[发明专利]一种风力发电机组风轮气动不平衡检测方法和装置

说明书

本发明提供一种风力发电机组风轮气动不平衡检测方法和装置，方法包括步骤：在第一设定时间段内，每隔设定时间间隔采集一次各叶片变桨驱动电机的扭矩值，并计算出第一设定时间段内各叶片变桨驱动电机扭矩值的方差；根据第二设定时间段内各第一设定时间段中各叶片变桨驱动电机扭矩值的方差，判断叶片是否受力异常；第二设定时间段包括设定数量个连续的第一设定时间段；当叶片受力异常时，根据各叶片的变桨驱动电机扭矩值平均值的最大值、最小值和平均值，判断风机风轮是否受力不平衡。本发明所提供的技术方案，判断叶片变桨驱动电机的扭矩是否不平衡不需要获取大量的数据，算法比较简单，而且能够检测由于安装角度校核偏差引起的气动不平衡。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组风轮气动不平衡检测方法和装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求也在迅猛增长。然而受限于碳排放等环境因素，以及存储量的日益消耗，作为不可再生能源的化石能源的使用受到一定程度的限制，所以人们正在积极的寻找其它清洁无污染的可再生能源，以替代传统的化石能源。

风能、太阳能等清洁能源，越来越受到人们的重视，尤其是风能，由于国家政策的大力支持，近几年风电机组的国产化程度逐渐提高。随着风电产业的发展，越来越多的风场建设在地形比较复杂的山区，复杂地形风场的湍流强度也相对较大，如果在湍流大的区域风轮气动不平衡，将急剧增加风力发电机组的疲劳载荷。

对于变速变桨机组而言，叶片安装角度的标定都会存在一定的测量误差，并且在变桨过程中各个叶片角度并不能保持完全同步，如果各叶片角度之间偏差大或者某个叶片发生破损，将导致各叶片受力不同，从而导致整个风轮气动不平衡，使整机载荷增加，影响机组寿命及运行安全。并且由于叶片没有同时保持在最佳气动位置，风力发电机组的发电效率也会降低。

常用的风轮不平衡检测方法是通过分析机舱的振动信号来判断是否存在不平衡，或者如申请公布号为CN102435394A的中国专利所公开的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法及其装置，采用叶片在地面的成像判断风力是否平衡；但是这些方法需要对机组的历史数据进行分析对比，数据量大，计算复杂，并且无法检测由于安装角度校核偏差引起的气动不平衡。而且由于风况随机变化的原因，很难选取可靠的同类工况进行对比分析。

发明内容

本发明提供一种风力发电机组风轮气动不平衡检测方法和装置，用于解决现有技术中风力发电机组的风轮气动不平衡检测时算法复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种风力发电机组风轮气动不平衡检测方法，包括如下步骤：

(1)在第一设定时间段内，每隔设定时间间隔采集一次各叶片变桨驱动电机的扭矩值，并计算出第一设定时间段内各叶片变桨驱动电机扭矩值的方差；

(2)根据第二设定时间段内各第一设定时间段中各叶片变桨驱动电机扭矩值的方差，判断叶片是否受力异常；所述第二设定时间段包括设定数量个连续的第一设定时间段；

(3)当叶片受力异常时，根据各叶片的变桨驱动电机扭矩值平均值的最大值、最小值和平均值，判断风机风轮是否受力不平衡。

本发明所提供的技术方案，首先根据在第二设定时间各叶片变桨驱动电机扭矩的方差确定出受力异常的叶片，然后根据受力异常叶片扭矩与所有叶片平均扭矩之间的差值，判断出叶片变桨驱动电机的扭矩是否不平衡，判断过程中不需要获取大量的数据，算法比较简单，而且能够检测由于安装角度校核偏差引起的气动不平衡。

进一步的，判断叶片受力是否异常的步骤包括：

计算各叶片变桨驱动电机在第二设定时间段内的所有第一时间段扭矩值的方差；