[發明專利]定位風力渦輪機處的雷擊

在審

• 申請號: 201710356740.2
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107401485A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: J.紐溫休曾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D80/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 申屠偉進,劉春元

技術領域

本發明涉及方法、雷電檢測系統、風力渦輪機和風電場。此外，提出相應的計算機程序產品和計算機可讀介質。

背景技術

風力渦輪機及其通常在露天區域中的位置的不斷增加的高度使得它們完全暴露于直接雷擊。風力渦輪機在其壽命期間經歷大量雷擊，大多數是針對轉子葉片。雷電流可以導致對葉片結構材料的嚴重損害，并且牽涉修復比如例如材料、勞動和停機時間的相當大的成本。因此，一般在風力渦輪機的周圍環境中的雷電檢測和葉片的雷電保護是非常重要的問題。

US 7,468,505B2涉及一種雷電檢測系統，其包括配置成接收雷擊并且發射雷電感應電流的導體。該系統還包括配置成從雷電感應電流檢測多個雷電參數的光纖電流傳感器。通過應用多個光纖傳感器，該系統可以被配置成測量雷電的影響的局部化。

實現這樣的多個傳感器確實牽涉附加的硬件和軟件并且因而牽涉附加的成本。

發明內容

一個目的是克服這樣的缺點并且特別地提供一種針對風力渦輪機的雷擊檢測器和定位器的改進的方案。

該問題根據獨立權利要求的特征來解決。另外的實施例由從屬權利要求產生。

為了克服該問題，提供了一種用于定位風力渦輪機處的雷擊的方法，包括以下步驟，

– 檢測雷擊，

– 基于由雷擊導致的聲音的測量而導出雷擊的位置。

雷電或雷擊的現象通過隨后是聲學聲音（還稱為“雷”）的閃電來表征，所述聲學聲音和閃電二者都是電學放電的成果，從而生成光和聲音。由此，閃電（通過“光”表征）的出現或檢測到和雷的出現（通過“聲音”表征）之間的時間特定延遲是物理學中的公知現象，其作為所提出的解決方案的基礎。

在第一步驟中，確定雷電，即指示雷擊的閃電的存在或出現，并且將所述雷電用作觸發物。若干方法或傳感器可用于檢測閃電，如以下進一步解釋的。

在第二步驟中，由所檢測到的閃電觸發，發起聲音測量，例如通過激活包括時間測量的特定聲音測量傳感器。作為示例，聲音測量可以包括聲音比如雷在定義位置處的到達的確定。進一步地，確定時間信息（表示例如時間戳），其表示當聲音到達定義位置時的時間。聲音可以由聲波來表示，所述聲波典型地以聲速從其起始點（比如例如其中所檢測到的閃電擊中或影響風力渦輪機的結構的位置）開始行進。

作為示例，聲波在定義位置處的到達（連同時間信息）可以通過使用安裝在該位置處的麥克風或加速度計（其是敏感的以用于檢測“沖擊波”）來確定。

知曉聲波在預定義的或特定位置處的到達（例如，通過所確定的時間信息來表示）允許確定由聲音或聲波需要以從其起始點行進到特定位置的持續時間。基于此，對定義位置與聲音起始點之間的距離的估計是可能的。

使用例如多個（即兩個或更多）這樣的定義位置以用于確定聲音的到達并且因而知曉聲音的起始點與定義位置之間的多個所估計的距離允許地理方向在定義坐標系（其通過所述多個位置定義）內的確定，并且因而實現聲音的起始點的局部化，即其中雷擊擊中風力渦輪機的結構的位置的確定。作為示例，這樣的位置可以是特定轉子葉片處的特定位置。

因此，所提出的解決方案的一個另外的輸出可能是，風力渦輪機的結構未被所檢測到的雷擊擊中。在該情形中，所提出的解決方案的一個另外的輸出將是其中雷擊擊中風力渦輪機旁邊的物體的定位或位置的確定，所述物體可能是例如在風電場中近處的另一風力渦輪機或者附近的樹或建筑物。

作為優點，通過使用簡單的，即不復雜的技術，用于定位雷擊的所提出的解決方案可以針對低量的金錢實現，并且因而以經濟的方式實現。

裝置，比如例如用于檢測雷電或用于測量聲音的傳感器可以安裝在風力渦輪機的部件上。應當指出的是，那些裝置不一定必須是風力渦輪機的部分。可替換地，那些裝置還可以安裝在風力渦輪機旁邊，比如例如在風力渦輪機旁邊的分離部件/元件處，或者在附近的另外的風力渦輪機處。作為優點，用于執行所提出的解決方案的必要裝置可以被多個風力渦輪機共享并且因而允許進一步的成本節省。

在實施例中，雷擊基于至少一個所確定的雷電參數來檢測。

在另一實施例中，所述至少一個雷電參數包括以下中的至少一個

– 亮度，

– 感應磁場。

亮度可以通過使用光敏傳感器來確定，所述光敏傳感器對定義亮度水平是敏感的。高亮度水平或閾值對于閃電的正確檢測而言可能是必要的。

感應磁場可以通過已安裝的拾波線圈來確定。

將閃電的正性檢測用作用于例如通過激活特定聲音和時間測量傳感器來發起聲音測量的觸發物。