一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法，通过将全球定位传感器设置在风力发电机上，然后将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数，接着通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制，本方案基于全球卫星定位传感器，可较好的实现对风力发电机组进行状态监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电场数据处理
，特别涉及一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法。
技术介绍
随着化石能源储存量的不断减少和地球环境被破坏以及污染程度的日益加重，如何对太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等可再生而且洁净的非化石能源进行开发利用，目前已经受到全世界范围内的广泛关注。风能作为太阳能的一种转化形式，在地球上储量丰富且分布广阔。因此，风力发电目前已成为人类利用可再生洁净能源发电中最有潜质的发电形式之一。发展至今，我们将风能转换成机械能的装置称为风力机(风轮机)，风车发展到今天主要以风力机的形式来完成风能的利用。风力机由叶片构成风轮，并将风轮安装在转轴上，利用风力在叶片上产生的推力推动风轮转动，风轮轮轴随风轮转动并带动其后连接的装置转动来完成一定的功能，所以风轮或者说风力机是把风的动能转变为机械能的重要部件。风力发电机由于受到振动的力量可能引起很多部件的变形，例如，振动可能是由于风机的高度，机舱和转子的重量引起的。例如，一个典型的钢制的风力发电机的塔架可能在每3秒一个正常的循环下，来回震荡。此外，由于叶片也具有某种灵活性，它们在一个典型的固有频率下振动，大约每秒一个周期(或每秒一个赫兹)。由于其它的作用最终也可能会产生裂缝，造成严重的机械性故障，因此风力发电机的这些和其它部件能够弯曲或偏转是一个很重要的特性。因此一定要实时监测风力发电机中部件的变形，确定风机运行过程中的弯曲、振动、或其它的偏移。为保证风力发电机组可靠稳定运行，降低机组的维护成本，最有效的办法是监测风力发电机组的运行状态。因此，要实时计算风速、确定风向、调整叶片的桨距角、确定轴承的偏航方位、同时估计风力发电机的负载，以便对风力发电机实时进行控制。对风力发电机的状态进行实时监测，使其更好地为电网服务具有重要的意义。为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法，尝试通过基于全球卫星定位系统，对风力发电机的状态进行监测，获取风机的详细偏移信息并估计风力发电机的负载，以便对风力发电机进行控制，是目前风电场数据处理
亟待解决的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提出了一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法，通过将全球定位传感器设置在风力发电机上，然后将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数，接着通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制，本方案基于全球卫星定位传感器，可较好地实现对风力发电机组进行状态监测。为解决上述技术问题，本专利技术实施例的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于GPS对风机状态进行检测的方法，包括:步骤一、将全球定位传感器设置在风力发电机上；步骤二、将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数；步骤三、通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制。优选的，上述步骤一中，全球定位传感器可安装在靠近风力发电机叶片的最大振动位移处。优选的，上述步骤一中，全球定位传感器可安装在靠近风力发电机叶片的尖端处。优选的，上述步骤一中，全球定位传感器可安装在靠近风力发电机塔架的顶端处。优选的，上述全球定位传感器可以包括一个无线发射器和/或接收器。优选的，上述全球定位传感器可以包括一个电源。优选的，上述全球定位传感器可以包含一个加速度计和/或一个控制单元。优选的，上述加速度计可以是双轴或三轴的。优选的，上述控制单元可包括一个过滤器，用于处理来自加速度计的信号。优选的，上述步骤三中，计算风力发电机的运行状态，包括但不限于风力发电机塔架顶部的转子方位角、前后加速度和速度、侧面的加速度和顶部的速率、塔架顶部方向的偏转，和/或处在不同位置的每个风力发电机叶片的偏转。优选的，上述步骤三中，可计算风力发电机的负载。优选的，上述步骤三中，所述对风力发电机进行控制可包括调整发电机叶片的桨距角，以及确定轴承的偏航方位。一种基于GPS对风机状态进行检测的系统，包括风力发电机、调整装置及控制装置，通过将全球定位传感器设置在风力发电机上，然后将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数，接着通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制。优选的，上述风力发电机含有设置在风力发电机上的全球定位传感器。优选的，上述调整装置用于将全球定位传感器校正和/或补偿来自其它传感器的读数。优选的，上述控制装置用于通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制。优选的，上述风力发电机可包含一个塔架；一个支持主轴的位于塔架上的机舱；一个位于主轴一端的轮毂；一个使主轴旋转的位于轮毂上的叶片；一个控制系统；一个位于塔架和叶片一端的全球定位传感器，用于确定塔架和叶片的偏移。优选的，上述生成单元用于依据数据结构中的数据生成风电场运行数据报告。综上所述，本专利技术提供了一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法，通过将全球定位传感器设置在风力发电机上，然后将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数，接着通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制，本方案基于全球卫星定位传感器，可较好的实现对风力发电机组进行状态监测。附图说明图1为本专利技术实施例一种基于GPS对风机状态进行检测的方法示意图；图2为水平轴风力发电机的示意图；图3为本专利技术实施例风力发电机的侧视原理图；图4为本专利技术实施例位置传感器原理图；图5为本专利技术实施例一种基于GPS对风机状态进行检测的系统示意图。具体实施例方式本专利技术实施例提供的一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法，通过将全球定位传感器设置在风力发电机上，然后将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数，接着通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制，本方案基于全球卫星定位传感器，可较好的实现对风力发电机组进行状态监测。本专利技术实施例的核心思想是，通过基于全球卫星定位系统，对风力发电机的状态进行监测，将全球定位传感器安装在风力发电机上，确定风机组件的偏转，包括但不限于风机的塔架、叶片、机舱、轮毂。风力发电机的控制系统将通过计算处理相关数据，包括但不限于风力发电机之塔架顶部的转子方位角、前后加速度和速度、侧面的加速度和顶部的速率、塔架方向的偏转，和/或处在不同位置的每个叶片的偏转，同时剪切因子也可以被确定。然后，响应于来自全球定位传感器的信号，控制系统将控制风力发电机的操作。此外，本方案可实现对风机实施各种控制策略，包括使风机从一个运行状态改变到另一个运行状态。对风力发电机进行控制，以便优化整个风电场的生产，同时降低一个涡轮对其它涡轮的影响。诸如通过减少一个特定的风力发电机的旋转速度。另外，全球定位传感器还可用于确定风力发电机轴承的偏航方位。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种基于GPS对风机状态进行检测的方法，如图1所示，具体步骤包括:步骤一、将全球定位传感器设置在风力发电机上；具体而言，在本专利技术实施例中，图2是水平轴风力发电机的示意图。风力发电机90的特殊的配置包括与塔架配套的机舱装置94和一个封闭主轴96。叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPS对风机状态进行检测的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、将全球定位传感器设置在风力发电机上；步骤二、将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数；步骤三、通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS对风机状态进行检测的方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤一、将全球定位传感器设置在风力发电机上； 步骤二、将全球定位传感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数； 步骤三、通过接收的GPS信号，计算风力发电机的运行状态，并对风力发电机进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，全球定位传感器可安装在靠近风力发电机叶片的最大振动位移处。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，全球定位传感器可安装在靠近风力发电机叶片的尖端处。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，全球定位传感器可安装在靠近风力发电机塔架的顶端处。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全球定位传感器可以包括一个无线发射器和/或接收器。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全球定位传感器可以包括一个电源。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全球定位传感器可以包含一个加速度计和/或一个控制单元。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加速度计可以是双轴或三轴的。9.根据权利要求7所述 的方法，其特征在于，所述控制单元可包括一个过滤器，用于处理来自加速度计的信号。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，计算风力发电机的运行状态，包括但不限于风力发电机塔架顶部的转子方位角、前后加速度和速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：程伟臻，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：