本發(fā)明涉及故障預(yù)警，尤其涉及一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、偏航系統(tǒng)，也被稱為對(duì)風(fēng)裝置，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的一部分。其主要作用是在風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)，能夠快速平穩(wěn)地調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)，使其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。偏航系統(tǒng)通常包括感應(yīng)風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)和偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。偏航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮結(jié)構(gòu)形式、解纜和扭纜保護(hù)、偏航轉(zhuǎn)速、偏航阻尼、方位檢測(cè)以及主要零部件的技術(shù)要求。偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的一個(gè)重要子系統(tǒng)，對(duì)于提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率和性能至關(guān)重要。

2、偏航系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)法正確對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，從而減少風(fēng)輪接收到的風(fēng)能，降低發(fā)電效率，偏航系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)，等待維修，這會(huì)導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)，減少發(fā)電量。

3、因此，如何對(duì)偏航系統(tǒng)的狀態(tài)及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行故障預(yù)警，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中偏航系統(tǒng)故障預(yù)警準(zhǔn)確性較差的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，包括：

3、監(jiān)測(cè)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括有效輸出功率和來(lái)流風(fēng)速，所述來(lái)流風(fēng)速包括有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速和額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速；

4、輸入所述有效輸出功率、所述有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速和所述額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速至預(yù)先構(gòu)建的故障識(shí)別模型，輸出故障識(shí)別結(jié)果；

5、基于所述故障識(shí)別結(jié)果，進(jìn)行故障預(yù)警；

6、其中，所述故障識(shí)別模型為：

7、

8、式中，v表示故障識(shí)別結(jié)果，取值范圍為(0,1)；p表示有效輸出功率，p0為風(fēng)電機(jī)組額定功率，表示有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速，表示額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，所述風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的有效輸出功率的監(jiān)測(cè)方式為：

10、

11、所述風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的額定功率的監(jiān)測(cè)方式為：

12、

13、其中，ρ為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的空氣密度，r為風(fēng)電機(jī)組葉輪半徑，cp為正常運(yùn)行工況下的風(fēng)能利用系數(shù),θ為風(fēng)向與機(jī)艙位置之間的夾角。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，所述基于所述故障識(shí)別結(jié)果，進(jìn)行故障預(yù)警，包括：

15、若所述故障識(shí)別結(jié)果為有故障，則對(duì)所述故障識(shí)別結(jié)果進(jìn)行第一分類(lèi)，確定第一故障類(lèi)型，所述第一故障類(lèi)型包括偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障和風(fēng)向標(biāo)故障；

16、分別基于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障和所述風(fēng)向標(biāo)故障，進(jìn)行故障預(yù)警。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，所述對(duì)所述故障識(shí)別結(jié)果進(jìn)行第一分類(lèi)，確定第一故障類(lèi)型，包括：

18、獲取第一時(shí)段風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)風(fēng)向標(biāo)的第一風(fēng)向數(shù)據(jù)，構(gòu)建第一風(fēng)向序列；

19、獲取所述第一時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)向的第二風(fēng)向數(shù)據(jù)，構(gòu)建第二風(fēng)向序列；

20、確定所述第一風(fēng)向序列與所述第二風(fēng)向序列的相似度值；

21、若所述相似度值大于或等于相似度閾值，則確定第一故障類(lèi)型為偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障；

22、若所述相似度值小于所述相似度閾值，則確定第一故障類(lèi)型為風(fēng)向標(biāo)故障。

23、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，還包括：

24、若所述第一故障類(lèi)型為偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，則對(duì)所述偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障進(jìn)行第二分類(lèi)，確定第二故障類(lèi)型；所述第二故障類(lèi)型包括傳動(dòng)系統(tǒng)故障和定位系統(tǒng)故障；

25、基于所述傳動(dòng)系統(tǒng)故障和定位系統(tǒng)故障，進(jìn)行故障預(yù)警。

26、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，所述傳動(dòng)系統(tǒng)故障通過(guò)以下公式識(shí)別：

27、

28、其中，i’表示計(jì)算傳動(dòng)比，i表示設(shè)計(jì)傳動(dòng)比，ωin表示傳動(dòng)系統(tǒng)輸入端的角速度，ωout表示傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角速度，tout表示傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的轉(zhuǎn)矩，jout表示傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，αout表示傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，還包括：

30、獲取風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)比、傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行和非正常運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度；

31、根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行和非正常運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度，設(shè)置傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度故障閾值；

32、比較計(jì)算傳動(dòng)比與設(shè)計(jì)傳動(dòng)比，若不相同，則傳動(dòng)系統(tǒng)故障；

33、若相同，則確定傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度在傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度故障閾值的關(guān)系；

34、若計(jì)算的傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度在傳動(dòng)系統(tǒng)輸出端的角加速度故障閾值外，則傳動(dòng)系統(tǒng)故障。

35、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，所述定位系統(tǒng)故障通過(guò)以下公式識(shí)別：

36、

37、其中，g(s)表示定位系統(tǒng)傳遞函數(shù)，k表示定位系統(tǒng)的反饋系數(shù)，表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的比例關(guān)系，γ表示反饋濾波時(shí)間常數(shù)，s表示拉普拉斯變換中的復(fù)變量。

38、根據(jù)本發(fā)明提供的一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法，還包括：

39、獲取風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括定位系統(tǒng)的歷史幅頻特性；

40、計(jì)算定位系統(tǒng)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的幅頻特性；

41、比較所述定位系統(tǒng)的歷史幅頻特性和所述實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的幅頻特性，若兩者不符，則定位系統(tǒng)故障。

42、第二方面，本發(fā)明還提供一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警裝置，包括：

43、檢測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括有效輸出功率和來(lái)流風(fēng)速，所述來(lái)流風(fēng)速包括有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速和額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速；

44、識(shí)別模塊，用于輸入所述有效輸出功率、所述有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速和所述額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速至預(yù)先構(gòu)建的故障識(shí)別模型，輸出故障識(shí)別結(jié)果；

45、預(yù)警模塊，用于基于所述故障識(shí)別結(jié)果，進(jìn)行故障預(yù)警；

46、其中，所述故障識(shí)別模型為：

47、

48、式中，v表示故障識(shí)別結(jié)果，取值范圍為(0,1)；p表示有效輸出功率，p0為風(fēng)電機(jī)組額定功率，表示有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速，表示額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速。

49、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法。

50、第四方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法。

51、第五方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法。

52、本發(fā)明提供的風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障預(yù)警方法及裝置，方法包括，監(jiān)測(cè)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括有效輸出功率和來(lái)流風(fēng)速，來(lái)流風(fēng)速包括有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速和額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速；輸入有效輸出功率、有效輸出功率時(shí)平均來(lái)流風(fēng)速和額定功率時(shí)的平均來(lái)流風(fēng)速至預(yù)先構(gòu)建的故障識(shí)別模型，輸出故障識(shí)別結(jié)果；基于故障識(shí)別結(jié)果，進(jìn)行故障預(yù)警；由于通過(guò)故障識(shí)別模型進(jìn)行預(yù)警，有效地保證故障預(yù)警時(shí)效性，能夠在故障潛伏期采取對(duì)應(yīng)的預(yù)防維護(hù)，保證了偏航系統(tǒng)的安全，且故障預(yù)警模型是由多種數(shù)據(jù)確定的，進(jìn)一步提升了故障預(yù)警的準(zhǔn)確性。