[發(fā)明專利]風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011269371.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112629838B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃力;代朝陽;劉鋼;劉鵬;謝黃海;石青松;廖梓榕
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01S13/88
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

一種風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測方法，根據(jù)實際被檢測風(fēng)電機(jī)葉片建立風(fēng)電機(jī)葉片模型；確定求解風(fēng)電機(jī)葉片后向散射電場的采樣點數(shù)；求解風(fēng)電機(jī)葉片的后向散射電場；根據(jù)風(fēng)電機(jī)葉片的后向散射電場得到風(fēng)電機(jī)葉片雷達(dá)回波信號；根據(jù)風(fēng)電機(jī)葉片雷達(dá)回波信號進(jìn)行短時傅里葉變換，獲取風(fēng)電機(jī)葉片雷達(dá)回波信號的時頻圖；用雷達(dá)實時監(jiān)測實際運行的風(fēng)電機(jī)葉片，獲取被監(jiān)測風(fēng)電機(jī)葉片的雷達(dá)回波；并對獲取的被監(jiān)測風(fēng)電機(jī)葉片的雷達(dá)回波信號進(jìn)行短時傅里葉變換，得到被監(jiān)測風(fēng)電機(jī)葉片雷達(dá)回波信號的時頻圖；所得的風(fēng)電機(jī)雷達(dá)回波信號的時頻圖進(jìn)行對比，判斷風(fēng)電機(jī)葉片是否發(fā)生故障。本發(fā)明解決風(fēng)電機(jī)在運行過程中無法實時精準(zhǔn)獲取風(fēng)電機(jī)葉片運行狀態(tài)的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

隨著“以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以輸送清潔能源為主導(dǎo)，全球互聯(lián)泛在的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”為目標(biāo)的國家能源互聯(lián)網(wǎng)工程啟動，作為我國能源戰(zhàn)略的基礎(chǔ)，同時也是清潔可再生能源的重要組成部分，風(fēng)電能源的開發(fā)和利用越來越受到國家的重視。我國各地風(fēng)能資源豐富區(qū)域陸續(xù)出現(xiàn)大量已建成或正規(guī)劃建設(shè)中的大、中型風(fēng)電場項目，2017年投產(chǎn)風(fēng)電達(dá)到1503萬kW，累計并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)1.64億kW。

隨著各大、中型風(fēng)電場的興建，投入使用的風(fēng)電機(jī)數(shù)量增長十分迅速，實時獲取風(fēng)電機(jī)葉片的運行狀態(tài)十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測方法，解決風(fēng)電機(jī)在運行過程中無法實時精準(zhǔn)獲取風(fēng)電機(jī)葉片運行狀態(tài)的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測方法，以下步驟：

步驟一：根據(jù)實際被監(jiān)測風(fēng)電機(jī)葉片建立風(fēng)電機(jī)葉片模型；

本發(fā)明提出的一種風(fēng)電機(jī)葉片故障監(jiān)測方法需獲得被監(jiān)測風(fēng)電機(jī)在正常運行時雷達(dá)回波的微多普勒特征，因此需根據(jù)實際被監(jiān)測風(fēng)電機(jī)建立風(fēng)電機(jī)模型，用于獲取風(fēng)電機(jī)葉片在正常運行狀態(tài)時的微多普勒特征。

步驟二：根據(jù)“Nyquist采樣定理”確定求解風(fēng)電機(jī)葉片后向散射電場的采樣點數(shù)。

“Nyquist采樣定理”要求采樣頻率f_c滿足f_c＞2f_dmax，f_dmax是風(fēng)電機(jī)葉片運行過程中產(chǎn)生的最大多普勒頻率，f_dmax＝2fωR/c；ω是風(fēng)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)的角速度；R是風(fēng)電機(jī)葉片長度。當(dāng)采樣頻率f_c確定時，則相應(yīng)的一個周期內(nèi)求解風(fēng)電機(jī)葉片后向散射電場的采樣點數(shù)為360f_c/ω。

步驟三：利用物理光學(xué)法(PO)與矩量法(MOM)構(gòu)成的混合算法求解風(fēng)電機(jī)葉片的后向散射電場。

該混合算法采用三角面元對風(fēng)電機(jī)葉片進(jìn)行離散，在風(fēng)電機(jī)葉片正面和機(jī)艙正面等PO區(qū)，利用物理光學(xué)法(PO)將雷達(dá)信號在風(fēng)電機(jī)葉片表面的三角面元產(chǎn)生的感應(yīng)電流作為二次散射源代替風(fēng)電機(jī)葉片本身，然后對表面感應(yīng)電流進(jìn)行積分來計算風(fēng)電機(jī)葉片的散射電場；在葉片背面、機(jī)艙背面、風(fēng)電機(jī)葉片表面不連續(xù)處以及一些復(fù)雜的邊緣部分等MOM區(qū)，建立矩陣方程求解出MOM區(qū)的感應(yīng)電流，進(jìn)而求得MOM區(qū)的散射電場。最后通過矢量疊加就可得到風(fēng)電機(jī)葉片的散射電場。求解出風(fēng)電機(jī)葉片在某一固定姿態(tài)的散射電場后結(jié)合準(zhǔn)靜態(tài)法即可得到風(fēng)電機(jī)葉片動態(tài)的散射電場。

步驟四：根據(jù)求解出的風(fēng)電機(jī)葉片的后向散射電場得到風(fēng)電機(jī)葉片雷達(dá)回波信號；