一种监测和评估风力涡轮机功率性能变化的方法技术

公开了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。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)。在训练期间中，为每个被监测的风力涡轮机(2、5)生成传递函数。传递函数建立了在训练期间获得的每个参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速与对于被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据之间的关系。在一个或多个随后的测试期间，将对于被监测的风力涡轮机(2、5)的测量功率性能数据与预测功率性能数据进行比较。预测功率性能数据借助于在一个或多个测试期间在相应的参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速以及之前生成的对于被监测的风力涡轮机(2、5)的传递函数而获得。这允许检测到甚至微小和/或逐渐的功率性能降低。

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

A method for monitoring the power performance of one or more wind turbines (2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8) for monitoring and evaluating wind farms (1) is disclosed. For each wind turbine (2, 5) to be monitored, a set of reference wind turbines (2, 3, 4, 6) is defined. During the training period, transfer functions were generated for each monitored wind turbine (2, 5). The transfer function establishes the relationship between the local wind speed of each reference wind turbine (2, 3, 4, 6) obtained during the training period and the power performance data for the monitored wind turbines (2, 5). During one or more subsequent tests, the measured power performance data of the monitored wind turbines (2, 5) are compared with the predicted power performance data. The predicted power performance data is obtained by measuring the local wind speed at the corresponding reference wind turbines (2, 3, 4, 6) during one or more tests and a transfer function of the monitored wind turbines (2, 5) generated before. This allows detection of even small and / or gradual power performance degradation.

【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地传递到发电机。在发电机中，产生可以供给电网的电能。有时风力涡轮机的功率性能，例如由风力涡轮机生产的功率而言，会随着时间而降低。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、偏横摆机构等的磨损、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。这例如是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，在风力涡轮机叶片上增加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。在任何情况下，期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至少部分地移除，由此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对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。本专利技术实施方式的另一个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的本地测量风速，-在训练期间中，获得每个被监测的风力涡轮机的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机，基于在训练期间获得的本地测量风速和功率性能数据，生成建立每个参考风力涡轮机的本地测量风速和对于被监测的风力涡轮机的功率性能数据之间的关系的传递函数，-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，同时获得至少在参考风力涡轮机处的本地测量风速，-在一个或多个测试期间中，获得每个被监测的风力涡轮机的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机，将在一个或多个测试期间获得的功率性能数据与在一个或多个测试期间借助于在相应的参考风力涡轮机处的本地测量风速以及之前生成的对于被监测的风力涡轮机的传递函数获得的预测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风力涡轮机的功率性能变化。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”应该被解释为表示布置在场地(即，明确限定的地理区域)内的一组风力涡轮机。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而被控制。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，对于要被监测的每个风力涡轮机，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。这将在下面进一步详细描述。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之外，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，或者其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/或与被监测的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。不排除给定的风力涡轮机可能构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。也不排除被监测的风力涡轮机可能构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。接下来，在训练期间中，风电场的风力涡轮机以正常的方式操作，同时获得在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其附近的测量装置(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，在训练期间中，获得对于每个被监测的风力涡轮机的功率性能数据。训练期间获得的风速数据和功率性能数据用于建立一种“基线”，根据此可以评估被监测的风力涡轮机的未来功率性能。对于每个被监测的风力涡轮机，然后生成传递函数。基于在训练期间获得的本地测量风速和功率性能数据，传递函数建立每个参考风力涡轮机处的本地测量风速与对于被监测的风力涡轮机的功率性能数据之间的关系。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预测或估计被监测的风力涡轮机的预期功率性能。另外，由于在风力涡轮机以正常方式操作时生成传递函数，并且基于在训练期间获得的数据，所以传递函数反映了在训练期间参考风力涡轮机处的测量风速与被监测的风力涡轮机的相应的测量功率性能之间的实际关系，在训练期间，即在监测到的风力涡轮机的功率性能的任何降低可能被预期之前。接下来，风电场的风力涡轮机以正常方式再次被操作，同时在训练期间之后的一个或多个测试期间，至少在参考风力涡轮机处获得本地测量风速。此外，本地测量风速还可以在被监测的风力涡轮机的风力涡轮机处获得，但其不形成任何其他被监测的风力涡轮机的一组参考风力涡轮机的部分，和/或在既不是被监测的风力涡轮机也不是参考风力涡轮机的风力涡轮机处获得。训练期间后的时间可以构成单个测试期间，或者可以分成两个或多个后续测试期间。在一个或多个测试期间中，进一步获得对于每个被监测的风力涡轮机的功率性能数据。接下来，对于每个被监测的风力涡轮机，将在一个或多个测试期间获得的功率性能数据与在一个或多个测试期间借助于在相应的参考风力涡轮机处的本地测量风速以及之前生成的被监测的风力涡轮机本文档来自技高网...

【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，获得对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据，‑对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，基于在训练期间获得的本地测量风速和功率性能数据，生成传递函数，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对于被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据之间的关系，‑在训练期间之后，在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)，同时获得本地测量风速，至少在参考风力涡轮机(2、3、4、6)处，‑在一个或多个测试期间中，获得对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据，‑对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，将在一个或多个测试期间获得的功率性能数据与借助于在一个或多个测试期间相应的参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速以及之前生成的对于被监测的风力涡轮机(2、5)的传递函数获得的预测功率性能数据进行比较，以及‑基于比较，评估每个被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能变化。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.26 DK PA2015707661.一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，获得对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，基于在训练期间获得的本地测量风速和功率性能数据，生成传递函数，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对于被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据之间的关系，-在训练期间之后，在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)，同时获得本地测量风速，至少在参考风力涡轮机(2、3、4、6)处，-在一个或多个测试期间中，获得对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能数据，-对于每个被监测的风力涡轮机(2、5)，将在一个或多个测试期间获得的功率性能数据与借助于在一个或多个测试期间相应的参考风力涡轮机(2、3、4、6)处的本地测量风速以及之前生成的对于被监测的风力涡轮机(2、5)的传递函数获得的预测功率性能数据进行比较，以及-基于比较，评估每个被监测的风力涡轮机(2、5)的功率性能变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成传递函数的步骤包括生成风速传递函数，所述风速传递函数建立被监测的风力涡轮机(2、5)处的本地测量风速与每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·克努森，C·K·尼尔森，
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