[發(fā)明專利]一種風力發(fā)電機基準工況轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110303598.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112855467B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 雷亞國;蔡瀟;李乃鵬;徐鵬程;劉曉飛;趙軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D9/25;G06Q50/06;G06F30/20
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種風力發(fā)電機基準工況轉(zhuǎn)換方法，先建立基準工況轉(zhuǎn)換模型，表示風機任意轉(zhuǎn)速下的原始健康狀態(tài)觀測值和基準觀測值之間的映射關(guān)系；然后以基準轉(zhuǎn)速觀測值的線性插值來近似任意轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換后的基準觀測值，并基于插值誤差最小化估計準則，利用最小二乘法估計轉(zhuǎn)換模型的最優(yōu)參數(shù)；最后根據(jù)計算出的最優(yōu)模型參數(shù)，將任意轉(zhuǎn)速觀測值轉(zhuǎn)換為基準觀測值，實現(xiàn)基準工況轉(zhuǎn)換；本發(fā)明克服了轉(zhuǎn)速波動所引發(fā)的不穩(wěn)定工況對風機健康狀態(tài)監(jiān)測信號的影響，將任意轉(zhuǎn)速下的原始健康狀態(tài)觀測值轉(zhuǎn)換為基準觀測值，從而提高風力發(fā)電機剩余壽命預測的精度。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于風力發(fā)電機剩余壽命預測與健康管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風力發(fā)電機基準工況轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)：

化石資源的過度開采和使用引發(fā)了一系列的能源危機和環(huán)境污染問題，嚴重影響人類社會的可持續(xù)健康發(fā)展，因此以風力發(fā)電為代表的可再生能源的開發(fā)成為了今后發(fā)展的主流趨勢，逐漸受到人們的重視和關(guān)注。目前，全球風電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，裝機量也在飛速增加，龐大的機組數(shù)量帶來技術(shù)積淀和進步革新的同時，也帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。隨著服役時間的增長，一些前期投入運行的機組已經(jīng)超出廠家質(zhì)保期，開始頻繁發(fā)生故障事故，引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡，亟需制定有效可靠的風機運行維護策略。

近年來，人們逐漸采用預測性維護的方式來監(jiān)測風機健康狀態(tài)，提前預警風機故障以防患于未然。該維護方式的核心在于對風力發(fā)電機剩余壽命的準確預測，現(xiàn)有方法往往是根據(jù)傳感器采集到的監(jiān)測信號直接進行預測，十分依賴原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量，對風力發(fā)電機所處工況的穩(wěn)定性有很高的要求。而在風機實際運行過程中，其轉(zhuǎn)速和振動會隨著風速的變化而改變，工況極不穩(wěn)定，嚴重影響預測結(jié)果的準確性，容易造成誤判。因此，通過工況轉(zhuǎn)換的方法將監(jiān)測信號轉(zhuǎn)換為基準工況下的觀測值，來提高風力發(fā)電機剩余壽命預測精度具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供了一種風力發(fā)電機基準工況轉(zhuǎn)換方法，提高風力發(fā)電機剩余壽命預測的精度。

為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種風力發(fā)電機基準工況轉(zhuǎn)換方法，通過一個基準工況轉(zhuǎn)換模型來表示風機任意轉(zhuǎn)速下的原始健康狀態(tài)觀測值和基準觀測值之間的映射關(guān)系，以基準轉(zhuǎn)速觀測值的線性插值來近似任意轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換后的基準觀測值，并基于插值誤差最小化估計準則，利用最小二乘法估計基準工況轉(zhuǎn)換模型的最優(yōu)參數(shù)，將任意轉(zhuǎn)速下的原始健康狀態(tài)觀測值轉(zhuǎn)換為基準觀測值，最終實現(xiàn)基準工況轉(zhuǎn)換，克服轉(zhuǎn)速波動所引發(fā)的不穩(wěn)定工況對風機健康狀態(tài)監(jiān)測信號的影響。

一種風力發(fā)電機基準工況轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

1)建立基準工況轉(zhuǎn)換模型：

明確四個概念：①基準轉(zhuǎn)速觀測值：真實值，指當風機轉(zhuǎn)速等于基準轉(zhuǎn)速時的風機健康狀態(tài)觀測值；②原始健康狀態(tài)觀測值：真實值，指在任意轉(zhuǎn)速下的風機健康狀態(tài)觀測值；③基準觀測值插值：虛擬值，指任意轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為基準轉(zhuǎn)速時，基準轉(zhuǎn)速觀測值的線性插值，用來近似基準觀測值；④基準觀測值：估計值，指根據(jù)轉(zhuǎn)換模型計算出的實際風機健康狀態(tài)轉(zhuǎn)換值；

建立原始健康狀態(tài)觀測值和基準觀測值之間的映射關(guān)系，如式(1)所示

其中，y(t)表示t時刻的原始健康狀態(tài)觀測值，y_B(t)表示t時刻的基準觀測值，s(t)表示t時刻的風機轉(zhuǎn)速，s_B表示風機基準轉(zhuǎn)速，a為比例參數(shù)，b為截距參數(shù)；