一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置和预测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于风电机组监测领域，具体设计一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置和预测方法，包括在种串列式双风轮风电机组的多个关键部位设置传感器，收集来自传感器的数据，并将数据转送至外置服务器，在传感器有效时间范围内，可以实现对串列式双风轮风电机组关键部位载荷的准确监测，并通过检测所得的数据，建立载荷预测模型并对模型进行训练；当传感器失效时，通过训练好的载荷预测系统对风电机组关键部位载荷进行预测。键部位载荷进行预测。键部位载荷进行预测。

【技术实现步骤摘要】
一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置和预测方法


[0001]本专利技术属于风电机组监测领域，具体设计一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置和预测方法。

技术介绍

[0002]当前，风电机组正朝着大功率、长叶片、高塔筒方向发展，在材料体系无法取得突破的情况下，其核心关键技术将受到诸多限制。串列式双风轮风电机组能够实现风能的梯级利用，打破传统单风轮风电机组叶片长度随机组容量线性增长的规律，降低机组造价，提升场地利用率，近年来倍受风电行业关注。
[0003]相对于单风轮风电机组，串列式双风轮风电机组传动系统更长、更复杂，载荷准确监测和预测较之传统风电机组更为困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置和预测方法，以解决现有技术中串列式双风轮风电机组的载荷监测与预测困难的问题。
[0005]为达上述目的，本专利技术提出技术方案如下：
[0006]一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，包括多个光纤载荷传感器、多个光纤温度传感器、前风轮光纤传感分析仪、机舱式测风激光雷达、机舱交换机、后风轮光纤传感分析仪、塔筒光纤传感分析仪和塔底交换机；
[0007]光纤载荷传感器和光纤温度传感器连接前风轮光纤传感分析仪或后风轮光纤传感分析仪或塔筒光纤传感分析仪；
[0008]前风轮光纤传感分析仪、后风轮光纤传感分析仪和塔筒光纤传感分析仪连接设置在塔筒上的机舱交换机；
[0009]机舱交换机和机舱式测风激光雷达连接塔底交换机；
[0010]塔底交换机连接外置服务器。
[0011]优选的，前风轮光纤传感分析仪、后风轮光纤传感分析仪和塔筒光纤传感分析仪上都设有无线模块。
[0012]优选的，所述光纤载荷传感器在每支前风轮叶片的叶根截面和最大弦长截面各安装四支，光纤载荷传感器在每支后风轮叶片的叶根截面及最大弦长截面各安装四支。
[0013]优选的，所述光纤载荷传感器在塔筒的上、中、下端各设有四支。
[0014]优选的，每个光纤载荷传感器旁都设有光纤温度传感器。
[0015]优选的，前风轮光纤传感分析仪、后风轮光纤传感分析仪和塔筒光纤传感分析仪分别设置在前风轮轮毂、后风轮轮毂和塔筒上；塔底交换机设置在塔筒底部；机舱交换机设置在塔筒。
[0016]一种串列式双风轮风电机组载荷预测方法，具体步骤包括：
[0017]步骤1：接收来自塔底接收器的数据，包括机组运行数据和载荷数据；
[0018]步骤2：设置卷积神经元的核函数，获得多个卷积神经网络模型，以1m/s风速间隔对机组运行数据和载荷数据进行分组，将每组数据分别带入到一个卷积神经网络模型进行训练，得到载荷预测模型；
[0019]所述载荷预测模型包括多个卷积神经网络模型；
[0020]步骤3：根据待预测机组运行风速确定对应卷积神经网络，将待预测机组运行数据输入到载荷预测模型中对应卷积神经网络模型，得到预测载荷。
[0021]优选的，所述卷积神经元包括1个低频卷积神经元和多个高频卷积神经元。
[0022]优选的，所述低频卷积神经元采用高斯分布作为核函数，表达式为：
[0023][0024]式中，μ为期望值，通常取值为0；σ为标准差，通常取值为1。
[0025]优选的，所述高频卷积神经元采用正弦小波函数和余弦小波函数作为核函数，其中，正弦小波函数的表达式为：
[0026][0027][0028]余弦小波函数的表达式为：
[0029][0030][0031]式中，f(i)为频率系列，根据精度需求从低频到高频按倍数关系分成若干特征频率。
[0032]本专利技术的有益之处在于：
[0033]提出一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，利用传感器对双风轮机组各个部位的载荷进行准确监测。
[0034]提出一种串列式双风轮风电机组载荷预测方法，建立载荷学习系统对模型进行训练，可以在传感器失效后，通过训练好的载荷预测系统对风电机组关键部位载荷进行预测。
附图说明
[0035]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0036]图1为一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置示意图；
[0037]图2为一种串列式双风轮风电机组载荷预测方法示意图；
[0038]图3为卷积神经网络模型示意图。
[0039]图中，1为前风轮叶片；2为光纤载荷传感器；3为光纤温度传感器；4为前风轮光纤传感分析仪；5为前风轮轮毂；6为机舱式测风激光雷达；7为机舱；8为机舱交换机；9为后风轮叶片；10为后风轮光纤传感分析仪；11为后风轮轮毂；12为塔筒；13为塔筒光纤传感分析仪；14为塔底交换机。
具体实施方式
[0040]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0041]以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本专利技术提供进一步的详细说明。除非另有指明，本专利技术所采用的所有技术术语与本专利技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本专利技术所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。
[0042]实施例1：
[0043]请参阅图1所示，本专利技术提供一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，包括外置服务器、光纤载荷传感器2、光纤温度传感器3、前风轮光纤传感分析仪4、机舱式测风激光雷达6、机舱交换机8、后风轮光纤传感分析仪10、塔筒光纤传感分析仪13和塔底交换机14。前风轮光纤传感分析仪4、后风轮光纤传感分析仪10和塔筒光纤传感分析仪13上都设有无线模块。
[0044]串列式双风轮风电机组包括前风轮轮毂5、机舱7、后风轮叶片9、后风轮轮毂11和塔筒12；其中，塔筒12顶端连接横向设置的机舱7中段，机舱7两端分别连接前风轮轮毂5和后风轮轮毂11，前风轮轮毂5上设有三片前风轮叶片1，后风轮轮毂11设有三片后风轮叶片9。
[0045]光纤载荷传感器2在每支前风轮叶片1的叶根截面、最大弦长截面通过胶水各安装四支，光纤载荷传感器2在每支后风轮叶片9的叶根截面及最大弦长截面通过胶水各安装四支。
[0046]在塔筒12的上端、中端、下端各安装四支；每个光纤载荷传感器2旁都通过胶水固定有一个光纤温度传感器3，此时前风轮上设有24个光纤载荷传感器2和24个光纤温度传感器3，后风轮上设有24个光纤载荷传感器2和24个光纤温度传感器3，塔筒12上设有12个个光纤载荷传感器2和12个光纤温度传感器3。
[0047]前风轮上的24个光纤载荷传感器2和24个光纤温度传感器3接入前风轮光纤传感分析仪4，后风轮上的24个光纤载荷传感器2和24个光纤温度传感器3接入后风轮光纤传感分析仪10。
[0048]前风轮光纤传感分析仪4和后风轮光纤传感分析仪10分别设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，其特征在于，包括多个光纤载荷传感器(2)、多个光纤温度传感器(3)、前风轮光纤传感分析仪(4)、机舱式测风激光雷达(6)、机舱交换机(8)、后风轮光纤传感分析仪(10)、塔筒光纤传感分析仪(13)和塔底交换机(14)；光纤载荷传感器(2)和光纤温度传感器(3)连接前风轮光纤传感分析仪(4)或后风轮光纤传感分析仪(10)或塔筒光纤传感分析仪(13)；前风轮光纤传感分析仪(4)、后风轮光纤传感分析仪(10)和塔筒光纤传感分析仪(13)连接设置在塔筒(12)上的机舱交换机(8)；机舱交换机(8)和机舱式测风激光雷达(6)连接塔底交换机(14)；塔底交换机(14)连接外置服务器。2.如权利要求1所述的一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，其特征在于，前风轮光纤传感分析仪(4)、后风轮光纤传感分析仪(10)和塔筒光纤传感分析仪(13)上都设有无线模块。3.如权利要求1所述的一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，其特征在于，所述光纤载荷传感器(2)在每支前风轮叶片(1)的叶根截面和最大弦长截面各安装四支，光纤载荷传感器(2)在每支后风轮叶片(9)的叶根截面及最大弦长截面各安装四支。4.如权利要求3所述的一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，其特征在于，所述光纤载荷传感器(2)在塔筒(12)的上、中、下端各设有四支。5.如权利要求4所述的一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，其特征在于，每个光纤载荷传感器(2)旁都设有光纤温度传感器(3)。6.如权利要求4所述的一种串列式双风轮风电机组载荷监测装置，其特征在于，前风轮光纤传感分析仪(4)、后风轮光纤传...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯智科，郭小江，卢坤鹏，唐巍，劳文欣，叶昭良，刘鑫，闫姝，
申请(专利权)人：华能海上风电科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：