[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂的預(yù)警方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN110414022B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俠惠芳;劉健;田元興
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆金風(fēng)科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/08
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 曾世驍;張云珠

本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂的預(yù)警方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實際運行數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的實際運行數(shù)據(jù)計算與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂相關(guān)的預(yù)警衍生變量；分別對獲取的實際運行數(shù)據(jù)和計算的預(yù)警衍生變量進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；基于預(yù)處理后的實際運行數(shù)據(jù)和預(yù)警衍生變量構(gòu)建預(yù)警模型，并根據(jù)構(gòu)建的預(yù)警模型對葉片開裂進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明能夠克服了部分兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組葉片開裂而變槳電機(jī)傳感器檢測的溫度變化不明顯的問題，提供葉片運行的實時在線監(jiān)測和提前預(yù)警，為葉片的可靠穩(wěn)定提供了保證。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂的預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(以下簡稱“機(jī)組”)的三支葉片外表由于天氣、環(huán)境以及自身材質(zhì)等因素，在運行一段時間后有可能會產(chǎn)生裂紋，造成葉片開裂、斷裂的情況。其中，葉片斷裂多發(fā)生在葉片根部和葉片中部，呈折斷形式，葉片開裂多發(fā)生在葉尖和葉片中部前緣處，呈縱向分離張口形式。葉片的開裂和斷裂對機(jī)組運行將造成重大損傷，因此，預(yù)警技術(shù)的研究和探索是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組行業(yè)的一項核心技術(shù)。葉輪變槳系統(tǒng)的主要組成為導(dǎo)流罩、變槳軸承、變槳控制柜、變槳電機(jī)、輪轂和變槳齒形帶等，其中，輪轂的運行原理是葉片吸收風(fēng)能，帶動輪轂轉(zhuǎn)動，葉片運行中如果有裂紋，機(jī)組的葉輪不平衡載荷增加，對應(yīng)的變槳電機(jī)就需要更大轉(zhuǎn)矩電流來驅(qū)動葉片變槳動作，因此，將不可測的葉片開裂、斷裂特性映射到可測量的變槳電機(jī)扭矩上，變槳電機(jī)運行扭矩越大，變槳電機(jī)的溫度變化越劇烈。

目前對于機(jī)組的葉片外表探測技術(shù)主要有人工探測、無人機(jī)探測和大數(shù)據(jù)在線預(yù)警探測等方法。其中，通過大數(shù)據(jù)在線預(yù)警探測方法對葉片外表進(jìn)行檢測主要是基于載荷的變化，將檢測機(jī)組的載荷變化對比正常運行機(jī)組的載荷變化，若檢測機(jī)組的葉片載荷越大，則表明葉片有裂紋的概率越大。大數(shù)據(jù)在線預(yù)警探測方法對比人工監(jiān)測和無人機(jī)圖像識別，具有更加簡潔、穩(wěn)定、安全和節(jié)約經(jīng)濟(jì)價值的效果，但部分兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂時變槳電機(jī)的傳感器檢測溫度變化并不明顯，因此，不能進(jìn)行提前或者及時的故障預(yù)警，便造成了部分兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片開裂，導(dǎo)致機(jī)組運行故障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂的預(yù)警方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的一方面提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂的預(yù)警方法，所述方法包括以下步驟：獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實際運行數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的實際運行數(shù)據(jù)計算與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂相關(guān)的預(yù)警衍生變量；分別對獲取的實際運行數(shù)據(jù)和計算的預(yù)警衍生變量進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；基于預(yù)處理后的實際運行數(shù)據(jù)和預(yù)警衍生變量構(gòu)建預(yù)警模型，并根據(jù)構(gòu)建的預(yù)警模型對葉片開裂進(jìn)行預(yù)警。

優(yōu)選地，所述實際運行數(shù)據(jù)包括實際運行數(shù)據(jù)的獲取時間、變槳電機(jī)的溫度和葉片的槳距角。

優(yōu)選地，所述根據(jù)獲取的實際運行數(shù)據(jù)計算與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片開裂相關(guān)的預(yù)警衍生變量的步驟包括：計算所述實際運行數(shù)據(jù)的獲取時間的時間差，其中，所述時間差為獲取時間中相鄰時間的后一時間減去前一時間；根據(jù)所述時間差對應(yīng)地計算出變槳電機(jī)的溫度差和槳距角差；根據(jù)變槳電機(jī)的溫度差和時間差計算變槳電機(jī)的溫度變化率。

優(yōu)選地，所述分別對獲取的實際運行數(shù)據(jù)和計算的預(yù)警衍生變量進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的步驟包括：去除所述實際運行數(shù)據(jù)中的缺失值和空值；去除所述實際運行數(shù)據(jù)和所述預(yù)警衍生變量中的誤差數(shù)據(jù)，其中，所述誤差數(shù)據(jù)包括變槳電機(jī)的溫度大于等于150℃的數(shù)據(jù)和槳距角差大于50°的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述基于預(yù)處理后的實際運行數(shù)據(jù)和預(yù)警衍生變量構(gòu)建預(yù)警模型并根據(jù)構(gòu)建的預(yù)警模型對葉片開裂進(jìn)行預(yù)警的步驟包括：根據(jù)變槳電機(jī)的溫度變化率構(gòu)建預(yù)警模型；根據(jù)構(gòu)建的預(yù)警模型求取用于預(yù)警的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的溫度變化率占比值，并當(dāng)溫度變化率占比值大于等于用于觸發(fā)葉片開裂的警報值G時觸發(fā)警報，其中，所述溫度變化率占比值為滿足特定條件的溫度變化率的數(shù)量占變槳電機(jī)的溫度變化率的總量的比值。