[發明專利]一種風電機組葉片結冰檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 202110228954.8
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113007041A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 牛成;關中杰;劉翠翠;劉南南;李剛強;劉建爽
• 申請（專利權）人: 山東中車風電有限公司
• 主分類號: F03D80/40
• 分類號: F03D80/40;F03D7/02;F03D7/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

1.一種風電機組葉片結冰檢測系統，其特征在于，包括：

風速獲取單元，用于根據風電機組的運行數據獲得真實風速；

葉片結冰檢測單元，包括發電性能檢測模塊和葉片模態檢測模塊，發電性能檢測模塊用于獲取風電機組的預測功率并比較預測功率值與實際功率值，以用于判斷發電性能是否降低，葉片模態檢測模塊用于對葉片的模態進行檢測，通過葉片結冰檢測單元用于判斷風電機組是否出現葉片結冰情況；

安全判斷單元，與發電性能檢測模塊、葉片模態檢測模塊分別單獨連接，并與風電機組的控制單元連接。

2.根據權利要求1所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，其特征在于，所述發電性能檢測模塊通過對風電機組進行分類，選擇同一類中風電機組正常運行數據進行模型訓練，獲得風電機組健康發電模型，將風電機組運行數據輸入風電機組健康發電模型中，獲得風電機組的所述預測功率。

3.根據權利要求2所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，其特征在于，以風速、槳距角、偏航誤差、發電機轉速作為模型輸入，發電機功率為模型輸出，構建所述風電機組健康發電模型；

風速為風速獲取單元獲得的真實風速。

4.根據權利要求1所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，其特征在于，所述葉片模態檢測模塊通過檢測風輪質量平衡問題來對葉片模態進行檢測；

葉片模態檢測模塊對發電機轉速、槳距角以及塔架加速度信號進行頻譜分析，查看頻譜信號中是否存在風輪信號的高點，以判斷發電機組葉片是否出現結冰情況。

5.根據權利要求1所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，其特征在于，所述風速獲取單元根據風電機組的運行數據，通過卡爾曼濾波器獲得真實風速。

6.一種風電機組葉片結冰檢測方法，其特征在于，包括如下內容：

風速獲取單元根據風電機組的運行數據獲得真實風速；

發電性能檢測模塊獲取風電機組的預測功率，并比較預測功率值與實際功率值，以用于判斷發電性能是否降低；

當安全判斷單元接收到發電性能檢測模塊判定為發電性能降低的信號后，安全判斷單元控制葉片模態檢測模塊檢測風輪質量平衡問題，若檢測到風輪質量出現不平衡問題，則由安全判斷單元控制發電機停機。

7.根據權利要求6所述的一種風電機組葉片結冰檢測方法，其特征在于，所述風速獲取單元根據風電機組的運行數據獲得真實風速，包括如下內容：

通過初始風速計算葉尖速比，根據葉尖速比、槳距角和補償系數來插值得到需要的風能利用系數值，得到風能利用系數值后計算風速的氣動功率和氣動轉矩，進一步得到風輪加速度；

由獲得的風輪加速度和卡爾曼濾波器得到一輪迭代后的真實風速；

通過不斷迭代來獲得需要的真實風速。

8.根據權利要求6所述的一種風電機組葉片結冰檢測方法，其特征在于，所述發電性能檢測模塊用于判斷發電性能是否降低，包括如下內容：

對發電機組進行分類；

選擇同一類風電機組的正常運行數據進行模型訓練，以風速、槳距角、偏航誤差、發電機轉速作為模型輸入，發電機功率為模型輸出，獲得風電機組的健康發電模型；

將風電機組正常運行數據輸入風電機組的健康發電模型中，獲得風電機組的預測功率，對預測功率和實際功率進行殘差分析，獲取風電機組正常運行狀態下的風電機組功率殘差分布，根據功率殘差分布設置合適的檢測閾值；

通過風電機組的預測功率與實際功率差值，該差值與檢測閾值進行對比，若差值超過檢測閾值，則判斷為發電機性能降低，并將發電機性能降低的信號發送至安全判斷單元。

9.根據權利要求6所述的一種風電機組葉片結冰檢測方法，其特征在于，所述葉片模態檢測模態包括如下內容：

葉片模態檢測模塊對風電機組發電機轉速、槳距角以及塔架加速度信號進行頻譜分析，查看頻譜信號中是否存在風輪信號的高點，如果存在表示風輪質量出現不平衡問題，則判定風電機組葉片出現結冰情況。