[發(fā)明專利]一種風電場載荷的長期評估方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510873111.8
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN106815771A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛揚;馬曉晶;王瑞明;付德義;邊偉;陳晨;李松迪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學研究院;國家電網(wǎng)公司;中電賽普檢驗認證（北京）有限公司;中電普瑞張北風電研究檢測有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種評估方法，具體涉及一種風電場載荷的長期評估方法。

背景技術(shù)

近年來我國風力發(fā)電發(fā)展勢頭迅猛，從2005年到2015年的十年間，全國風電裝機容量已經(jīng)從1.25GW迅速增長到124.71GW，躍居世界第一。風電機組是需要運行20年的發(fā)電設(shè)備，這種爆發(fā)式的增長就對風電機組的長期安全穩(wěn)定運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。風電機組的載荷是與安全直接相關(guān)的參數(shù)，近幾年出現(xiàn)的風電機組安全事故也大多是因為載荷超限引發(fā)的，因此長期對風電機組的載荷進行監(jiān)控可以有效避免事故的發(fā)生，保證風電機組的安全。

目前的實際情況是，風電機組只是在定型階段對樣機進行載荷的型式試驗，一般不對大批量安裝的風電機組進行載荷監(jiān)控。即使有個別風電場對載荷進行監(jiān)控，也只是針對個別機組進行測試，不會對風電場的全部風電機組的載荷進行監(jiān)控。這主要是因為載荷測試的投入很大，大規(guī)模開展需要的費用很高。因此，這就需要一種成本相對較小的方法對風電場的全部風電機組進行載荷監(jiān)控。

由于當前的制造商和風電場業(yè)主普遍都很重視風電機組的運行管理，風電場的SCADA系統(tǒng)積累了大量的歷史運行數(shù)據(jù)，如果能夠充分利用這些數(shù)據(jù)，可以挖掘出大量信息，極大地提升風電場的監(jiān)控水平。

申請?zhí)?01210436487.9和201010513594.8的專利均為風電機組載荷測試系統(tǒng)，未涉及風電場載荷評估的內(nèi)容。申請?zhí)?01310052643.6專利是用于風電機組載荷控制的系統(tǒng)和方法，未涉及載荷評估的內(nèi)容。申請?zhí)?01210580075.2是針對風電機組振動的監(jiān)測系統(tǒng)和方法方法，未涉及風電機組的疲勞載荷。201010134383.3是一種風電機組疲勞載荷監(jiān)測的系統(tǒng)，未涉及風電場載荷評估的內(nèi)容。201410360695.4是一種風電機組疲勞監(jiān)測的方法，不涉及到風電場疲勞的評估。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種風電場載荷的長期評估方法，結(jié)合風電機組測試數(shù)據(jù)和SCADA數(shù)據(jù)進行分析，大大降低了逐臺測試的成本和時間費用，并且保證了載荷評估的準確度，能夠?qū)︼L電場所有風電機組的疲勞累積情況進行評估，非常適合于運行中的風電場進行長期的載荷監(jiān)測，尤其是針對海上風電場。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種風電場載荷的長期評估方法，所述方法包括：

(1)選擇典型風電機組；

(2)對典型風電機組進行載荷測試，計算等效載荷；

(3)獲取與典型風電機組的測量數(shù)據(jù)同步的SCADA數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)按照典型風電機組的運行狀態(tài)分類；

(4)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論和方法，建立基于SCADA數(shù)據(jù)和載荷測試結(jié)果的模型；

(5)將典型風電機組的載荷模型應用于風電場內(nèi)其他風電機組，并結(jié)合SCADA數(shù)據(jù)，計算待評估風電機組的載荷。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中，典型風電機組的條件是：風電場的每個型號的風電機組選擇一臺，如果風電場有多個型號，則選擇多臺典型風電機組。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中計算等效載荷包括下述步驟：

2-1在典型風電機組上安裝應變片，測量風電機組的載荷；定義采樣率為50Hz，平均周期為10min；其中，

測量的載荷參數(shù)，包括葉根彎矩、主軸扭矩、主軸彎矩、塔頂彎矩和塔底彎矩；

2-2對載荷測試的10min時間序列進行雨流分析，獲得雨流分析結(jié)果，即Markov矩陣；

2-3將雨流分析結(jié)果規(guī)格化至1Hz；

2-4計算等效載荷，其表達式為：

式中：L_eq為等效載荷，R_i為第i級的載荷幅值，n_i為第i級的載荷循環(huán)次數(shù)，N_eq為等效載荷循環(huán)次數(shù)，m為材料S-N曲線的斜率。

優(yōu)選的，所述步驟(3)的分類方法具體包括：

3-1以10min為測量周期，采集典型風電機組與測試同步的SCADA數(shù)據(jù)，將載荷測試數(shù)據(jù)和SCADA數(shù)據(jù)合并；其中，

SCADA參數(shù)，包括風速、風向、功率、轉(zhuǎn)速、槳距角、偏航偏差和風電機組的運行狀態(tài)；

3-2對數(shù)據(jù)進行清洗，剔除無效數(shù)據(jù)；即僅保留風電機組在正常發(fā)電狀態(tài)的數(shù)據(jù)，剔除傳感器過載的數(shù)據(jù)；

3-3根據(jù)SCADA數(shù)據(jù)和載荷測試數(shù)據(jù)攜帶風電機組狀態(tài)標識進行分類，包括穩(wěn)定工況和瞬態(tài)工況；并在穩(wěn)定工況下，根據(jù)風向劃分數(shù)據(jù)的尾流情況。