[发明专利]一种风力发电机基准工况转换方法

说明书

一种风力发电机基准工况转换方法，先建立基准工况转换模型，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；然后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转换模型的最优参数；最后根据计算出的最优模型参数，将任意转速观测值转换为基准观测值，实现基准工况转换；本发明克服了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，将任意转速下的原始健康状态观测值转换为基准观测值，从而提高风力发电机剩余寿命预测的精度。

技术领域：

本发明属于风力发电机剩余寿命预测与健康管理技术领域，具体涉及一种风力发电机基准工况转换方法。

背景技术：

化石资源的过度开采和使用引发了一系列的能源危机和环境污染问题，严重影响人类社会的可持续健康发展，因此以风力发电为代表的可再生能源的开发成为了今后发展的主流趋势，逐渐受到人们的重视和关注。目前，全球风电产业迅猛发展，装机量也在飞速增加，庞大的机组数量带来技术积淀和进步革新的同时，也带来了新的问题和挑战。随着服役时间的增长，一些前期投入运行的机组已经超出厂家质保期，开始频繁发生故障事故，引发巨大的经济损失甚至人员伤亡，亟需制定有效可靠的风机运行维护策略。

近年来，人们逐渐采用预测性维护的方式来监测风机健康状态，提前预警风机故障以防患于未然。该维护方式的核心在于对风力发电机剩余寿命的准确预测，现有方法往往是根据传感器采集到的监测信号直接进行预测，十分依赖原始数据的质量，对风力发电机所处工况的稳定性有很高的要求。而在风机实际运行过程中，其转速和振动会随着风速的变化而改变，工况极不稳定，严重影响预测结果的准确性，容易造成误判。因此，通过工况转换的方法将监测信号转换为基准工况下的观测值，来提高风力发电机剩余寿命预测精度具有十分重要的意义。

发明内容：

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供了一种风力发电机基准工况转换方法，提高风力发电机剩余寿命预测的精度。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种风力发电机基准工况转换方法，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。

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；