一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的方法和
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]葉片結(jié)冰后會(huì)引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷增加，影響葉片壽命，而且加載在每個(gè)葉片上的冰載不相同，使得機(jī)組的不平衡載荷增大，在葉片結(jié)冰狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生非常大的危害，結(jié)冰嚴(yán)重時(shí)機(jī)組不得不脫網(wǎng)停機(jī)，使長(zhǎng)年處于低溫地區(qū)的機(jī)組利用率大為降低；葉片結(jié)冰后，由于葉片每個(gè)截面結(jié)冰厚度不一樣，使得葉片原有的翼型改變，影響風(fēng)電機(jī)組的載荷，機(jī)組壽命受到一定的影響，同時(shí)結(jié)冰后的翼型會(huì)提前進(jìn)入失速區(qū)，導(dǎo)致槳葉氣動(dòng)性能惡化。此外，隨著溫度升高，結(jié)冰葉片上的冰塊會(huì)發(fā)生脫落，對(duì)機(jī)組和現(xiàn)場(chǎng)人員帶來很大安全隱患。
[0003]研究檢測(cè)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰狀態(tài)，可避免載冰運(yùn)行帶來的大疲勞載荷，防止槳葉受到損壞，提高機(jī)組的安全性能，保證風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壽命。此外，現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)大多只注重風(fēng)速相對(duì)于功率波動(dòng)情況，難以準(zhǔn)確區(qū)分是由于小風(fēng)偏航過大引起的功率波動(dòng)還是葉片結(jié)冰引起功率波動(dòng)。因此，創(chuàng)設(shè)一種能夠準(zhǔn)確檢測(cè)風(fēng)電機(jī)組葉片結(jié)冰狀態(tài)的方法和裝置，可靠探查機(jī)組狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警與維護(hù)，從而提高機(jī)組發(fā)電量、穩(wěn)定性及使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的方法和裝置，使其能夠準(zhǔn)確、可靠地探查風(fēng)電機(jī)組葉片結(jié)冰狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)有效預(yù)警與維護(hù)，從而提高機(jī)組發(fā)電量、穩(wěn)定性及使用壽命。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的方法，包括以下步驟:Α.獲取環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙位置、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);Β.根據(jù)所述環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)判斷結(jié)冰狀態(tài)，剔除非結(jié)冰狀態(tài)下的上述各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);根據(jù)風(fēng)向和機(jī)艙位置數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)值，剔除風(fēng)機(jī)偏航誤差過大時(shí)的上述各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);C.根據(jù)正常非結(jié)冰環(huán)境下的風(fēng)速、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的歷史數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣;利用所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣分別獲得實(shí)測(cè)風(fēng)速下的功率計(jì)算值和槳距角計(jì)算值；
D.設(shè)定功率偏差值，將發(fā)電機(jī)功率實(shí)測(cè)值與功率計(jì)算值的差值與所述功率偏差設(shè)定值比對(duì)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正功率偏差設(shè)定值，獲得功率偏差優(yōu)化值;設(shè)定槳距角偏差值，將葉片槳距角實(shí)測(cè)值與槳距角計(jì)算值的差值與槳距角偏差設(shè)定值比對(duì)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正槳距角偏差設(shè)定值，獲得槳距角偏差優(yōu)化值;Ε.分別比較機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功率及槳距角與根據(jù)所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣計(jì)算的功率及槳距角之間的偏差，當(dāng)偏差符合所述功率偏差優(yōu)化值及槳距角偏差優(yōu)化值，判斷葉片為結(jié)冰狀態(tài)。
[0007]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述步驟Α獲取的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙位置、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率數(shù)據(jù)是通過濾波處理后的數(shù)據(jù)。
[0008]所述步驟B中還根據(jù)風(fēng)速判斷小風(fēng)狀態(tài)，剔除小風(fēng)環(huán)境下的各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0009]所述步驟C中所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣是通過對(duì)所述正常非結(jié)冰環(huán)境下的風(fēng)速、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練獲得的。
[0010]所述步驟D中功率及槳距角偏差優(yōu)化值是通過對(duì)偏差大于設(shè)定值的無效點(diǎn)使用逼近算法來修正功率及槳距角偏差設(shè)定值，再通過多次迭代獲得的。
[0011]—種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的裝置，包括:數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙位置、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)判斷結(jié)冰狀態(tài)，剔除非結(jié)冰狀態(tài)下的上述各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);根據(jù)風(fēng)向和機(jī)艙位置數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)值，剔除風(fēng)機(jī)偏航誤差過大時(shí)的上述各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；風(fēng)速功率及風(fēng)速槳距角模塊，用于根據(jù)正常非結(jié)冰環(huán)境下的風(fēng)速、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的歷史數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣;利用所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣分別獲得實(shí)測(cè)風(fēng)速下的功率計(jì)算值和槳距角計(jì)算值;結(jié)冰修正模塊，用于設(shè)定功率偏差值，將發(fā)電機(jī)功率實(shí)測(cè)值與功率計(jì)算值的差值與所述功率偏差設(shè)定值比對(duì)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正功率偏差設(shè)定值，獲得功率偏差優(yōu)化值;設(shè)定槳距角偏差值，將葉片槳距角實(shí)測(cè)值與槳距角計(jì)算值的差值與槳距角偏差設(shè)定值比對(duì)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正槳距角偏差設(shè)定值，獲得槳距角偏差優(yōu)化值;結(jié)冰檢測(cè)算法模塊，用于分別比較機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功率及槳距角與根據(jù)所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣計(jì)算的功率及槳距角之間的偏差，當(dāng)偏差符合所述功率偏差優(yōu)化值及槳距角偏差優(yōu)化值，判斷葉片為結(jié)冰狀態(tài)。
[0012]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)獲取模塊獲取的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙位置、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率數(shù)據(jù)是分別通過處理電路濾波后的數(shù)據(jù)。
[0013]所述數(shù)據(jù)處理模塊還根據(jù)風(fēng)速判斷小風(fēng)狀態(tài)，剔除小風(fēng)環(huán)境下的各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0014]所述風(fēng)速功率及風(fēng)速槳距角模塊通過對(duì)所述正常非結(jié)冰環(huán)境下的風(fēng)速、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練獲得所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣。
[0015]所述結(jié)冰修正模塊通過對(duì)偏差大于設(shè)定值的無效點(diǎn)使用逼近算法來修正功率及槳距角偏差設(shè)定值，再通過多次迭代，獲得所述功率及槳距角偏差優(yōu)化值。
[0016]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](1)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的方法和裝置，能夠準(zhǔn)確、可靠地探查風(fēng)電機(jī)組葉片結(jié)冰狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)有效預(yù)警與維護(hù)，從而提高機(jī)組發(fā)電量、穩(wěn)定性及使用壽命。
[0018](2)由于同時(shí)考慮了風(fēng)速與槳距角以及機(jī)組對(duì)風(fēng)關(guān)系等因素，利于更加準(zhǔn)確地探查機(jī)組狀態(tài)。并且，準(zhǔn)確獲取風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速、功率、槳距角、溫濕度、偏航對(duì)風(fēng)等數(shù)據(jù)與葉片結(jié)冰關(guān)系，為葉片結(jié)冰檢測(cè)優(yōu)化工作提供數(shù)據(jù)支持。
[0019](3)通過進(jìn)一步剔除小風(fēng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，本發(fā)明的檢測(cè)方法和裝置避免了小風(fēng)狀態(tài)下的功率波動(dòng)干擾，可區(qū)分功率波動(dòng)的真實(shí)原因，尤其是能夠準(zhǔn)確區(qū)分是由于小風(fēng)偏航過大引起的功率波動(dòng)還是葉片結(jié)冰引起功率波動(dòng)。
[0020](4)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)較為容易，且成本較低，利于推廣。
【附圖說明】
[0021]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]圖1是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰檢測(cè)的方法，主要包括以下步驟:A.獲取環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙位置、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);B.根據(jù)所述環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)判斷結(jié)冰狀態(tài)，剔除非結(jié)冰狀態(tài)下的上述各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);根據(jù)風(fēng)向和機(jī)艙位置數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)值，剔除風(fēng)機(jī)偏航誤差過大時(shí)的上述各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);C.根據(jù)正常非結(jié)冰環(huán)境下的風(fēng)速、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的歷史數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣;利用所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣分別獲得實(shí)測(cè)風(fēng)速下的功率計(jì)算值和槳距角計(jì)算值;D.設(shè)定功率偏差值，將發(fā)電機(jī)功率實(shí)測(cè)值與功率計(jì)算值的差值與所述功率偏差設(shè)定值比對(duì)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正功率偏差設(shè)定值，獲得功率偏差優(yōu)化值;設(shè)定槳距角偏差值，將葉片槳距角實(shí)測(cè)值與槳距角計(jì)算值的差值與槳距角偏差設(shè)定值比對(duì)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正槳距角偏差設(shè)定值，獲得槳距角偏差優(yōu)化值;E.分別比較機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功率及槳距角與根據(jù)所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣計(jì)算的功率及槳距角之間的偏差，當(dāng)偏差符合所述功率偏差優(yōu)化值及槳距角偏差優(yōu)化值，判斷葉片為結(jié)冰狀態(tài)。
[0024]其中，所述步驟A獲取的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙位置、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率數(shù)據(jù)是通過濾波處理后的數(shù)據(jù)。所述步驟B中還根據(jù)風(fēng)速判斷小風(fēng)狀態(tài)，剔除小風(fēng)環(huán)境下的各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。所述步驟C中所述風(fēng)速功率矩陣及風(fēng)速槳距角矩陣是通過對(duì)所述正常非結(jié)冰環(huán)境下的風(fēng)速、葉片槳距角及發(fā)電機(jī)功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練獲得的。所述步驟D中功率及槳距角偏差優(yōu)化值是通過對(duì)偏差大于設(shè)定值的無效點(diǎn)使用逼近算法來修正功率及槳距角偏差設(shè)定值，再通過多次迭代獲得的。
[0025]以上過程中，由于同時(shí)考慮了風(fēng)速與槳距角以及機(jī)組對(duì)風(fēng)關(guān)系等因素，利于更加準(zhǔn)確地探查機(jī)組狀態(tài)。并且，獲取風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速、功率、槳距角、溫濕度、偏航對(duì)風(fēng)等數(shù)據(jù)與葉片結(jié)冰關(guān)系，為葉片結(jié)冰檢測(cè)優(yōu)化工作提供數(shù)據(jù)支持。
[0026]此外，通過進(jìn)一步剔除小風(fēng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，本發(fā)明避免了小風(fēng)狀態(tài)下的功率波動(dòng)干擾，可區(qū)分功率波動(dòng)的真實(shí)原因，尤其是能夠準(zhǔn)確區(qū)分是由于小風(fēng)偏航過大引起的功率波動(dòng)還是葉片結(jié)冰引起功率波動(dòng)。
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