一种监测和评估风力涡轮机功率性能变化的方法技术

一种用于监测和评估风电场的一个或多个风力涡轮机的功率性能变化的方法，所述方法包括以下步骤：对于每个要被监测的风力涡轮机，定义一组参考风力涡轮机，所述一组参考风力涡轮机包括两个或多个风力涡轮机，操作风电场的风力涡轮机，同时获得每个风力涡轮机处的本地测量风速，在训练期间中，获得与每个被监测的风力涡轮机的本地测量风速相关的功率性能数据，在训练期间中，对于每个被监测的风力涡轮机，生成风速传递函数，其建立每个参考风力涡轮机处的本地测量风速与被监测的风力涡轮机处的本地测量的风速之间的关系，在训练期间随之的一个或多个测试期间，操作风电场的风力涡轮机，同时获得至少在参考风力涡轮机处的本地测量风速，基于参考风力涡轮机处的测量风速，以及训练期间对于被监测的风力涡轮机生成的传递函数，在测试期间估计对于被监测的风力涡轮机的风速，获得与每个被监测的风力涡轮机的估计风速相关的功率性能数据，对于每个被监测的风力涡轮机，通过将在测试期间获得的功率性能数据与在训练期间中获得的功率性能数据进行比较，评估功率性能。

A method for monitoring and evaluating the power performance changes of wind turbines

A method for monitoring and evaluating the power performance changes of one or more wind turbines of a wind farm includes the following steps: for each wind turbine to be monitored, a set of reference wind turbines are defined, and a group of reference wind turbines include two or more wind turbines, operating wind. The wind turbine of an electric field obtains the local measured wind speed at each wind turbine at the same time. During the training period, the power performance data related to the local measured wind speed of each monitored wind turbine are obtained. During the training period, the wind speed transfer function is generated for each monitored wind turbine, and the wind speed transfer function is built. The relationship between the local measured wind speed of the reference wind turbine and the wind speed measured locally at the monitored wind turbine, the wind turbine operating the wind farm during one or more tests during the training period, at the same time obtaining at least the local measurement wind speed at the reference wind turbine, based on the reference. The wind speed measured at the wind turbine and the transfer function generated by the monitored wind turbine during training are estimated. During the test, the wind speed of the monitored wind turbine is estimated and the power energy data related to the estimated wind speed of each monitored wind turbine are obtained for each monitored wind turbine. The turbine performance is evaluated by comparing the power performance data obtained during the test with the power performance data obtained during the training period.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种监测和评估风力涡轮机功率性能变化的方法
本专利技术涉及用于监测和评估风电场的一个或多个风力涡轮机的功率性能变化的方法。特别地，本专利技术的方法可以用于检测风力涡轮机的功率性能是否逐渐地或突然地随时间降低。
技术介绍
风力涡轮机通常设置有转子，其形式为承载一组风力涡轮机叶片的可旋转轮毂。风作用在风力涡轮机叶片上，从而导致轮毂旋转。在风力涡轮机是所谓的直接驱动类型的情况下，轮毂的旋转运动经由齿轮装置或直接传递到发电机。在发电机中，生成可以提供给电网的电能。有时风力涡轮机的功率性能，例如就风力涡轮机生产的功率而言，会随时间而降低。这可能，例如，是由于风力涡轮机的一个或多个部分，例如风力涡轮机叶片、齿轮装置、轴承、横摆机构等的磨损、故障或损坏，风力涡轮机叶片的污染等。在某些情况下，功率性能的降低会以突然的方式发生，例如，在由于风力涡轮机的部分的故障或损坏而引起降低的情况下。在其他情况下，功率性能的降低逐渐发生。这是，例如，当功率性能降低是由于风力涡轮机叶片污染而引起的情况。导致风力涡轮机的功率性能降低的事件的示例包括对传感器的校准的改变、风力涡轮机叶片上增加的额外的空气动力学附加件，例如，以涡流发生器或格尼襟翼的形式，脱落等。如果风力涡轮机的功率性能降低未被检测到，例如，通过风力涡轮机控制系统，涡轮机可能长时间处于次优性能下操作。这当然是不期望的。然而，经常难以检测风力涡轮机的功率性能的变化，尤其是从由于从风力涡轮机获得的可用风力数据中发生的自然变化中。无论如何，希望能够可靠地检测风力涡轮机的功率性能的降低何时发生，因为这将使得功率性能的降低的原因被快速地至少部分地移除，从而恢复风力涡轮机的功率性能。EP2372479A1公开了一种用于指示风力涡轮机的性能的方法。目标性能数据至少部分地基于用于一个或多个相关的风力涡轮机的性能数据来创建。基线性能数据至少部分地基于对于多个其他风力涡轮机的性能数据来计算。将目标性能数据与基准性能数据进行比较以创建相对性能方案。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的目的是提供一种用于监测和评估一个或多个风力涡轮机的功率性能变化的方法，该方法允许可靠地检测风力涡轮机的功率性能的降低。本专利技术的实施方式的另一目的是提供一种用于监测和评估一个或多个风力涡轮机的功率性能变化的方法，该方法允许检测功率性能的微小但显着的变化。本专利技术提供了一种用于监测和评估风电场的一个或多个风力涡轮机的功率性能变化的方法，所述方法包括以下步骤：-对于要被监测的每个风力涡轮机，定义一组参考风力涡轮机，该组参考风力涡轮机包括两个或多个风力涡轮机，-在训练期间中，操作风电场的风力涡轮机，同时获得每个风力涡轮机处的本地测量风速，-在训练期间中，获得与每个被监测的风力涡轮机的本地测量风速相关的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机，基于在测试期间获得的本地测量风速，生成建立每个参考风力涡轮机处的本地测量风速与被监测的风力涡轮机处的本地测量风速之间的关系的风速传递函数，-在训练期间之后的一个或多个测试期间，操作风电场的风力涡轮机，同时至少在参考风力涡轮机处获得本地测量风速，-基于一个或多个测试期间参考风力涡轮机处的测量风速以及在对于被监测的风力涡轮机的训练期间内生成的传递函数，在测试期间估计对于被监测的风力涡轮机的风速，-在每个测试期间，获得与每个被监测的风力涡轮机的估计风速相关的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机，将在测试期间获得的功率性能数据与训练期间获得的功率性能数据进行比较，以及-基于比较，评估对于每个监测风力涡轮机的功率性能。因此，本专利技术涉及用于监测和评估风电场的一个或多个风力涡轮机的功率性能变化的方法，而不管这种功率性能变化是以突然还是逐渐的方式发生。在本文中，术语“风电场”应该被解释为指在一个场地，即一个明确限定的地理区域，内布置的一组风力涡轮机。风电场可能布置在岸上或海上。风电场的风力涡轮机有时至少部分相互依赖。风电场有时也被称为“风力发电田”或“风电厂”。根据本专利技术的方法，对于每个要被监测的风力涡轮机，定义一组参考风力涡轮机。每组参考风力涡轮机包括风电场的两个或多个风力涡轮机。被监测的风力涡轮机可以是风电场的任何数量的风力涡轮机，包括风电场的所有风力涡轮机。当为给定的被监测的风力涡轮机定义一组参考风力涡轮机时，除了被监测的风力涡轮机以外，选择风电场的多个风力涡轮机并将其包括在该组参考风力涡轮机中。这可以，例如，是风电场的所有其他风力涡轮机，或者它可以是风电场的风力涡轮机的合适子集。例如，可以仅选择布置在被监测的风力涡轮机附近的风力涡轮机和/或仅与所监控风力涡轮机相同类型的风力涡轮机。替代地或附加地，风电场的一些风力涡轮机可被排除作为相对于任何被监测的风力涡轮机的参考风力涡轮机，例如，因为已知它们以对于风电场的典型风力涡轮机不具有代表性的方式行事，例如，由于在布置这样的风力涡轮机的场地的部分处出现特殊情况，例如，在地形、风力尾流、湍流、风切变等方面，或者仅仅是因为风力涡轮机与风电场的其他风力涡轮机类型不同。给定的风力涡轮机可以形成相对于两个或多个被监测的风力涡轮机的一组参考风力涡轮机的部分和/或被监测的风力涡轮机可以形成相对于一个或多个其他被监测的风力涡轮机的一组参考风力涡轮机的部分。在训练期间中，风电场的风力涡轮机可以以正常的方式操作，同时获得每个风力涡轮机处的本地测量风速。本地测量风速可以，例如，借助于布置在风力涡轮机处或附近的测量装置(例如风速计)而获得。训练期间可能会持续几个月或一年的相对长的时间，甚至更长的时间。此外，对于被监测的风力涡轮机的功率性能数据在训练期间中获得。这种功率性能数据用于与测试期间测量的功率性能进行比较，以建立被监测的风力涡轮机的功率性能变化。获得与在每个被监测的风力涡轮机处的本地测量风速相关的所述功率性能。对于每个被监测的风力涡轮机，在训练期间中生成传递函数。传递函数建立每个参考风力涡轮机处的本地测量风速和被监测的风力涡轮机处的本地测量风速之间的关系。因此，基于参考风力涡轮机处的本地测量风速，对于给定的被监测的风力涡轮机的传递函数可以用于估计和/或计算在被监测的风力涡轮机处的本地测量的风速。优选地，当风力涡轮机以正常方式操作时生成传递函数。传递函数反映了在训练期间中，即在被监测的风力涡轮机的功率性能的任何降低可能被预期之前，在参考风力涡轮机处的测量风速与被监测的风力涡轮机处的风速之间的实际关系。基于参考风力涡轮机处的本地测量风速生成对于每个被监测的风力涡轮机的传递函数可能是有利的，因为这允许分开的测量站，例如以气象塔Metmast的形式，用于提供要避免的参考风速数据。此外，由于传递函数依赖于来自多个测量装置的测量风速，所以即使一个或多个测量装置发生故障或不可用，也可以获得可靠的测量。最后，获得统计上可靠的结果。在训练期间之后，在随后的测试期间(其可以构成单个测试期间，或者可以将其分成两个或多个随后的测试期间)获得对于给定的被监测的风力涡轮机的功率性能数据。在测试期间，由被监测的风力涡轮机处的本地测量风速的变化引起的功率性能的任何变化被滤除，允许检测实际的功率性能变化。这是由于使用传递函数以估计被监测的风力涡轮机处的风速而不是使用被监测的风力涡轮机处的本地测量风速。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测和评估风电场(1)的一个或多个风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)的功率性能变化的方法，所述方法包括以下步骤：‑对于每个要被监测的风力涡轮机(2、5)，定义一组参考风力涡轮机(2、3、4、6)，所述一组参考风力涡轮机(2、3、4、6)包括两个或多个风力涡轮机，‑在训练期间中，操作风电场(1)的风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)，同时获得每个风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)处的本地测量风速，‑在训练期间中，获得与每个被监测的风力涡轮机(2、5)的本地测量风速相关的功率性能数据，‑对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，基于在测试期间获得的本地测量风速，生成风速传递函数，其建立每个参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速与被监测的风力涡轮机(2、5)处的本地测量的风速之间的关系，‑在训练期间随后的一个或多个测试期间中，操作风电场(1)的风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)，同时获得至少在参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速，‑基于一个或多个测试期间参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的测量风速，以及训练期间对于被监测的风力涡轮机(2、5)生成的传递函数，在测试期间估计对于被监测的风力涡轮机(2、5)的风速，‑在一个或多个测试期间中的每个中，获得与每个被监测的风力涡轮机(2、5)的估计风速相关的功率性能数据，‑对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，将在测试期间获得的功率性能数据与在训练期间中获得的功率性能数据进行比较，以及‑基于比较，评估对于每个被监测的风力涡轮机的功率性能。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.26 DK PA2015707651.一种用于监测和评估风电场(1)的一个或多个风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)的功率性能变化的方法，所述方法包括以下步骤：-对于每个要被监测的风力涡轮机(2、5)，定义一组参考风力涡轮机(2、3、4、6)，所述一组参考风力涡轮机(2、3、4、6)包括两个或多个风力涡轮机，-在训练期间中，操作风电场(1)的风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)，同时获得每个风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)处的本地测量风速，-在训练期间中，获得与每个被监测的风力涡轮机(2、5)的本地测量风速相关的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，基于在测试期间获得的本地测量风速，生成风速传递函数，其建立每个参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速与被监测的风力涡轮机(2、5)处的本地测量的风速之间的关系，-在训练期间随后的一个或多个测试期间中，操作风电场(1)的风力涡轮机(2、3、4、5、6、7、8)，同时获得至少在参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速，-基于一个或多个测试期间参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的测量风速，以及训练期间对于被监测的风力涡轮机(2、5)生成的传递函数，在测试期间估计对于被监测的风力涡轮机(2、5)的风速，-在一个或多个测试期间中的每个中，获得与每个被监测的风力涡轮机(2、5)的估计风速相关的功率性能数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·K·尼尔森，S·J·克努森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK