风电机组及其故障检测方法、装置制造方法及图纸

提供一种风电机组及其故障检测方法、装置。该风电机组的故障检测方法包括：获取风电机组的预定运行数据；以预设时间段为滑动窗口，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差；基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值；当滑动累计值和滑动标准差满足预设故障条件时，确定风电机组发生故障。该风电机组的故障检测方法可快速识别出现的变流扭矩异常发散，避免因扭矩长时间发散而导致风电机组倒塔的风险；对CPU占用率低，易于工程化实现。工程化实现。工程化实现。

【技术实现步骤摘要】
风电机组及其故障检测方法、装置


[0001]本公开涉及风力发电
更具体地，本公开涉及一种风电机组及其故障检测方法、装置。

技术介绍

[0002]风电机组通过把风能转化为电能进行发电，发电的过程需要变流器和发电机把动能转化为电能。发电机和变流器对风电机组进行扭矩的控制，扭矩回路的异常保护非常重要。在变流器和发电机异常的情况下会表现出扭矩发散的情况，低转速高扭矩也会出现扭矩发散的现象，导致风电机组扭矩大范围波动，振动变大，风电机组安全受到严重的影响。
[0003]现有的风机保护策略无法识别扭矩发散的现象。风机运行发电状态长时间出现扭矩发散，加速度故障不会进行保护停机。即使出现加速度超过振动阈值会报加速度故障，但风电机组已经长时间出现了严重的扭矩发散，无法保护风电机组的安全。

技术实现思路

[0004]本公开的示例性实施例在于提供一种风电机组及其故障检测方法、装置，以及时检测出风电机组的故障。
[0005]根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组的故障检测方法，包括：获取风电机组的预定运行数据；以预设时间段为滑动窗口，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差；基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值；当滑动累计值和滑动标准差满足预设故障条件时，确定风电机组发生故障。
[0006]可选地，所述预定运行数据可包括风电机组的变流器反馈扭矩。
[0007]可选地，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差的步骤可包括：分别计算处于每个时刻之前的所述预设时间段内的变流器反馈扭矩的平均值作为每个时刻的滑动平均值；分别计算处于每个时刻之前的所述预设时间段内的变流器反馈扭矩的标准差作为每个时刻的滑动标准差。
[0008]可选地，基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值的步骤可包括：针对每个时刻，计算变流器反馈扭矩和滑动平均值之间的差值；分别对每个时刻的差值与扭矩最小变化阈值进行比较；基于比较结果来确定每个时刻的扭矩变化的状态值；基于每个时刻的扭矩变化的状态值计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值。
[0009]可选地，基于比较结果来确定每个时刻的扭矩变化的状态值的步骤可包括：当所述差值大于扭矩最大变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第一状态值；当所述差值小于扭矩最小变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第二状态值；当所述差值不大于扭矩最大变化阈值并且不小于扭矩最小变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第三状态值。
[0010]可选地，基于每个时刻的扭矩变化的状态值计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累
计值的步骤可包括：针对每个时刻的滑动窗口中的各个扭矩变化的状态值，依次计算前后两个扭矩变化的状态值的乘积；记录所述乘积满足预设条件的次数作为每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值。
[0011]可选地，当第一状态值为1、第二状态值为
‑
1、第三状态值为0时，所述预设条件可以为所述乘积小于0。
[0012]可选地，预设故障条件可包括：在滑动窗口中，滑动累计值大于预设累计阈值并且滑动标准差大于预设标准差阈值的时刻连续出现的次数大于第一阈值。
[0013]可选地，所述故障检测方法还可包括：当滑动窗口中的滑动累计值和滑动标准差满足预设故障复位条件时，进行故障复位操作。
[0014]可选地，预设故障复位条件可包括：在滑动窗口中，滑动累计值小于或等于预设累计阈值并且滑动标准差小于或等于预设标准差阈值的时刻连续出现的次数大于第二阈值。
[0015]可选地，所述故障检测方法还可包括：当确定检测到故障时，对风电机组执行限功率、限桨角以及停机操作中的至少一个。
[0016]根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组的故障检测装置，包括：数据获取单元，被配置为获取风电机组的预定运行数据；数据计算单元，被配置为以预设时间段为滑动窗口，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差；累计值计算单元，被配置为基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值；和故障确定单元，被配置为当滑动累计值和滑动标准差满足预设故障条件时，确定风电机组发生故障。
[0017]可选地，所述预定运行数据可包括风电机组的变流器反馈扭矩。
[0018]可选地，数据计算单元可被配置为：分别计算处于每个时刻之前的所述预设时间段内的变流器反馈扭矩的平均值作为每个时刻的滑动平均值；分别计算处于每个时刻之前的所述预设时间段内的变流器反馈扭矩的标准差作为每个时刻的滑动标准差。
[0019]可选地，累计值计算单元可被配置为：针对每个时刻，计算变流器反馈扭矩和滑动平均值之间的差值；分别对每个时刻的差值与扭矩最小变化阈值进行比较；基于比较结果来确定每个时刻的扭矩变化的状态值；基于每个时刻的扭矩变化的状态值计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值。
[0020]可选地，累计值计算单元可被配置为：当所述差值大于扭矩最大变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第一状态值；当所述差值小于扭矩最小变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第二状态值；当所述差值不大于扭矩最大变化阈值并且不小于扭矩最小变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第三状态值。
[0021]可选地，累计值计算单元可被配置为：针对每个时刻的滑动窗口中的各个扭矩变化的状态值，依次计算前后两个扭矩变化的状态值的乘积；记录所述乘积满足预设条件的次数作为每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值。
[0022]可选地，当第一状态值为1、第二状态值为
‑
1、第三状态值为0时，所述预设条件可以为所述乘积小于0。
[0023]可选地，预设故障条件可包括：在滑动窗口中，滑动累计值大于预设累计阈值并且滑动标准差大于预设标准差阈值的时刻连续出现的次数大于第一阈值。
[0024]可选地，所述故障检测装置还可包括：故障复位单元，被配置为当滑动窗口中的滑
动累计值和滑动标准差满足预设故障复位条件时，进行故障复位操作。
[0025]可选地，预设故障复位条件可包括：在滑动窗口中，滑动累计值小于或等于预设累计阈值并且滑动标准差小于或等于预设标准差阈值的时刻连续出现的次数大于第二阈值。
[0026]可选地，所述故障检测装置还可包括：执行单元，被配置为当确定检测到故障时，对风电机组执行限功率、限桨角以及停机操作中的至少一个。
[0027]根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组，包括：叶轮，安装在旋转主轴上；发电机，与所述旋转主轴直接连接；变流器，对所述发电机输出的电能处理后连接至电网；以及故障检测装置。故障检测装置包括：数据获取单元，被配置为获取风电机组的预定运行数据；数据计算单元，被配置为以预设时间段为滑动窗口，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差；累计值计算单元，被配置为基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组的故障检测方法，包括：获取风电机组的预定运行数据；以预设时间段为滑动窗口，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差；基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值；当滑动累计值和滑动标准差满足预设故障条件时，确定风电机组发生故障。2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其中，所述预定运行数据包括风电机组的变流器反馈扭矩。3.根据权利要求2所述的故障检测方法，其中，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差的步骤包括：分别计算处于每个时刻之前的所述预设时间段内的变流器反馈扭矩的平均值作为每个时刻的滑动平均值；分别计算处于每个时刻之前的所述预设时间段内的变流器反馈扭矩的标准差作为每个时刻的滑动标准差。4.根据权利要求2所述的故障检测方法，其中，基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值的步骤包括：针对每个时刻，计算变流器反馈扭矩和滑动平均值之间的差值；分别对每个时刻的差值与扭矩最小变化阈值进行比较；基于比较结果来确定每个时刻的扭矩变化的状态值；基于每个时刻的扭矩变化的状态值计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值。5.根据权利要求4所述的故障检测方法，其中，基于比较结果来确定每个时刻的扭矩变化的状态值的步骤包括：当所述差值大于扭矩最大变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第一状态值；当所述差值小于扭矩最小变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第二状态值；当所述差值不大于扭矩最大变化阈值并且不小于扭矩最小变化阈值时，将扭矩变化的状态值确定为第三状态值。6.根据权利要求5所述的故障检测方法，其中，基于每个时刻的扭矩变化的状态值计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值的步骤包括：针对每个时刻的滑动窗口中的各个扭矩变化的状态值，依次计算前后两个扭矩变化的状态值的乘积；记录所述乘积满足预设条件的次数作为每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值。7.根据权利要求6所述的故障检测方法，其中，当第一状态值为1、第二状态值为
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1、第三状态值为0时，所述预设条件为所述乘积小于0。8.根据权利要求1所述的故障检测方法，其中，预设故障条件包括：在滑动窗口中，滑动累计值大于预设累计阈值并且滑动标准差大于预设标准差阈值的时刻连续出现的次数大于第一阈值。9.根据权利要求1所述的故障检测方法，还包括：当滑动窗口中的滑动累计值和滑动标准差满足预设故障复位条件时，进行故障复位操
作。10.根据权利要求9所述的故障检测方法，其中，预设故障复位条件包括：在滑动窗口中，滑动累计值小于或等于预设累计阈值并且滑动标准差小于或等于预设标准差阈值的时刻连续出现的次数大于第二阈值。11.根据权利要求1所述的故障检测方法，还包括：当确定检测到故障时，对风电机组执行限功率、限桨角以及停机操作中的至少一个。12.一种风电机组的故障检测装置，包括：数据获取单元，被配置为获取风电机组的预定运行数据；数据计算单元，被配置为以预设时间段为滑动窗口，依次计算所述预定运行数据在每个时刻的滑动平均值和滑动标准差；累计值计算单元，被配置为基于所述预定运行数据和每个时刻的滑动平均值来计算每个时刻的滑动窗口中的滑动累计值；和故障确定单元，被配置为当滑动累计值和滑动标准差满足预设故障条件时，确定风电机组发生故障。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈帆，牛馨苑，王文静，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：