[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

本發明公開了一種風電機組葉片結冰檢測系統及檢測方法，解決了現有技術中風電機組存在帶冰運行的問題，具有可有效檢測葉片結冰情況的有益效果，具體方案如下：一種風電機組葉片結冰檢測系統，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。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，尤其是一種風電機組葉片結冰檢測系統及檢測方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來,為了滿足日益增長的能源需求，風電作為一種公認的可再生能源在很多國家得到了快速的發展，對風電場建設方面的資金投入，也有了顯著的增長。在寒冷氣候下，風電機組面臨冰凍環境的考驗。我國內陸風電場多處于高海拔的山區地帶，每當寒冬來臨之際，眾多風電場易出現葉片結冰現象，同時隨著我國中南部地區風場的開發，風電機組的葉片結冰問題日益凸顯，成為急需解決的問題。

發明人發現，風機葉片覆冰會顯著影響葉片的氣動性能,覆冰增加所產生的不對稱荷載將會引發機械故障，影響機組的安全穩定運行。為保障安裝在寒冷地區的風機冬季結冰氣候下運行的安全性，需要對葉片的結冰狀態進行檢測。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種風電機組葉片結冰檢測系統，能夠檢測到葉片的結冰情況并控制發電機的動作，避免機組葉片帶冰運行，降低安全隱患。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

一種風電機組葉片結冰檢測系統，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。

上述的系統中，通過發電性能檢測模塊和葉片模態檢測模塊的設置，可對風電機組發電性能和葉片模態雙重進行檢測，兩種方法進行結合，保證了判斷葉片是否出現結冰情況的準確性，從而有效避免機組葉片帶冰運行，降低安全隱患。

如上所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，為了提升風電機組健康發電模型預測的準確性，所述發電性能檢測模塊通過對風電機組進行分類，減少模型數量，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。

如上所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，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。

如上所述的一種風電機組葉片結冰檢測系統，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。