一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風力系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來風力發(fā)電機急速增長，風電對電網(wǎng)的影響越來越大，風場的湍流強度是影 響風力發(fā)電機風能利用和引起風力發(fā)電機振動的重要指標，在中等程度的湍流下，風力發(fā) 電機的葉片扭轉(zhuǎn)響應(yīng)最大，對風能的利用及對風機的影響最大;對于更大的端流強度值，將 對風機造成破壞性影響。風電場設(shè)計之初未完全考慮到高原山地，臺風氣候情況引起的湍 流等不利因素，可能存在風場實際出力與設(shè)計值偏差的問題，因此會導致在追求最高發(fā)電 量時，風力發(fā)電機發(fā)生故障與電網(wǎng)斷開，導致供電系統(tǒng)癱瘓。
[0003] 由于風場多建于偏遠山區(qū)，交通不便，再加上風力發(fā)電機的主體設(shè)備處于高空維 護困難，如果吊裝到底面維修代價過高，所以針對上述問題一般風電場都會配備風電在線 監(jiān)測系統(tǒng)來實時監(jiān)測風力發(fā)電機的狀況。但是現(xiàn)有的風電監(jiān)測在線系統(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，因此風力發(fā)電機仍然會發(fā)生穿越故障， 使得風力發(fā)電機組出現(xiàn)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例中提供了一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 的監(jiān)測系統(tǒng)沒有考慮湍流等外界因素從而導致風力發(fā)電機頻發(fā)故障的問題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：
[0006] -種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法，所述方法包括：
[0007] 獲取時間T內(nèi)的湍流強度數(shù)據(jù)；
[0008] 將所述湍流強度數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫；
[0009] 根據(jù)所述湍流強度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動響應(yīng)特性，將所述湍流的振動響應(yīng)特性與 風力發(fā)電機實際的振動特性進行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā) 電機實際的振動特性的相似度；
[0010] 根據(jù)所述相似度對風力發(fā)電機低穿能力進行分析，并給出預(yù)警。
[0011] 優(yōu)選地，所述獲取時間T內(nèi)的湍流強度數(shù)據(jù)，包括：
[0012] 采集時間τ內(nèi)的風速、并計算出平均風速值；
[0013] 根據(jù)所述平均風速值計算得出所述平均風速的標準偏差；
[0014] 獲得所述湍流強度數(shù)據(jù)。
[0015] 優(yōu)選地，所述根據(jù)湍流強度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動響應(yīng)特性，包括：
[0016] 獲取風力發(fā)電機電流、電壓數(shù)據(jù)，獲得風力發(fā)電機的實際功率輸出；
[0017] 根據(jù)所述實際功率輸出對所述湍流強度數(shù)據(jù)進行振動響應(yīng)計算；
[0018] 獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性。
[0019] 優(yōu)選地，將所述湍流的振動響應(yīng)特性與風力發(fā)電機實際的振動特性進行相關(guān)性處 理，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際的振動特性的相似度，包括：
[0020] 獲取所述風力發(fā)電機實際的振動特性；
[0021 ]將所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際振動特性進行相關(guān)性分析；
[0022]獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際振動特性的相似程度。
[0023]優(yōu)選地，所述根據(jù)相似度對風力發(fā)電機低穿能力進行分析，包括：
[0024]根據(jù)獲取的所述相似度，獲得在不同湍流強度下風機振動受力情況，分析不同的 湍流強度與風力發(fā)電機低壓穿越能力的關(guān)系。
[0025] 一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0026] 獲取模塊，用于獲取時間T內(nèi)的湍流強度數(shù)據(jù)；
[0027] 存儲模塊，用于存數(shù)所述湍流強度數(shù)據(jù)；
[0028] 處理模塊，用于根據(jù)所述湍流強度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動響應(yīng)特性，將所述湍流的 振動響應(yīng)特性與風力發(fā)電機實際的振動特性進行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特 性與所述風力發(fā)電機實際的振動特性的相似度；
[0029]分析預(yù)警模塊，用于根據(jù)所述相似度對風力發(fā)電機低穿能力進行分析，并給出預(yù) 警。
[0030] 優(yōu)選地，所述獲取模塊包括：
[0031] 采集單元，用于采集時間T內(nèi)的風速；
[0032] 計算單元，用于計算時間T內(nèi)的平均風速、并根據(jù)所述平均風速獲得湍流強度數(shù) 據(jù)。
[0033]優(yōu)選地，所述處理模塊包括：
[0034]獲取單元，用于獲取風力發(fā)電機電流、電壓數(shù)據(jù)、湍流的振動響應(yīng)特性和風力發(fā)電 機實際的振動特性；
[0035] 處理單元，用于將所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際振動特性進行 相關(guān)性分析，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際振動特性的相似程度。
[0036] 優(yōu)選地，所述獲取單元包括計算子單元，用于根據(jù)所述實際功率輸出對所述湍流 強度數(shù)據(jù)進行振動響應(yīng)計算。
[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度與風力發(fā)電機低壓穿越能力的關(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)明實施例提供的一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法及系 統(tǒng)，通過獲取時間T內(nèi)的湍流強度數(shù)據(jù)，將所述湍流強度數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫，根據(jù)所述湍流 強度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動響應(yīng)特性，將所述湍流的振動響應(yīng)特性與風力發(fā)電機實際的振動 特性進行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際的振動特性的 相似度，根據(jù)所述相似度對風力發(fā)電機低穿能力進行分析，并給出預(yù)警。本發(fā)明可以通過將 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機的低穿能力， 及時發(fā)現(xiàn)風電機組低穿失敗的原因，并會給出預(yù)警信息，可以有效的防止風力發(fā)電機發(fā)生 故障的問題。
【附圖說明】
[0041] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0042] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法的流程示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[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 施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本發(fā)明保護 的范圍。
[0045] 參見圖1，為本發(fā)明實施例提供的一種風力發(fā)電機在線監(jiān)測方法的流程示意圖，所 述方法包括：
[0046] S101，獲取時間T內(nèi)的湍流強度數(shù)據(jù)；
[0047] 通過湍流傳感器和設(shè)備在線采集時間T內(nèi)的風速、并計算出平均風速值，根據(jù)所述 平均風速值計算得出所述平均風速的標準偏差，獲得所述湍流強度數(shù)據(jù)。
[0048] 例如采集10分鐘內(nèi)的風速Vt，根據(jù)10內(nèi)的風速Vt計算平均風速V，然后獲得10分鐘 平均風速的標準偏差
和湍流強度
；等湍流信息，獲取湍流強度數(shù) 據(jù)。
[0049] S102，將所述湍流強度數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫；
[0050] 將S101中獲取的湍流強度數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時將獲得的風速、平均風速和 標準偏差一并進行存儲，方便后續(xù)隨時可以使用。
[0051] S103,根據(jù)所述湍流強度數(shù)據(jù)獲取湍流的振動響應(yīng)特性，將所述湍流的振動響應(yīng) 特性與風力發(fā)電機實際的振動特性進行相關(guān)性處理，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述 風力發(fā)電機實際的振動特性的相似度；
[0052]獲取風力發(fā)電機電流、電壓數(shù)據(jù)，獲得風力發(fā)電機的實際功率輸出，根據(jù)所述實際 功率輸出對所述湍流強度數(shù)據(jù)進行振動響應(yīng)計算，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性;獲取所 述風力發(fā)電機實際的振動特性，將所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際振動特 性進行相關(guān)性分析，獲得所述湍流的振動響應(yīng)特性與所述風力發(fā)電機實際振動特性的相似 程度。
[0053]除S101中采集湍流數(shù)據(jù)，還需要通過安裝在機艙內(nèi)外的多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)實時采 集風力發(fā)電機的視頻攝像信息，通過語音監(jiān)控實時采集機組的聲音信息，通過對齒輪箱、軸 系等旋轉(zhuǎn)設(shè)備獲取實時的機組振動數(shù)據(jù)，通過安裝在機艙內(nèi)外的溫度傳感器獲取實時的機 組溫度信息。通過機組的轉(zhuǎn)子側(cè)和定子側(cè)的電流互感器、電壓互感器獲取機組定子電壓U、 電流I。
[0054]計算得到的湍流強度信息It和風力發(fā)電機組的視頻攝像、振動、聲音、溫度、電氣 量等信號同時送入考慮湍流的風力發(fā)電機在線監(jiān)測系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)對信息進行存儲，利用 機組電流、電壓數(shù)據(jù)計算風力發(fā)電機實際功率輸出P=UI;對湍流信息進行振動響應(yīng)計算得
到的振動響應(yīng)特性與實測的風力發(fā)電機振動特性進行相關(guān)分析計算 其中信號X (t)為振動響應(yīng)計算得到的振動響應(yīng)特性和y (t)為風力發(fā)電機實測振動特性，只 需調(diào)整它們之間的時差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 不同湍流下風機振動受力情況;計算考慮湍流的風力發(fā)電機理論功率輸出，即修正后的理
論輸出功率信息
，其中vr額定風速，v為風速 風機的機械轉(zhuǎn)矩1=〇.50抓3^〇)(0，7)，0為空氣密度，1?為風電轉(zhuǎn)子半徑，0為槳