一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)急速增長(zhǎng)，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響越來(lái)越大，風(fēng)場(chǎng)的湍流強(qiáng)度是影 響風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能利用和引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)的重要指標(biāo)，在中等程度的湍流下，風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的葉片扭轉(zhuǎn)響應(yīng)最大，對(duì)風(fēng)能的利用及對(duì)風(fēng)機(jī)的影響最大;對(duì)于更大的端流強(qiáng)度值，將 對(duì)風(fēng)機(jī)造成破壞性影響。風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)之初未完全考慮到高原山地，臺(tái)風(fēng)氣候情況引起的湍 流等不利因素，可能存在風(fēng)場(chǎng)實(shí)際出力與設(shè)計(jì)值偏差的問(wèn)題，因此會(huì)導(dǎo)致在追求最高發(fā)電 量時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生故障與電網(wǎng)斷開，導(dǎo)致供電系統(tǒng)癱瘓。
[0003] 由于風(fēng)場(chǎng)多建于偏遠(yuǎn)山區(qū)，交通不便，再加上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主體設(shè)備處于高空維 護(hù)困難，如果吊裝到底面維修代價(jià)過(guò)高，所以針對(duì)上述問(wèn)題一般風(fēng)電場(chǎng)都會(huì)配備風(fēng)電在線 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀況。但是現(xiàn)有的風(fēng)電監(jiān)測(cè)在線系統(tǒng)主要采用的是油液 分析、熱成像分析、目視檢查和傳感器自我診斷等技術(shù)，這些基本都是關(guān)注設(shè)備各部分自身 的故障率，沒有考慮到湍流等外界環(huán)境因素的影響，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍然會(huì)發(fā)生穿越故障， 使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沒有考慮湍流等外界因素從而導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)頻發(fā)故障的問(wèn)題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：
[0006] -種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括：
[0007] 獲取時(shí)間T內(nèi)的湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0008] 將所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0009] 根據(jù)所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性，將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與 風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性進(jìn)行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā) 電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性的相似度；
[0010] 根據(jù)所述相似度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)低穿能力進(jìn)行分析，并給出預(yù)警。
[0011] 優(yōu)選地，所述獲取時(shí)間T內(nèi)的湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)，包括：
[0012] 采集時(shí)間τ內(nèi)的風(fēng)速、并計(jì)算出平均風(fēng)速值；
[0013] 根據(jù)所述平均風(fēng)速值計(jì)算得出所述平均風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差；
[0014] 獲得所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
[0015] 優(yōu)選地，所述根據(jù)湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性，包括：
[0016] 獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流、電壓數(shù)據(jù)，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率輸出；
[0017] 根據(jù)所述實(shí)際功率輸出對(duì)所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算；
[0018] 獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性。
[0019] 優(yōu)選地，將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性進(jìn)行相關(guān)性處 理，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性的相似度，包括：
[0020] 獲取所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性；
[0021 ]將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際振動(dòng)特性進(jìn)行相關(guān)性分析；
[0022]獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際振動(dòng)特性的相似程度。
[0023]優(yōu)選地，所述根據(jù)相似度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)低穿能力進(jìn)行分析，包括：
[0024]根據(jù)獲取的所述相似度，獲得在不同湍流強(qiáng)度下風(fēng)機(jī)振動(dòng)受力情況，分析不同的 湍流強(qiáng)度與風(fēng)力發(fā)電機(jī)低壓穿越能力的關(guān)系。
[0025] 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0026] 獲取模塊，用于獲取時(shí)間T內(nèi)的湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0027] 存儲(chǔ)模塊，用于存數(shù)所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0028] 處理模塊，用于根據(jù)所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性，將所述湍流的 振動(dòng)響應(yīng)特性與風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性進(jìn)行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特 性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性的相似度；
[0029]分析預(yù)警模塊，用于根據(jù)所述相似度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)低穿能力進(jìn)行分析，并給出預(yù) 警。
[0030] 優(yōu)選地，所述獲取模塊包括：
[0031] 采集單元，用于采集時(shí)間T內(nèi)的風(fēng)速；
[0032] 計(jì)算單元，用于計(jì)算時(shí)間T內(nèi)的平均風(fēng)速、并根據(jù)所述平均風(fēng)速獲得湍流強(qiáng)度數(shù) 據(jù)。
[0033]優(yōu)選地，所述處理模塊包括：
[0034]獲取單元，用于獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流、電壓數(shù)據(jù)、湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性和風(fēng)力發(fā)電 機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性；
[0035] 處理單元，用于將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際振動(dòng)特性進(jìn)行 相關(guān)性分析，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際振動(dòng)特性的相似程度。
[0036] 優(yōu)選地，所述獲取單元包括計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述實(shí)際功率輸出對(duì)所述湍流 強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算。
[0037]優(yōu)選地，所述分析預(yù)警模塊包括：
[0038]分析單元，用于分析不同的湍流強(qiáng)度與風(fēng)力發(fā)電機(jī)低壓穿越能力的關(guān)系；
[0039] 預(yù)警單元，用于發(fā)出預(yù)警信息，提示工作人員。
[0040] 由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法及系 統(tǒng)，通過(guò)獲取時(shí)間T內(nèi)的湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)，將所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)所述湍流 強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性，將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng) 特性進(jìn)行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性的 相似度，根據(jù)所述相似度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)低穿能力進(jìn)行分析，并給出預(yù)警。本發(fā)明可以通過(guò)將 獲取的不同情況下的湍流數(shù)據(jù)，根據(jù)分析處理，可以分析不同湍流條件下風(fēng)機(jī)的低穿能力， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組低穿失敗的原因，并會(huì)給出預(yù)警信息，可以有效的防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生 故障的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0042] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法的流程示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0045] 參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法的流程示意圖，所 述方法包括：
[0046] S101，獲取時(shí)間T內(nèi)的湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0047] 通過(guò)湍流傳感器和設(shè)備在線采集時(shí)間T內(nèi)的風(fēng)速、并計(jì)算出平均風(fēng)速值，根據(jù)所述 平均風(fēng)速值計(jì)算得出所述平均風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差，獲得所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
[0048] 例如采集10分鐘內(nèi)的風(fēng)速Vt，根據(jù)10內(nèi)的風(fēng)速Vt計(jì)算平均風(fēng)速V，然后獲得10分鐘 平均風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差
和湍流強(qiáng)度
；等湍流信息，獲取湍流強(qiáng)度數(shù) 據(jù)。
[0049] S102，將所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0050] 將S101中獲取的湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將獲得的風(fēng)速、平均風(fēng)速和 標(biāo)準(zhǔn)偏差一并進(jìn)行存儲(chǔ)，方便后續(xù)隨時(shí)可以使用。
[0051] S103,根據(jù)所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性，將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng) 特性與風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性進(jìn)行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述 風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性的相似度；
[0052]獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流、電壓數(shù)據(jù)，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率輸出，根據(jù)所述實(shí)際 功率輸出對(duì)所述湍流強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性;獲取所 述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)特性，將所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際振動(dòng)特 性進(jìn)行相關(guān)性分析，獲得所述湍流的振動(dòng)響應(yīng)特性與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際振動(dòng)特性的相似 程度。
[0053]除S101中采集湍流數(shù)據(jù)，還需要通過(guò)安裝在機(jī)艙內(nèi)外的多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采 集風(fēng)力發(fā)電機(jī)的視頻攝像信息，通過(guò)語(yǔ)音監(jiān)控實(shí)時(shí)采集機(jī)組的聲音信息，通過(guò)對(duì)齒輪箱、軸 系等旋轉(zhuǎn)設(shè)備獲取實(shí)時(shí)的機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)安裝在機(jī)艙內(nèi)外的溫度傳感器獲取實(shí)時(shí)的機(jī) 組溫度信息。通過(guò)機(jī)組的轉(zhuǎn)子側(cè)和定子側(cè)的電流互感器、電壓互感器獲取機(jī)組定子電壓U、 電流I。
[0054]計(jì)算得到的湍流強(qiáng)度信息It和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的視頻攝像、振動(dòng)、聲音、溫度、電氣 量等信號(hào)同時(shí)送入考慮湍流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，利用 機(jī)組電流、電壓數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際功率輸出P=UI;對(duì)湍流信息進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算得
到的振動(dòng)響應(yīng)特性與實(shí)測(cè)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)特性進(jìn)行相關(guān)分析計(jì)算 其中信號(hào)X (t)為振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算得到的振動(dòng)響應(yīng)特性和y (t)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)測(cè)振動(dòng)特性，只 需調(diào)整它們之間的時(shí)差τ，就可以求得Rxy(T)的最大值，從而了解它們之間的相似程度，獲得 不同湍流下風(fēng)機(jī)振動(dòng)受力情況;計(jì)算考慮湍流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)理論功率輸出，即修正后的理
論輸出功率信息
，其中vr額定風(fēng)速，v為風(fēng)速 風(fēng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩1=〇.50抓3^〇)(0，7)，0為空氣密度，1?為風(fēng)電轉(zhuǎn)子半徑，0為槳