葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法、結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術，尤其涉及一種葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法、結(jié)冰狀態(tài)的 監(jiān)測方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著寒冷氣候地區(qū)風力發(fā)電場建設規(guī)模的不斷擴大，在該環(huán)境下工作的風電機組 的葉片很容易結(jié)冰，從而影響風電機組的發(fā)電效率，因此，如何對葉片結(jié)冰狀態(tài)進行監(jiān)測成 為急需解決的問題。
[0003] 通?？梢酝ㄟ^結(jié)冰氣候條件模擬的方式對風電機組當前的結(jié)冰狀態(tài)進行監(jiān)測，即 通過風電機組當前所處的地理位置和地理環(huán)境構(gòu)建造成風電機組結(jié)冰的氣候條件，然后， 通過構(gòu)建造成風電機組結(jié)冰的氣候條件與當前監(jiān)測的氣候條件進行對比，確定葉片結(jié)冰狀 ??τ O
[0004] 然而，通過上述方式確定的葉片結(jié)冰狀態(tài)的結(jié)果極大地依賴于測量數(shù)據(jù)的準確程 度，而且風電機組當前所處的地理位置的地形地貌會影響空氣的垂直運動，以及不同的地 形會使得云層底部高度、大氣液態(tài)水含量以及降雨等不同，從而很難通過上述方式準確的 確定出風電機組當前的結(jié)冰狀態(tài)，導致對風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法和葉片結(jié)冰狀態(tài) 的監(jiān)測方法，以及實現(xiàn)上述方法的相應裝置，從而提高對風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測精 度。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法。所述方法包 括：
[0007] 獲取多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)生成所有樣本數(shù)據(jù)的相 關系數(shù)矩陣；
[0008] 對所述相關系數(shù)矩陣進行因子分析，得到各樣本數(shù)據(jù)針對多個預設公共因子的貢 獻量的因子載荷矩陣作為風電機組葉片結(jié)冰模型，每個所述公共因子即為一個結(jié)冰類型。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測方法。所述方法 包括：
[0010] 獲取多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)；
[0011] 根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)以及各樣本數(shù)據(jù)在所述風電機組葉片結(jié)冰模型中針對多個預 設公共因子的貢獻量，得到當前風電機組葉片的結(jié)冰狀態(tài)，每個所述公共因子即為一個結(jié) 冰類型。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建裝置。所述裝置 包括：
[0013] 相關系數(shù)矩陣生成模塊，用于獲取多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述樣 本數(shù)據(jù)生成所有樣本數(shù)據(jù)的相關系數(shù)矩陣；
[0014] 結(jié)冰模型構(gòu)建模塊，用于對所述相關系數(shù)矩陣進行因子分析，得到各樣本數(shù)據(jù)針 對多個預設公共因子的貢獻量的因子載荷矩陣作為風電機組葉片結(jié)冰模型，每個所述公共 因子即為一個結(jié)冰類型。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測裝置。所述裝置 包括：
[0016] 樣本數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)；
[0017]結(jié)冰狀態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)以及各樣本數(shù)據(jù)在所述風電機組葉片 結(jié)冰模型中針對多個預設公共因子的貢獻量，得到當前風電機組葉片的結(jié)冰狀態(tài)，每個所 述公共因子即為一個結(jié)冰類型。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明實施例提供的葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法、結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測方法和裝 置，通過對多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)生成的相關系數(shù)矩陣進行因子分析，得到風電機 組葉片結(jié)冰模型，并基于該風電機組葉片結(jié)冰模型對風電機組當前所處的結(jié)冰狀態(tài)進行監(jiān) 測，確定當前葉片的結(jié)冰狀態(tài)，從而提高對風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測精度。
【附圖說明】
[0019] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例一的風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法的流程圖；
[0020] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例二的風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法的流程圖；
[0021] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例三的風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測方法的流程圖；
[0022] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例四的風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測方法的流程圖；
[0023] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例五的風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建裝置的一個邏輯 框圖；
[0024] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例五的風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建裝置的另一個邏 輯框圖；
[0025] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實施例六的風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測裝置的一個邏輯 框圖；
[0026] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實施例六的風電機組葉片結(jié)冰狀態(tài)的監(jiān)測裝置的另一個邏 輯框圖。
【具體實施方式】
[0027] 本方案的發(fā)明構(gòu)思是，通過對多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)生成的相關系數(shù)矩陣 進行因子分析，得到風電機組葉片結(jié)冰模型，并基于該風電機組葉片結(jié)冰模型對風電機組 當前所處的結(jié)冰狀態(tài)進行監(jiān)測，確定當前葉片的結(jié)冰狀態(tài)，從而提高對風電機組葉片結(jié)冰 狀態(tài)的監(jiān)測精度。
[0028] 下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0029] 實施例一
[0030] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例一的風電機組葉片結(jié)冰模型的構(gòu)建方法的流程圖。 通過包括如圖5所示的裝置執(zhí)行該方法。
[0031] 參照圖1，S110,獲取多種反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)，并根據(jù)該樣本數(shù)據(jù)生成所有 樣本數(shù)據(jù)的相關系數(shù)矩陣。
[0032] 其中，葉片的結(jié)冰狀態(tài)可以包括多種，例如氣象結(jié)冰和設備結(jié)冰等，氣象結(jié)冰可以 是指當前已達到了能夠結(jié)冰的條件而結(jié)冰的狀態(tài)，設備結(jié)冰可以是冰遺留在設備表面的狀 態(tài)，或者也可以是葉片結(jié)冰干擾了風電機組的正常運行的結(jié)冰狀態(tài)。
[0033] 具體地，由于風能資源較豐富的區(qū)域多是高原、山頂及山脊等，而這些區(qū)域通常溫 度較低、海拔較高且濕度較大，這樣的條件很容易造成風電機組的葉片結(jié)冰，進而引起風電 機組葉片過載、葉片冰載荷分布不均而影響風電機組的發(fā)電量，為此，可以對造成葉片結(jié)冰 的因素進行分析統(tǒng)計，得到相應的影響因素，例如，風電機組當前所處地域的環(huán)境因素(如 氣溫、風速和地理位置等因素)和風電機組自身因素（如葉片的材料、風電機組的額定功率 等）等。為了對上述影響因素做進一步地的分析，可以選擇一個具有代表性的風場進行試 驗，并可以在該風場中以抽樣的方式選取一定數(shù)量的風電機組作為試驗對象?？梢詾樵斐?風電機組葉片結(jié)冰的所有影響因素分別設置相應的傳感器，并將傳感器安裝在風電機組的 相應位置，例如，可以在風電機組的葉片上安裝貼片式拉力傳感器、溫度傳感器和/或振動 傳感器等直接貼到風電機組的葉片上，也可以將不同的傳感器安裝在風電機組的不同位 置，各個傳感器的實際安裝位置可以根據(jù)實際情況進行設定。這樣，可以通過傳感器實時采 集相應影響因素的測量數(shù)值(即樣本數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值），具體地，傳感器安裝后，可以通過預定 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制相應的傳感器采集相應的數(shù)據(jù)，并通過有線或無線通信的方式將該數(shù)據(jù) 發(fā)送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以將該數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)存儲在預定的存儲設備 中，例如，可以在風電機組的機頭預定位置處安裝溫度傳感器，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制該溫 度傳感器實時采集風電機組當前所處的環(huán)境溫度，并將該環(huán)境溫度的數(shù)值發(fā)送給數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)作為樣本數(shù)據(jù)進行存儲。這樣，通過每一個影響因素對應的傳感器所采集到的數(shù)據(jù)得 到能夠反映結(jié)冰狀態(tài)的樣本數(shù)據(jù)。
[0034] 然而，在對上述得到的多種樣本數(shù)據(jù)進行分析的過程中，為了確定其中的任意兩 種樣本數(shù)據(jù)之間是否相關，其相關程度如何，可以對任意兩種樣本數(shù)據(jù)進行相關性計算，具 體地，可以設置相應的相關函數(shù)，其中，相關函數(shù)可以是用于描述兩個信號或數(shù)據(jù)(信號或 數(shù)據(jù)可以是隨機的，也可以是確定的）在某時刻或某時間段內(nèi)的相關程度。另外，需要說明 的是，相關函數(shù)可以包括自相關函數(shù)和互相關函數(shù)，本實施例中設置的相關函數(shù)可以是互 相關函數(shù)。然后，可以從多種樣本數(shù)據(jù)中任選兩種樣本數(shù)據(jù)，將該兩種樣本數(shù)據(jù)輸入到設置 的相關函數(shù)中進行相關性計算，得到該兩種樣本數(shù)據(jù)之間的相關系數(shù)，通過上述方式，可以 計算得到多種樣本數(shù)據(jù)中任意兩種樣本數(shù)據(jù)之間的相關系數(shù)，最后，可以基于任意兩種樣 本數(shù)據(jù)之間的相關系數(shù)構(gòu)造所有樣本數(shù)據(jù)的相關系數(shù)矩陣。
[0035]需要說明的是，任意兩種樣本數(shù)據(jù)之間的相關系數(shù)的數(shù)值可以大于或等于0,如果 相關系數(shù)的數(shù)值為〇，則表示該兩種樣本數(shù)據(jù)之間毫無相關性，如果相關系數(shù)的數(shù)值大于〇， 則兩種樣本數(shù)據(jù)之間的相關性會根據(jù)該數(shù)值的大小而不同。另外，為了提高數(shù)據(jù)的處理效 率，還可以將任選的兩種樣本數(shù)據(jù)輸入到相關軟件(如Matlab軟件等）中進行計算得到兩種 樣本數(shù)據(jù)之間的相關系數(shù)。
[0036] S120,對該相關系數(shù)矩陣進行因子分析，得到各樣本數(shù)據(jù)針對多個預設公共因子 的貢獻量的因子載荷矩陣作為風電機組葉片結(jié)冰模型，每個公共因子即為一個結(jié)冰類型。
[0037] 其中，因子分析可以是一種從變量群組中提取共性因子的統(tǒng)計技術。因子分析的 方法可以包括多種，例如重心法、最大似然解、最小平方法和阿爾發(fā)抽因法等。結(jié)冰類型可 以包括多種，例如凍霧覆冰和降雨型結(jié)冰等，其中，凍霧覆冰還可以包括霧凇冰和釉結(jié)冰 等，降雨型結(jié)冰還可以包括凍雨、小雨和濕潤的雪等。公共因子可以是通過因子分析從變量 群組中提取的共性因子。貢獻量可以用于表示樣本數(shù)據(jù)對公共因子的貢獻程度，也可以通 過權(quán)重的方式表示。
[0038] 具體地，可以從多種因子分析的方法中選擇一種方法對