[发明专利]用于检测风力涡轮机转子叶片上的雷击的系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机，并且更特别地涉及检测风力涡轮机叶片上的雷击的系统。

背景技术

大型商用风力涡轮机易受雷击，并且在这方面常见的做法是为涡轮机叶片提供沿着叶片的纵向长度间隔的雷电接受器，从而捕获雷击并且将雷击传导到地面。然而常规雷电保护系统不提供实际雷击或任何这样的雷击的量的指示，其是关于潜在修复、控制损坏和保证索赔的重要考虑。例如，风力涡轮机叶片通常由制造商保证耐受一定设计规范内的雷击，例如高达100kA雷击。尽管有可能确定对叶片造成的损坏是雷击的结果，但是迄今为止还没有合适的并且成本效益高的方式来获得雷击的量以及因此确定损坏是否属于保证范围内。

常规雷电保护系统也通常不被配置成提供实际雷击、雷击的量、雷击的时间和可能对于风力涡轮机的操作者重要的其它实时参数的远程指示，例如以关于风力涡轮机是否应当立即停机作出实时决定以防止进一步的可能损坏。

因此，该行业将受益于一种用于风力涡轮机的改善雷电保护系统，所述系统记录实际雷击的参数并且产生任何这样的雷击的远程、实时指示。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中进行阐述，或者可以从该描述变得明显，或者可以通过本发明的实施而获悉。

在特定实施例中，提供了一种用于检测风力涡轮机上的雷击的系统。所述系统包括雷击接受器，所述雷击接受器位于所述风力涡轮机的部件上并且电联接到接地导体。电流传感器布置在所述接地导体上并且生成初级电流I(p)，所述初级电流与由于雷击流动通过所述接地导体的电流成比例。所述电流传感器配置有信号转换器子系统以将所述初级电流I(p)转换为可使用的处理信号。处理子系统被配置成接收并且使用所述处理信号以确定所述风力涡轮机上的实际雷击。例如，在一个实施例中，所述处理信号可以与阈值比较以用于提供所述风力涡轮机上的雷击的指示，以及任何其它控制或监测功能。为了易于量检测可以设定多个阈值。

所述处理子系统可以在某些实施例中被配置成当所述处理信号超过所述阈值时生成警报。所述处理子系统也可以与风力涡轮机控制器接口连接，其中所述警报被传输到所述风力涡轮机控制器。所述风力涡轮机控制器又可以将所述警报传输到远程监测站。

所述处理子系统可以包括处理单元，所述处理单元被配置成根据所述处理信号限定雷击的量。例如，所述处理信号的量可以与由于雷击在所述接地导体中生成的电流成比例。为了易于量检测可以设定多个阈值，其中所述阈值限定量范围。

所述系统不限于接受器和关联电流传感器的任何特定放置或数量。在特定实施例中，一个或多个接受器安装到所述风力涡轮机叶片中的一个或每一个并且电联接到布置在所述叶片内的接地导体。所述叶片接地导体可以配置有单电流传感器，从而检测与所述叶片关联的所述接受器的任何一个上的雷击。在备选实施例中，电流传感器可以例如沿着线与每个接受器关联，所述线将所述接受器连接到所述叶片接地导体的中心线。该实施例可以允许确定受到雷击的准确接受器。使用任一实施例，单独的相应叶片上的雷击由所述处理子系统检测并且记录。

在具体实施例中，所述电流传感器包括缠绕有初级绕组的芯元件，所述芯元件围绕所述接地导体布置。通过所述接地导体的电流在所述初级绕组中感应产生所述初级电流I(p)。使用该实施例，所述信号转换器子系统可以包括一个或多个电流变换器，所述电流变换器与所述电流传感器串联布置以将所述初级电流I(p)逐步减小为信号电流I(s)。所述信号转换器子系统还可以将所述信号电流I(s)转换为信号电压V(s)，其中所述信号电压V(s)与阈值电压比较以用于提供所述风力涡轮机上的雷击的指示，或用于任何其它控制或监测功能。

应当领会本发明也涵盖包含上述系统的方面的任何方式的风力涡轮机。例如，这样的风力涡轮机可以具有安装到转子毂的多个涡轮机叶片，所述涡轮机叶片的每一个具有根部、尖端以及在所述尖端和所述根部之间延伸的压力侧和吸力侧。所述涡轮机叶片可以具有沿着所述压力侧或吸力侧中的任意一个或两者配置的一个或多个雷电接受器，所述接受器联接到布置在所述叶片内的叶片接地导体。所述叶片接地导体电联接到主接地导体。电流传感器可以布置在所述主接地导体上以检测所述叶片的任何一个上的所述接受器的任何一个上的雷击。在备选配置中，每个叶片接地导体可以配置有电流传感器以检测该相应叶片上的雷击。在又一个实施例中，电流传感器可以与每个相应接受器关联，从而检测所述叶片上的单独位置的雷击。所述电流传感器和关联的信号和处理子系统可以如上所述进行配置并且在本文中更详细地进行描述。