[發明專利]塔架凈空實時監測系統及其方法

在審

• 申請號: 201811454598.6
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111255637A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 楊博宇;高洪禹;李新樂
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 曾世驍;王兆賡

本公開提供了一種塔架凈空實時監測系統及其方法。所述塔架凈空監測系統包括：圖像捕捉裝置，用于捕捉風力發電機組運行時的圖像，所述圖像包括葉片部分以及塔架部分；葉片位置處理裝置，用于確定捕捉的圖像是否為有效數據，以便將所述有效數據發送到核心算法處理裝置；核心算法處理裝置，用于使用所述有效數據來計算葉片的塔架凈空值。本公開能夠實時地監測塔架凈空以有效地避免葉片掃塔現象，使得風力發電機組安全運行。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，更具體地講，涉及一種用于實時地監測塔架凈空的系統以及方法。

背景技術

對于風力發電機組而言，一旦發生葉片掃塔，則需要更換葉片。單只葉片的成本為70萬元，同時由于在更換葉片期間會造成風力發電機組停機，若以停機20天計算，每天發電量損失1萬余，則更換葉片造成的發電量損失約20萬元，那么合計造成損失90萬元，故需要對風力發電機組上的塔架凈空進行監測，以避免葉片掃塔造成的損失。

現有的凈空檢測方法，絕大多數是采用在葉片上加裝距離傳感器的方式，然而這種加裝傳感器的方式會對葉片的氣動性能造成影響，從而影響風力發電機組的發電性能。同時，由于傳感器的成本較高，并不適合普及。因此，一種監測塔架凈空的替代方法有待提出。

發明內容

本發明的示例性實施例提供了一種塔架凈空監測系統及其方法，至少解決上述技術問題和上文未提及的其它技術問題，并且提供下述的有益效果。

本發明的一方面在于提供一種塔架凈空監測系統，所述塔架凈空監測系統可以包括：圖像捕捉裝置，用于捕捉風力發電機組葉片在運行過程中的圖像，所述圖像包括葉片部分和塔架部分；葉片位置處理裝置，用于確定捕捉的圖像是否為有效數據，以便將所述有效數據發送到核心算法處理裝置；核心算法處理裝置，用于使用所述有效數據來計算葉片的塔架凈空值，并將計算結果發送到風力發電機組的機組主控系統。

圖像捕捉裝置可以被安裝在風力發電機組的機艙底部或者塔架的頂端。

葉片位置處理裝置可以包括第一數據處理單元，其用于對針對葉片尖端的敏感區域進行監測，以確定葉片尖端是否移動到所述敏感區域。

葉片位置處理裝置還可以包括第一數據傳輸單元，其中，當葉片尖端移動到所述敏感區域時，第一數據處理單元可以將當前捕捉的圖像確定為有效數據并經由第一數據傳輸單元將該有效數據發送到核心算法處理裝置，當葉片尖端未移動到所述敏感區域時，第一數據處理單元可以將當前捕捉的圖像確定為無效數據。

第一數據處理單元可以將捕捉的圖像轉換為HSV格式的圖像，基于格式轉換后的圖像使用幀間差分法來確定葉片尖端是否移動到所述敏感區域。

圖像捕捉裝置和葉片位置處理裝置可以被集成安裝，核心算法處理裝置可以被單獨安裝。

核心算法處理裝置可以包括第二數據傳輸單元，其中，圖像捕捉裝置、第一數據傳輸單元與第二數據傳輸單元可以通過內部總線進行數據通信。

第二數據傳輸單元可以基于現場總線協議通過RS 485或者網線接口將計算結果實時地發送到機組主控系統。

核心算法處理裝置還可以包括選擇單元，其用于：當核心算法處理裝置無法獲得所述有效數據時，通過第二數據傳輸單元向風力發電機組的機組主控系統發送核心算法處理裝置的當前狀態信息，以使機組主控系統改變當前控制策略。

本發明的另一方面在于提供一種使用塔架凈空監測系統計算塔架凈空值的方法，所述方法可以包括：捕捉風力發電機組葉片在運行過程中的圖像；確定捕捉的圖像是否為有效數據；當捕捉的圖像確定為有效數據時，基于所述有效數據來計算葉片的塔架凈空值并將計算結果發送到風力發電機組的機組主控系統。