在這種背景下構(gòu)思了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

第一方面，本發(fā)明提供一種驗(yàn)證與第一風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)的機(jī)艙偏航位置傳感器的方法，第一風(fēng)力渦輪機(jī)在包括多個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)場中，該方法包括：

確定與第一風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)的第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)；

確定與多個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)的第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)；

將第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)與第二風(fēng)向信號(hào)進(jìn)行比較；以及

如果第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)超過第二風(fēng)向信號(hào)的預(yù)定誤差范圍，則發(fā)出機(jī)艙偏航位置傳感器故障信號(hào)。

需要注意的是，當(dāng)被應(yīng)用至風(fēng)場中的風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)，術(shù)語“多個(gè)”不應(yīng)該被理解為是指風(fēng)場中的所有其它風(fēng)力渦輪機(jī)。

本發(fā)明的益處是，其能夠在不直接測量或檢查的情況下檢測不準(zhǔn)確機(jī)艙偏航傳感器。相反，貫穿風(fēng)場從風(fēng)力渦輪機(jī)收集的數(shù)據(jù)被用于拾取測量異常。由于不準(zhǔn)確機(jī)艙偏航傳感器可以被及時(shí)地發(fā)現(xiàn)，這使得能夠迅速采取補(bǔ)救動(dòng)作，從而改進(jìn)精確絕對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)的可用性。這將改進(jìn)風(fēng)場的潛在風(fēng)向報(bào)告功能的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明也可以表示為并且從而還包括包括第一風(fēng)力渦輪機(jī)和多個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)場，該風(fēng)場包括被配置為執(zhí)行上述步驟的控制器。將想到，具有該功能的控制器可以位于風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)或是風(fēng)場控制站中，或者另選地，控制器功能可以分布在風(fēng)場的一個(gè)或更多個(gè)組件(諸如兩個(gè)或更多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)、或中央控制器和風(fēng)力渦輪機(jī))之間，它們被耦接在一起從而可以共享數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的第一方面允許驗(yàn)證來自機(jī)艙偏航位置傳感器的數(shù)據(jù)。一旦傳感器被確定為不準(zhǔn)確，則一種選擇是關(guān)閉渦輪機(jī)，直到故障得以解決為止。然而，本發(fā)明還提供了一種技術(shù)，該技術(shù)基于從風(fēng)場中的其它風(fēng)力渦輪機(jī)接收的數(shù)據(jù)獲得針對(duì)給定風(fēng)力渦輪機(jī)的替代機(jī)艙偏航位置數(shù)據(jù)，使得替代機(jī)艙偏航位置數(shù)據(jù)可用來替換由偏航位置傳感器測量的偏航位置數(shù)據(jù)。為此，在第二方面，本發(fā)明提供了一種控制風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙偏航系統(tǒng)的方法，該風(fēng)力渦輪機(jī)在具有多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)場中，該方法包括：

確定與風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)的相對(duì)風(fēng)向信號(hào)，

確定與風(fēng)場中的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)的絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)，

基于絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)和相對(duì)風(fēng)向信號(hào)確定所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)，以及

使用所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)控制機(jī)艙偏航系統(tǒng)。

本發(fā)明也可表示為并且從而還包括包括第一風(fēng)力渦輪機(jī)和多個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)場，該風(fēng)場包括被配置為執(zhí)行上述步驟的控制器。

本發(fā)明的優(yōu)選和/或可選特征在從屬權(quán)利要求中限定。

附圖說明

圖1是風(fēng)場的示意圖；

圖2是可操作以識(shí)別故障機(jī)艙偏航位置傳感器的系統(tǒng)的示意圖；

圖3是可操作以估計(jì)機(jī)艙偏航位置的系統(tǒng)的示意圖；

圖4是圖2的另選系統(tǒng)的示意圖；

圖5是圖3的另選系統(tǒng)的示意圖；

圖6是圖2的另一另選系統(tǒng)的示意圖；以及

圖7是圖3的另一另選系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1，風(fēng)場2包括中央控制站6和多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)4。風(fēng)力渦輪機(jī)4通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)8與中央控制站6進(jìn)行通信。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)8在每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)4處的各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)10與位于中央控制站6的風(fēng)場控制器12之間提供連通。在所示實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)8是無線局域網(wǎng)絡(luò)(lan)，諸如使用ieee802.11標(biāo)準(zhǔn)之一的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。然而，有線網(wǎng)絡(luò)也是可以接受的。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)8的具體形式不是本發(fā)明的中心，所以在這里不再進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，這樣的網(wǎng)絡(luò)的配置被認(rèn)為在本領(lǐng)域技術(shù)人員或團(tuán)隊(duì)的能力內(nèi)，并且在風(fēng)場設(shè)計(jì)和安裝領(lǐng)域中是通常已知的。

因此數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)8服務(wù)以連接風(fēng)力渦輪機(jī)4和風(fēng)場控制器12，使得控制器12可以執(zhí)行對(duì)每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)4的監(jiān)控功能以實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)目標(biāo)，并且將風(fēng)場作為一個(gè)整體執(zhí)行性能監(jiān)控和診斷。這樣的系統(tǒng)通常被稱為scada(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)，并且在本領(lǐng)域是已知的。

在這一點(diǎn)上，需要注意的是，雖然圖1示出包括四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)4的風(fēng)場2，但是這只是為了簡單起見，實(shí)際上，在風(fēng)場中將存在更多風(fēng)力渦輪機(jī)。目前，已知風(fēng)場包括超過100個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)。

圖1中的插圖以放大形式示出風(fēng)力渦輪機(jī)4中的一個(gè)，以展現(xiàn)一些其內(nèi)部組件。為了便于論述，其它風(fēng)力渦輪機(jī)可以被假設(shè)具有基本相同的配置。

總之，并且通常來說，風(fēng)力渦輪機(jī)4包括安裝在塔架22頂部上的機(jī)艙20。機(jī)艙20被安裝在塔架上，使得機(jī)艙可以通過機(jī)艙偏航控制系統(tǒng)24繞塔架22的主(垂直)軸線旋轉(zhuǎn)。

風(fēng)力渦輪機(jī)4為水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)(hawt)，并且同樣地，機(jī)艙20支承攜帶一組葉片28的水平定向輪轂26。輪轂26通過主軸承(未示出)被支承在機(jī)艙20上，并且被配置為驅(qū)動(dòng)變速箱30，并且依次驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)32。發(fā)電機(jī)32將ac電壓和電流輸出到電力轉(zhuǎn)換器34，電力轉(zhuǎn)換器34然后通過為電纜36形式的電網(wǎng)側(cè)連接輸出電網(wǎng)電壓。電網(wǎng)側(cè)連接36針對(duì)每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)4在圖1中示出并且被配置為輸送至中央控制站6，中央控制站6依次提供將受控電力輸入提供到電網(wǎng)40的設(shè)施。

機(jī)艙20還容納控制器42，控制器42對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)4是本地的并且負(fù)責(zé)進(jìn)行所有本地命令和控制任務(wù)，諸如控制電力輸出，控制轉(zhuǎn)子速度，控制葉片節(jié)距，與中央控制站6通信，等等。雖然在圖1中未示出，但是將理解，本地控制器42可以通過控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線(can總線)而不是通過與每個(gè)組件的直接連接執(zhí)行這些功能。還將理解，機(jī)艙20和在機(jī)艙中設(shè)置的組件在圖1中的示出被簡化以用于論述，并且實(shí)際上機(jī)艙20包括許多其它系統(tǒng)組件。

在本發(fā)明中，本地控制器42與偏航控制系統(tǒng)24通信，以控制機(jī)艙的偏航位置，并且以此方式，本地控制器42能夠采取必要?jiǎng)幼饕允箼C(jī)艙20偏航，使得機(jī)艙面向風(fēng)以優(yōu)化電力產(chǎn)生。為此目的，本地控制器42被配置為從機(jī)艙偏航位置傳感器50接收輸入信號(hào)，并且從風(fēng)傳感器52接收相對(duì)風(fēng)向信號(hào)51。如所解釋的，以此方式，本地控制器42能夠計(jì)算風(fēng)力渦輪機(jī)4附近的在定位機(jī)艙時(shí)有用的絕對(duì)風(fēng)向，并且實(shí)現(xiàn)其它控制目標(biāo)。風(fēng)傳感器52可以為用于檢測本地風(fēng)相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙的方向的任何合適傳感器。如所示，風(fēng)傳感器52是組合的風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)單元，但是超聲波風(fēng)傳感器在本領(lǐng)域中也是已知的。

如將解釋的，本地控制器42還設(shè)置有驗(yàn)證機(jī)艙偏航位置傳感器50的操作并且如果其檢測到其輸出信號(hào)提供不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)則采取適當(dāng)動(dòng)作的設(shè)施。雖然在此的一個(gè)選擇是如果傳感器50被確定出現(xiàn)故障，則將簡單地使風(fēng)力渦輪機(jī)處于安全模式，但是在本發(fā)明中，本地控制器42裝配有基于從其它風(fēng)力渦輪機(jī)接收的數(shù)據(jù)估計(jì)其機(jī)艙偏航位置的功能。如將解釋的，該功能可以提供在本地控制器42處，或者另選地，該功能可以分布在本地控制器42和中央控制站6處的風(fēng)場控制器12之間。

在圖2和圖3的功能框圖中示出一個(gè)示例，其中，風(fēng)場控制器12的功能由標(biāo)記為“fc”的系統(tǒng)邊界來表示，而本地控制器42的功能由標(biāo)記為“l(fā)c”的系統(tǒng)邊界來表示。因此，應(yīng)當(dāng)想到，在該實(shí)施方式中，功能被分離或分布在本地控制器42和風(fēng)場控制器12之間。

圖2示出了診斷功能，診斷功能負(fù)責(zé)通過檢測其提供的數(shù)據(jù)中的誤差來驗(yàn)證機(jī)艙偏航位置傳感器50的操作。

總之，本地控制器42被配置為將在風(fēng)力渦輪機(jī)4處本地測量的絕對(duì)風(fēng)向與從風(fēng)場2中的至少兩個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)得到的“平均”風(fēng)向進(jìn)行比較。基于該比較的結(jié)果，控制器42能夠根據(jù)比較信號(hào)相差大于預(yù)定量推斷出機(jī)艙偏航位置傳感器正在輸出不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

更詳細(xì)地，本地控制器42包括負(fù)責(zé)偏航控制系統(tǒng)24的總體操作的控制模塊54、以及診斷模塊56，診斷模塊56負(fù)責(zé)監(jiān)測來自機(jī)艙偏航位置傳感器50和風(fēng)傳感器52的信號(hào)，并且當(dāng)檢測到來自偏航位置傳感器50的信號(hào)被認(rèn)為故障時(shí)發(fā)出報(bào)告信號(hào)。

因此，控制模塊54從偏航位置傳感器50和風(fēng)傳感器52接收相應(yīng)信號(hào)，并且基于這些信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所存儲(chǔ)的控制算法以經(jīng)由控制輸出信號(hào)58控制機(jī)艙20的偏航位置?？刂扑惴ǖ木_詳情不是本發(fā)明的重點(diǎn)，因此在這里將不詳細(xì)描述。

診斷模塊56可操作以與控制模塊54并肩運(yùn)行以確定機(jī)艙偏航位置傳感器50正在輸出不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。如上所述，診斷模塊56被配置為將在風(fēng)力渦輪機(jī)4處本地測量的絕對(duì)風(fēng)向與從風(fēng)場2中的至少兩個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)得到的“平均”風(fēng)向進(jìn)行比較。因此，診斷模塊54在加法模塊60處將來自機(jī)艙偏航位置傳感器50與風(fēng)傳感器52的信號(hào)進(jìn)行組合。

加法模塊60的輸出是表示風(fēng)力渦輪機(jī)4本地的絕對(duì)風(fēng)向的信號(hào)63，也就是說，測量相對(duì)于地面的風(fēng)向，該信號(hào)63隨后被輸入到比較模塊62。比較模塊62還從風(fēng)場控制器12接收信號(hào)65。從風(fēng)場控制器12輸出的信號(hào)65表示針對(duì)風(fēng)場2中的兩個(gè)或更多個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)4的絕對(duì)風(fēng)向的平均值，現(xiàn)在將進(jìn)行解釋。

在所示的實(shí)施方式中，風(fēng)場控制器12接收來自風(fēng)場中的其它風(fēng)力渦輪機(jī)4的多個(gè)絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)，如多個(gè)輸入箭頭“64”指示的，并且在求平均模塊66處計(jì)算平均值。以此方式，來自其它風(fēng)力渦輪機(jī)4的絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)被求平均以獲取本地區(qū)域中的實(shí)際盛行風(fēng)向的估計(jì)值。雖然可以實(shí)現(xiàn)所有接收信號(hào)64的簡單求平均，但是為了改進(jìn)求平均計(jì)算的準(zhǔn)確度，求平均模塊66可以被配置為根據(jù)從其接收信號(hào)64的相關(guān)風(fēng)力渦輪機(jī)的接近度給信號(hào)64分配權(quán)重。例如，來自附近風(fēng)力渦輪機(jī)的信號(hào)64可以比來自更遠(yuǎn)的渦輪機(jī)的信號(hào)給予更高的權(quán)重，這是因?yàn)榻^對(duì)風(fēng)向?qū)τ诟浇L(fēng)力渦輪機(jī)比對(duì)于較遠(yuǎn)的風(fēng)力渦輪機(jī)可能更類似。此外，設(shè)想，可以對(duì)信號(hào)64執(zhí)行一定程度的預(yù)處理以去除“異常值”，即，從其它信號(hào)偏離多于預(yù)定閾值的那些信號(hào)。

在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意的是，將來自所有其它風(fēng)力渦輪機(jī)的絕對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)輸入到求平均模塊66不是必要的。作為代替，僅一些風(fēng)力渦輪機(jī)可以被選擇，這可能是因?yàn)槟切┨囟ㄎ恢锰幍娘L(fēng)向較少改變。在基本程度，雖然風(fēng)場中的兩個(gè)或更多個(gè)其它風(fēng)力渦輪機(jī)被用于得到絕對(duì)風(fēng)向的平均值，但是實(shí)際上，有助于對(duì)平均絕對(duì)風(fēng)向值的更多風(fēng)力渦輪機(jī)將增加其準(zhǔn)確度。

返回到本地控制器42，比較模塊62將i)從加法模塊60和ii)從風(fēng)場控制器12接收的絕對(duì)風(fēng)向值進(jìn)行比較，并且確定來自加法模塊60的絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)(也就是說“第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)63”)是否在從風(fēng)場控制器60接收的絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)(即“第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65”)的預(yù)定誤差范圍內(nèi)。

響應(yīng)于確定第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)超過第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)的預(yù)定誤差范圍或在第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)的預(yù)定誤差范圍“之外”，比較模塊62發(fā)出故障檢測信號(hào)，該故障檢測信號(hào)在圖2中被識(shí)別為“70”。判斷第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)何時(shí)在第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)的誤差范圍之外是在精確地檢測故障之間的平衡，同時(shí)避免不必要地觸發(fā)故障檢測。設(shè)想，如果將誤差范圍限定為第二絕對(duì)風(fēng)向+/-20度，則可接受結(jié)果將被實(shí)現(xiàn)。也就是說，如果第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)大于第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)多于20度，或小于第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)多于20度，則故障將被觸發(fā)，即，誤差范圍可以被認(rèn)為是關(guān)于第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)的值的40度“擺動(dòng)”。

優(yōu)選地，設(shè)想，如果誤差范圍約為關(guān)于第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)的30度“擺動(dòng)”，即+/-15度，則將實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的故障診斷。然而，目前設(shè)想，最優(yōu)選的是將誤差范圍限定為+/-10度。應(yīng)當(dāng)想到，較窄誤差范圍是可能的。

應(yīng)當(dāng)想到，上述計(jì)算基于如下前提：風(fēng)場中的所有風(fēng)向?qū)τ谒酗L(fēng)力渦輪機(jī)來說基本是相同的。因此，如果所考慮的風(fēng)力渦輪機(jī)4的機(jī)艙偏航位置傳感器50正確地操作，則通過組合通過風(fēng)傳感器測量的相對(duì)風(fēng)向和通過偏航位置傳感器測量的機(jī)艙偏航位置計(jì)算的該風(fēng)力渦輪機(jī)特定的絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)應(yīng)該與風(fēng)場中的剩余渦輪機(jī)的平均絕對(duì)風(fēng)向大致相同。

在觸發(fā)故障檢測信號(hào)70時(shí)可以采取各種動(dòng)作。一種選擇是本地控制器42經(jīng)由故障報(bào)告模塊72向作為整個(gè)scada系統(tǒng)的一部分的風(fēng)場控制器12發(fā)送故障報(bào)告信號(hào)74。然后，故障將由維修人員在適當(dāng)時(shí)間進(jìn)行記錄以進(jìn)行調(diào)查。

為了避免不必要地觸發(fā)故障檢測，計(jì)算模塊62可以被配置為僅在已經(jīng)檢測到預(yù)置數(shù)量的故障信號(hào)之后發(fā)出故障檢測信號(hào)70。例如，在識(shí)別出故障信號(hào)時(shí)，計(jì)算模塊可以被配置為在10秒時(shí)間段之后發(fā)出故障檢測信號(hào)70。在可以作為先前描述動(dòng)作的替代或補(bǔ)充的另一種動(dòng)作中，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器42可以被配置為將機(jī)艙偏航至復(fù)位位置，這將觸發(fā)機(jī)艙偏航位置傳感器50的重置。

在進(jìn)一步替代或補(bǔ)充動(dòng)作中，本地控制器42可以被配置為使用從風(fēng)場控制器12接收的信息來估計(jì)機(jī)艙偏航位置以替換由偏航位置傳感器50測量的機(jī)艙偏航位置。結(jié)果，風(fēng)力渦輪機(jī)4能夠基于所估計(jì)的偏航位置繼續(xù)操作。該處理如圖3所示，其再次示出了風(fēng)場控制器“fc”和本地控制器“l(fā)c”的系統(tǒng)邊界。該處理應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為能夠與以上參照圖2描述的檢測處理并肩運(yùn)行，并且可以被觸發(fā)以在發(fā)出故障檢測信號(hào)70之后操作預(yù)定時(shí)間段，例如在該事件之后一分鐘。

在圖3中，本地控制器42包括可操作以確定所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置的估計(jì)模塊80。同樣地，估計(jì)模塊80接收來自在本地控制器42處的加法模塊60的相對(duì)風(fēng)向信號(hào)63，并且接收來自在風(fēng)場控制器12處的求平均模塊66的第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65。估計(jì)模塊80包括減法模塊82，減法模塊82從絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65中減去相對(duì)風(fēng)向信號(hào)51并且向控制模塊54輸出所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)84。因此，應(yīng)當(dāng)想到，控制模塊54能夠使用所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)84替換由偏航位置傳感器50確定的機(jī)艙偏航位置。

一個(gè)顯著益處是，風(fēng)力渦輪機(jī)4可以基于所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置操作，所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置基于從風(fēng)場2中的其它風(fēng)力渦輪機(jī)收集到的信息。在沒有該設(shè)施的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)將需要處于安全模式并被關(guān)閉，這將消除其對(duì)風(fēng)場2的所生成電力輸出的貢獻(xiàn)。因此，本發(fā)明改進(jìn)了各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的操作效率，也改進(jìn)整個(gè)風(fēng)場的效率。

以上論述說明了由本發(fā)明提供的功能被分布在本地控制器42和風(fēng)場控制器12之間，并且圖2和圖3的實(shí)施方式示出了如何實(shí)現(xiàn)這種分布式功能的一種形式。

現(xiàn)在將參照圖4和圖5描述另選方案。在該實(shí)施方式中，為了簡單起見，相同附圖標(biāo)記將用于指代圖2和圖3中的相同或相似組件/模塊。

圖4示出了檢測機(jī)艙偏航位置傳感器50的故障信號(hào)的功能，并且同樣地，應(yīng)當(dāng)與圖2相比較。在該實(shí)施方式中，需要注意的是，通過系統(tǒng)邊界“fc”表示的風(fēng)場控制器12執(zhí)行確定風(fēng)力渦輪機(jī)4的機(jī)艙偏航位置傳感器50正在輸出故障數(shù)據(jù)并且發(fā)出故障檢測信號(hào)70的角色。

為此，風(fēng)場控制器12包括求平均模塊66、加法模塊60和計(jì)算模塊62。在先前實(shí)施方式中，加法模塊60在風(fēng)里渦輪機(jī)4處例如通過通信網(wǎng)絡(luò)8從本地控制器42接收來自機(jī)艙偏航位置傳感器50和風(fēng)傳感器52的信號(hào)，并且將這些信號(hào)組合為絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)63。計(jì)算模塊62然后將信號(hào)63與從求平均模塊66接收的平均絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65進(jìn)行比較。如前所述，當(dāng)計(jì)算模塊62確定第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)63在第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65的預(yù)定誤差范圍之外時(shí)，發(fā)出故障檢測信號(hào)70。

故障檢測信號(hào)70被輸入到控制模塊54中，控制模塊54被配置為采取如上關(guān)于圖2和圖3論述的適當(dāng)動(dòng)作。

從圖4應(yīng)當(dāng)想到，檢測來自機(jī)艙偏航位置傳感器50的故障數(shù)據(jù)輸出的處理比圖2的實(shí)施方式更多集中于，風(fēng)場控制器12執(zhí)行大部分的處理，而本地控制器42僅對(duì)故障檢測信號(hào)70的發(fā)出作出反應(yīng)。

現(xiàn)在將參考圖5說明用于計(jì)算所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置的類似集中處理。這里需要注意的是，估計(jì)模塊80在風(fēng)場控制器fc的系統(tǒng)邊界內(nèi)。同樣地，估計(jì)模塊80處的減法模塊82基于i)從風(fēng)力渦輪機(jī)4的風(fēng)傳感器52接收的相對(duì)風(fēng)向信號(hào)51和ii)從求平均模塊66接收的平均風(fēng)向信號(hào)65計(jì)算并且輸出所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)84。所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)84然后直接被輸入到本地控制器42的控制系統(tǒng)54，該控制系統(tǒng)54然后能夠忽略機(jī)艙偏航位置的其內(nèi)部計(jì)算值。

從某種意義上，圖2和圖3以及圖4和圖5示出了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能的兩種截然不同的方法：圖2和圖3的實(shí)施方式采用部分集中/部分本地化方法，其中，所必須的計(jì)算分布在中央控制站6處的風(fēng)場控制器12和風(fēng)力渦輪機(jī)4處的本地控制器42之間；而圖4和圖5的實(shí)施方式采用完全集中化方法，其中，風(fēng)場控制器12i)執(zhí)行診斷處理以檢測來自風(fēng)力渦輪機(jī)(圖4)的不準(zhǔn)確機(jī)艙偏航位置數(shù)據(jù)并且向所論述的風(fēng)力渦輪機(jī)的本地控制器簡單地發(fā)送故障檢測信號(hào)，ii)執(zhí)行必要計(jì)算以估計(jì)機(jī)艙偏航位置并且向風(fēng)力渦輪機(jī)4發(fā)送該數(shù)據(jù)。集中化方法的好處在于所必須的計(jì)算硬件可以非常容易地向上縮放(scaledupward)，以適于更高處理要求，而且由于單個(gè)計(jì)算單元負(fù)責(zé)監(jiān)測針對(duì)風(fēng)場中的所有風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙位置傳感器性能，其還允許更容易與操作者交互以用于警報(bào)/報(bào)警監(jiān)視。

現(xiàn)在將參照圖6和圖7說明還有的另一方式，其中，圖6示出了用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)4的機(jī)艙偏航位置傳感器50正在輸出不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的本地化診斷處理，并且其中，圖7示出了用于基于從風(fēng)場中的其它風(fēng)力渦輪機(jī)收集的數(shù)據(jù)確定機(jī)艙偏航位置的估計(jì)值的估計(jì)處理。再次，相同附圖標(biāo)記將被用于指代先前實(shí)施方式中的相同或相似組件/模塊。

首先參照圖6，本地控制器42結(jié)合診斷模塊56的功能，并且包括求平均模塊66、加法模塊60和計(jì)算模塊62。

求平均模塊66從風(fēng)場2中的其它風(fēng)力渦輪機(jī)4接收絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)64。注意，在該實(shí)施方式中，各個(gè)信號(hào)64由路由模塊90產(chǎn)生，路由模塊90將經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)8從其它渦輪機(jī)4接收的串行數(shù)據(jù)流92轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)備由求平均模塊66處理的多個(gè)絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)64。因此，來自所有相關(guān)風(fēng)力渦輪機(jī)的所有相關(guān)信息被收集并且被呈現(xiàn)給求平均模塊66以用于處理。

與先前實(shí)施方式相同，求平均模塊66將多個(gè)輸入信號(hào)64轉(zhuǎn)換為表示平均絕對(duì)風(fēng)向值的單個(gè)信號(hào)65。然后，該信號(hào)65與由加法模塊60基于由機(jī)艙偏航位置傳感器50和風(fēng)傳感器52接收的輸入信號(hào)產(chǎn)生的本地絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)63一起被輸入到計(jì)算模塊62。

然后計(jì)算模塊62將第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)63與第二(平均)絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65進(jìn)行比較以確定兩個(gè)信號(hào)是否處于預(yù)定誤差范圍內(nèi)。如前所述，在計(jì)算模塊62確定第一絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)63在第二絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65的預(yù)定誤差范圍之外的情況下，發(fā)出故障檢測信號(hào)70。故障報(bào)告模塊72將通過故障檢測信號(hào)70被觸發(fā)以向作為scada誤差報(bào)告系統(tǒng)的一部分的風(fēng)場控制器12發(fā)送故障報(bào)告，并且向控制模塊54反饋應(yīng)該采取修復(fù)動(dòng)作。

如在先前實(shí)施方式中那樣，這里的一種方法是簡單地關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)。然而，圖7示出了計(jì)算所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置的替代選擇。然而，與先前實(shí)施方式相比，將注意，估計(jì)模塊80包括減法模塊82，但是還包括求平均模塊66。以此方式，估計(jì)模塊80處理經(jīng)由路由模塊90從風(fēng)場2中的其它風(fēng)力渦輪機(jī)4接收的所有絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)64并且向減法模塊82輸出單個(gè)平均絕對(duì)風(fēng)向信號(hào)65。然后，減法模塊82基于i)從風(fēng)力渦輪機(jī)4的風(fēng)傳感器52接收的相對(duì)風(fēng)向信號(hào)51和ii)從求平均模塊66接收的平均風(fēng)向信號(hào)65計(jì)算并且輸出所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)84。然后，所估計(jì)的機(jī)艙偏航位置信號(hào)84被直接輸入本地控制器42的控制模塊54，該控制模塊54然后能夠忽略機(jī)艙偏航位置的其內(nèi)部計(jì)算值。

雖然在以上論述中已詳細(xì)描述了各種實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改。

在該描述中，應(yīng)當(dāng)想到，多種模塊和功能組件不限于在特定處理環(huán)境中具體實(shí)現(xiàn)，并且僅是以容易理解的方式表示該功能的有用方式。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，每個(gè)模塊/組件都不必須與軟件實(shí)現(xiàn)視點(diǎn)分離。同樣，功能模塊/組件可以在軟件或硬件中實(shí)現(xiàn)。

也可理解，如果在此沒有明確說明，則本地控制器和風(fēng)場控制器包括合適處理器、易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器、i/o接口等來實(shí)現(xiàn)所描述的功能。實(shí)現(xiàn)功能所要求的具體硬件和配置不是本發(fā)明的一部分，并且被認(rèn)為在本領(lǐng)域技術(shù)人員或團(tuán)隊(duì)的能力之內(nèi)。

在上面的描述中，分別說明了圖2和圖3示出診斷處理和估計(jì)處理的“部分-集中化”實(shí)現(xiàn)，圖4和圖5示出那些處理的“完全集中化”另選實(shí)現(xiàn)，并且圖6和圖7示出那些處理的“本地化”實(shí)現(xiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)想到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，設(shè)想診斷處理和估計(jì)處理可以被實(shí)現(xiàn)為不同方法。例如，診斷處理可以被實(shí)現(xiàn)為部分集中化(即，圖2)，并且估計(jì)處理可以被實(shí)現(xiàn)為完全集中化。

在該論述中，已經(jīng)描述了一個(gè)特定風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的功能。然而，應(yīng)當(dāng)想到，在實(shí)踐中，相同功能將在風(fēng)場中的一些或全部其它風(fēng)力渦輪機(jī)中提供，無論局部地在特定風(fēng)力渦輪機(jī)的本地控制器處，還是集中地在風(fēng)場控制器處。