技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于，步驟包括：

1)預(yù)先建立低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型；

2)實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)所述步驟1)建立的關(guān)系模型得到目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于：所述建立低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型的具體步驟為：采用多體動力學(xué)建模分析方法對風(fēng)電機(jī)組的傳動鏈系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化等效，建立得到風(fēng)電機(jī)組傳動模型；構(gòu)建所述風(fēng)電機(jī)組傳動模型的動力學(xué)方程，基于構(gòu)建的所述動力學(xué)方程建立低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于：所述低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型的表達(dá)式為：

$\left[\begin{array}{ccc}{J}_t& 0& 0\\ 0& J_0& 0\\ 0& 0& J_g\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_t\\ {\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_0\\ {\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_g\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{C}_{lss}& -\frac{1}{N}{C}_{lss}& 0\\ -\frac{1}{N}{C}_{lss}& \frac{1}{N^2}{C}_{lss}+C_{hss}& -C_{hss}\\ 0& -C_{hss}& C_{hss}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_t\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_0\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_g\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{K}_{lss}& -\frac{1}{N}{K}_{lss}& 0\\ -\frac{1}{N}{K}_{lss}& \frac{1}{N^2}{K}_{lss}+K_{hss}& -K_{hss}\\ 0& -K_{hss}& K_{hss}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_t\\ {\mathrm{\θ}}_0\\ {\mathrm{\θ}}_g\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_m\\ 0\\ T_g\end{array}\right]$

其中，J_t為葉片、輪轂和低速軸轉(zhuǎn)動慣量集總所形成的第一等效質(zhì)量塊的等效轉(zhuǎn)動慣量，θ_t為所述第一等效質(zhì)量塊的絕對角位移，J₀為將齒輪箱折算到輸高速軸端時(shí)所形成的第二等效質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動慣量，θ₀為所述第二等效質(zhì)量塊的絕對角位移，J_g為高速軸上的轉(zhuǎn)動慣量和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量集總所形成的第三等效質(zhì)量塊的等效轉(zhuǎn)動慣量，θ_g為所述第三等效質(zhì)量塊的絕對角位移，K_lss、K_hss分別為低速軸、高速軸的彈性扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)，C_lss、C_hss分別為低速軸、高速軸的軸阻尼系數(shù)，N＝N_η且N_η為齒輪箱的變速比，T_g為發(fā)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩，T_m為低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷；

以及ω_t為所述第一等效質(zhì)量塊圓盤的角速度，ω₀為所述第二等效質(zhì)量塊圓盤的角速度，ω_g為所述第三等效質(zhì)量塊圓盤的角速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于：所述低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型的建立步驟為：

1.11)建立簡化的風(fēng)電機(jī)組傳動模型：將風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)中葉片、輪轂和低速軸的轉(zhuǎn)動慣量集總形成一個(gè)等效質(zhì)量塊圓盤，構(gòu)成所述第一等效質(zhì)量塊圓盤；將齒輪箱轉(zhuǎn)動慣量折算到輸出的高速軸端形成一個(gè)等效質(zhì)量塊圓盤，構(gòu)成所述第二等效質(zhì)量塊圓盤；以及將高速軸上的轉(zhuǎn)動慣量和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量集總為一個(gè)等效質(zhì)量圓盤，構(gòu)成所述第三等效質(zhì)量塊圓盤；

1.12)構(gòu)建動力學(xué)方程：對所述步驟1.11)建立的風(fēng)電機(jī)組傳動模型構(gòu)建動力學(xué)方程；

基于所述第一等效質(zhì)量塊圓盤的廣義外力為低速端的扭轉(zhuǎn)載荷T_m建立第一方程：

$J_t\frac{{\mathrm{d\ω}}_t}{dt}=T_m-\left(K_{lss}\right({\mathrm{\θ}}_t-\frac{{\mathrm{\θ}}_0}{N_{\mathrm{\η}}})+C_{lss}({\mathrm{\ω}}_t-\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{N_{\mathrm{\η}}}\left)\right)$

基于所述第二等效質(zhì)量塊圓盤只有系統(tǒng)內(nèi)力、無系統(tǒng)外力建立第二方程：

$J_0\frac{{\mathrm{d\ω}}_0}{dt}=\frac{1}{N_{\mathrm{\η}}}\left(K_{lss}\right({\mathrm{\θ}}_t-\frac{{\mathrm{\θ}}_0}{N_{\mathrm{\η}}})+C_{lss}({\mathrm{\ω}}_t-\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{N_{\mathrm{\η}}}\left)\right)-\left(K_{hss}\right({\mathrm{\θ}}_0-{\mathrm{\θ}}_g)+C_{hss}({\mathrm{\ω}}_0-{\mathrm{\ω}}_g\left)\right)$

基于所述第三等效質(zhì)量塊圓盤的廣義外力為電磁轉(zhuǎn)矩-N_pT_e建立第三方程：

$J_g\frac{{\mathrm{d\ω}}_g}{dt}=K_{hss}({\mathrm{\θ}}_0-{\mathrm{\θ}}_g)+C_{hss}({\mathrm{\ω}}_0-{\mathrm{\ω}}_g)-N_p{T}_e$

其中，N_p為發(fā)電機(jī)的極對數(shù)；

1.13)建立低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型：

令T_g＝N_pT_e，并由所述步驟1.12)建立的第一方程、第二方程以及第三方程得到所述低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟1)后、步驟2)前還包括模型驗(yàn)證步驟，具體步驟為：對所述低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型進(jìn)行模態(tài)求解，得到基于模型的系統(tǒng)固有頻率；由系統(tǒng)的參考固有頻率對所述基于模型的系統(tǒng)固有頻率進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證通過，則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于，所述模態(tài)求解的具體步驟為：

1.21)將所述低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系模型變換為第四方程：

$\[M\]\left\{\stackrel{\·\·}{q}\right\}+\[k\]\left\{q\right\}=0;$

其中為質(zhì)量矩陣，為剛度矩陣，q為角位移，為加速度；

1.22)將所述步驟1.21)變換得到的第四方程變形為第五方程：

$\left\{\right[K]-{\mathrm{\ω}}^2[M\left]\right\}\stackrel{\‾}{q}=0$

其中ω為角頻率，為角速度；

由所述第五方程求解得到基于模型的系統(tǒng)固有頻率f。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于：所述模型驗(yàn)證步驟中對所述基于模型的系統(tǒng)固有頻率進(jìn)行驗(yàn)證的具體步驟為：將所述基于模型的系統(tǒng)固有頻率與系統(tǒng)的參考固有頻率進(jìn)行比較，若兩者的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則驗(yàn)證通過。

8.根據(jù)權(quán)利要求3～7中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)電機(jī)組低速軸扭轉(zhuǎn)載荷監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟2)的具體步驟為：

2.1)通過風(fēng)電機(jī)組中SCADA系統(tǒng)獲取風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、運(yùn)行指令數(shù)據(jù)，得到發(fā)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩T_g、轉(zhuǎn)速以及低速軸的轉(zhuǎn)速、高速軸的轉(zhuǎn)速；

2.2)根據(jù)所述步驟2.1)得到的數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)電機(jī)的扭轉(zhuǎn)角位移和轉(zhuǎn)動加速度、低速軸的扭轉(zhuǎn)角位移和扭轉(zhuǎn)加速度以及高速軸的扭轉(zhuǎn)角位移和轉(zhuǎn)動加速度，得到所述第一等效質(zhì)量塊圓盤的絕對角位移θ_t、所述第二等效質(zhì)量塊圓盤的絕對角位移θ₀以及所述第三等效質(zhì)量塊圓盤的絕對角位移θ_g；

2.3)根據(jù)所述步驟2.2)得到的數(shù)據(jù)、所述步驟1)建立的關(guān)系模型得到目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組低速軸的扭轉(zhuǎn)載荷。

9.一種風(fēng)電機(jī)組載荷分析方法，其特征在于，步驟包括：

按照權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述的監(jiān)測方法監(jiān)測目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組中低速軸扭轉(zhuǎn)載荷；

基于監(jiān)測到的低速軸扭轉(zhuǎn)載荷對目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組中傳動系統(tǒng)進(jìn)行載荷分析。