【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电机叶片监测，特别涉及一种风电机组叶片状态监测系统及方法。
技术介绍
1、目前，风力发电行业属于重要的清洁能源产业，并且在我国新能源发电中占有的比重越来越大，所以必须要保证风力发电的稳定性，同时在针对风电机组进行设计及安装研发的过程中要保证能够通过相关技术的应用，提高风电机组的运行稳定性及可靠性，而状态检测技术则能够在一定程度上对风电机组的方行状态进行实时检测，进而确保整个机组的运行安全。随着各大、中型风电场的兴建，投入使用的风电机数量增长十分迅速，实时获取风电机叶片的运行状态十分重要。
2、其次，因为风电设备大型化发展的需要，叶片尺寸不断加大。由于工作环境复杂恶劣，且长期承受交变负荷作用，叶片容易出现脱层、裂纹、磨损等机械损伤,这些损伤不同程度地影响到叶片的力学特性。风电场大多位于偏远地区，存在风力机维护、监测困难的问题。而且叶片位于高空，体积大,难以安装传统机械状态监测传感器,故难以及时发现早期故障表现出的运动异常。早期损伤如末被及时发现,有可能在恶劣工况下发展为机械故障，造成恶性事故和经济损失。
3、因此，本专利技术提出一种风电机组叶片状态监测系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种风电机组叶片状态监测系统及方法，通过获取风电机组的实际运行数据，所述运行数据包括：发电机转速、发电机转矩；基于所述运行数据计算当前风电机组叶片工作运行角度，得到工作角度调整指令；检测叶片运行过程中自身因素引起的故障，得到叶片自身调整指令；检测叶片运
2、本专利技术提出一种风电机组叶片状态监测系统，该系统包括：
3、参数采集模块：包括若干个传感器，用于获取风电机组的实际运行数据；所述运行数据包括：发电机转速、发电机转矩；
4、工作角度监测模块：与所述参数采集模块连接，用于基于所述运行数据计算当前风电机组叶片工作运行角度，得到工作角度调整指令；
5、叶片自身监测模块：与所述参数采集模块连接，用于检测叶片运行过程中自身因素引起的故障，得到叶片自身调整指令；
6、运行故障监测模块：与所述参数采集模块连接，用于检测叶片运行过程中由于外界因素引起的故障，得到运行故障指令；
7、预警模块：与所述工作角度监测模块、叶片自身监测模块和运行故障检测模块连接，用于接收所述工作角度调整指令、叶片自身调整指令和运行故障指令，并生成对应的预警信息进行异常情况报警。
8、优选的，工作角度监测模块，包括：
9、风速区域确定单元：根据发电机转速判断风机是否处于低风速控制区域，若当风机进入低风速区域控制后，风机控制器进一步判断发电机转速工作在低风速区域的哪段区域，所述低风速区域包括：第一一恒转速区、变化转速区、第二恒转速区；
10、角度计算单元：基于所述转速工作区域、发电机转矩数据叶片的工作角度，得到当前角度监测信息；
11、角度调整单元：基于当前角度监测信息判断叶片工作角度是否为最佳工作角度，若否，则需调整叶片工作角度至最佳工作角度，所述最佳工作角度为使风机最大程度的吸收风能并转化为电能的工作角度。
12、优选的，角度调整单元，包括：
13、计算单元：风机控制器根据发电机转速、发电机转矩和风机最优输出转矩百分比计算不同区域的叶片工作角度，角度计算公式为：
14、
15、其中，vi表示单位时间内发电机转速向量，ui表示单位时间内发电机转矩向量，p表示最优输出转矩百分比，p的计算公式为：其中表示vi和ui的平均值，θ表示最优工作角度，α表示历史最优工作角度，根据风速区域的不同α的值也不同，第一恒转速区对应的历史最优工作角度为α1、变化转速区对应的历史最优工作角度α2、第二恒转速区对应的历史最优工作角度α3，在计算时应首先判断转速在的区域，确定对应的历史最优工作角度，再代入公式计算当前最优工作角度；
16、角度调整子单元：判断当前转速下的工作角度是否为最优工作角度，若不是则生成工作角度调整指令。
17、优选的，叶片自身监测模块，包括：
18、第一获取模块：获取风力发电机组包括变桨电机电流、转速、叶片角度和风速在内的运行参数，将上述运行参数以数组形式存储，并记录采样数组的个数；
19、第一计算单元：计算每组数组中的风机的电机电流实际值相对于风机的电机电流理论值的增量比，得到第一计算结果；
20、第二计算单元：计算获取的相邻数组中的后一数组中的电流实际值相对于电流理论值的增量比与前一数组中的电流实际值相对于电流理论值的增量比的比值，得到第二计算结果；
21、第三计算单元：对转速做傅里叶变换，获得傅里叶变换后的频谱，并计算转速的平均值的频率，得到第三计算结果；
22、判断单元：若第一计算结果、第二计算结果大于设定阈值，第三计算结果小于设定阈值可判断为叶片自身开裂，生成叶片自身调整指令。
23、优选的，第三计算单元，包括：
24、做傅里叶变换单元：对转速做傅里叶变换，获得傅里叶变换后的频谱，并计算转速的平均值的频率，得到第三计算结果，其中平均值的频率计算公式为：
25、
26、其中，v表示转速经过傅里叶变换的对应值，f表示转速的平均值的频率。
27、优选的，运行故障监测模块，包括：
28、叶片采样单元：采样雷达对待监测叶片进行信号采样，获取待监测叶片雷达信号；
29、时频图确定单元：预先获取正常运行下风电机叶片雷达信号，并对待监测叶片雷达信号和正常运行下风电机叶片雷达信号进行傅里叶变化，得到待监测叶片雷达信号的时频图和正常运行下风电机叶片雷达信号的时频图；
30、故障确定单元：将所述待监测叶片雷达信号的时频图和正常运行下风电机叶片雷达信号的时频图进行对比，判断风电机叶片是否发生故障，生成运行故障指令。
31、优选的，预警模块，包括：
32、指令接收单元：与所述工作角度监测模块、叶片自身监测模块和运行故障检测模块连接，用于接收所述工作角度调整指令、叶片自身调整指令和运行故障指令；
33、分类预警单元：与所述指令接收单元连接，用于对接收的指令按照类型进行预警提示，所述按照类型进行预警提示包括：工作角度调整指令提示当前工作角度不是最优工作角度，叶片自身调整质量提示叶片当前存在开裂风险，运行故障指令提示当前运行状态存在异常。
34、本专利技术提出一种风电机组叶片状态监测方法，该方法包括：
35、获取风电机组的实际运行数据，所述运行数据包括：发电机转速、发电机转矩；
36、基于所述运行数据计算当前风电机组叶片工作运行角度，得到工作角度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，工作角度监测模块，包括：
3.根据权利要求2所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，角度调整单元，包括：
4.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，叶片自身监测模块，包括：
5.根据权利要求4所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，第三计算单元，包括：
6.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，运行故障监测模块，包括：
7.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，预警模块，包括：
8.一种风电机组叶片状态监测方法，其特征在于，该方法包括：
9.根据权利要求8所述的风电机组叶片状态监测方法，其特征在于，基于所述运行数据计算当前风电机组叶片工作运行角度，得到工作角度调整指令，包括：
10.根据权利要求8所述的风电机组叶片状态监测方法，其特征在于，检测叶片运行过程中由于外界因素引起的故障，得到运
...【技术特征摘要】
1.一种风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，工作角度监测模块，包括：
3.根据权利要求2所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，角度调整单元，包括：
4.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，叶片自身监测模块，包括：
5.根据权利要求4所述的风电机组叶片状态监测系统，其特征在于，第三计算单元，包括：
6.根据权利要求1所述的风电机组叶片状态监...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈琰俊，常亚民，陈勇，朱壮华，史学峰，刘志宏，彭志忠，刘建华，
申请(专利权)人：华能榆社扶贫能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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