[发明专利]一种风力发电机基准工况转换方法

权利要求书

1.一种风力发电机基准工况转换方法，其特征在于：通过一个基准工况转换模型来表示风机任意转速下的原始健康状态观测值和基准观测值之间的映射关系，以基准转速观测值的线性插值来近似任意转速转换后的基准观测值，并基于插值误差最小化估计准则，利用最小二乘法估计基准工况转换模型的最优参数，将任意转速下的原始健康状态观测值转换为基准观测值，最终实现基准工况转换，克服转速波动所引发的不稳定工况对风机健康状态监测信号的影响；

所述的一种风力发电机基准工况转换方法，包括以下步骤：

1)建立基准工况转换模型：

明确四个概念：①基准转速观测值：真实值，指当风机转速等于基准转速时的风机健康状态观测值；②原始健康状态观测值：真实值，指在任意转速下的风机健康状态观测值；③基准观测值插值：虚拟值，指任意转速转换为基准转速时，基准转速观测值的线性插值，用来近似基准观测值；④基准观测值：估计值，指根据转换模型计算出的实际风机健康状态转换值；

建立原始健康状态观测值和基准观测值之间的映射关系，如式(1)所示

其中，y(t)表示t时刻的原始健康状态观测值，y_B(t)表示t时刻的基准观测值，s(t)表示t时刻的风机转速，s_B表示风机基准转速，a为比例参数，b为截距参数；

假定风机状态监测系统记录了某个风机在离散时间序列(t₁,t₂,...,t_i,...,t_N)下的状态监测数据，对应的原始健康状态观测值为(y₁,y₂,...,y_i,...,y_N)，对应的离散转速序列为(s₁,s₂,...,s_i,...,s_N)，其中N为原始健康状态观测值总个数，对式(1)进行离散化处理，得到离散形式的转换方程：

其中，t_i表示离散时间序列中的第i个时刻，i＝1,2,...,N，y_i表示t_i时刻风力发电机的原始健康状态观测值，表示t_i时刻的基准观测值，s_i表示t_i时刻的风机转速；

估计出比例参数a和截距参数b的值后，根据式(3)所示的反函数将原始健康状态观测值转换为基准观测值，

2)估计转换模型参数：

当风机转速s_i等于基准转速s_B时，原始健康状态观测值即为基准转速观测值，使用基准转速观测值在时间t_i处的插值来近似其对应的基准观测值，计算方法如式(4)所示：

其中，t_k和t_k+1分别表示第k个和第k+1个基准转速观测值所处的时刻，且满足t_k≤t_i＜t_k+1，k＝1,2,...,N-1，y_k表示t_k时刻下的原始健康状态观测值，表示t_i时刻下的基准观测值插值；

利用最小二乘法，通过最小化基准观测值插值和基准观测值之间的平方误差和来估计模型比例参数a和截距参数b，目标方程如式(5)所示；

将式(3)代入式(5)，得

3)风机基准工况转换：

首先，将离散时间序列(t₁,t₂,...,t_i,...,t_N)下的原始健康状态观测值(y₁,y₂,...,y_i,...,y_N)，离散转速序列(s₁,s₂,…,s_i,...,s_N)，基准转速s_B输入模型中；然后，根据步骤2)中式(6)计算得到最优比例参数a和截距参数b；最后，使用步骤1)中式(2)计算得到转换之后的基准观测值，实现风电基准工况的转换。