一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲；差異性檢驗，將采集到各機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值與其它機(jī)組和/或該機(jī)組過往記錄進(jìn)行差異性比較；振動狀態(tài)輸出，將差異性過大的機(jī)組對應(yīng)的振動狀態(tài)輸出。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和存儲模塊、差異性檢驗?zāi)K和振動狀態(tài)輸出模塊。本發(fā)明通過數(shù)理統(tǒng)計與計算機(jī)模式識別相結(jié)合的方法，可達(dá)到減小噪聲數(shù)據(jù)對異常狀態(tài)判斷的影響的技術(shù)效果，從而提高預(yù)警系統(tǒng)的魯棒性和準(zhǔn)確性，還便于針對不同配置、不同環(huán)境下的風(fēng)機(jī)定制更具針對性的預(yù)警機(jī)制，適于廣泛推廣使用。
【專利說明】—種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)組振動狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的不斷完善，是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的重要研究課題之一。
[0003]第200810118822.4號中國專利公開了一種“風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動監(jiān)測及故障診斷的方法”，該方法的步驟包括:設(shè)置監(jiān)測點布置傳感器，通過傳感器輸出原始振動信號，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備完成信號存儲；通過組件總線模塊將特征值數(shù)據(jù)發(fā)送到接受模塊，并存儲于數(shù)據(jù)中心；在數(shù)據(jù)中心設(shè)置閥值曲線，特征值數(shù)據(jù)持續(xù)增長，超過閥值時，接受模塊趨勢預(yù)警，持續(xù)超過閥值時，接收模塊進(jìn)行趨勢預(yù)警，持續(xù)超過閥值時，接收模塊發(fā)出狀態(tài)預(yù)警；在分析模塊中建立故障診斷模塊，設(shè)置故障診斷閥值，分析模塊從數(shù)據(jù)中心獲取包絡(luò)信號數(shù)據(jù)，通過故障診斷模塊計算出故障綜合評價值，故障綜合評價值和故障診斷閥值進(jìn)行對比，進(jìn)行故障報警。
[0004]在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)上述振動監(jiān)測及故障診斷方法存在以下不足:其使用時域特征值及頻域特征值進(jìn)行故障狀態(tài)判斷，是直接采集實時數(shù)據(jù)觀察值使用的，不可避免的會受到噪聲數(shù)據(jù)的影響，從而降低系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。
[0005]由此可見，上述現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警技術(shù)在方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種可減小噪聲數(shù)據(jù)影響的新的基于數(shù)理統(tǒng)計原理的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常狀態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)，實屬當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)，使其減小受到噪聲數(shù)據(jù)的影響，具有更好的預(yù)警效果，從而克服現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法的不足。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，包括以下步驟:機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲；差異性檢驗，將采集到各機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值與其它機(jī)組和/或該機(jī)組過往記錄進(jìn)行差異性比較；振動狀態(tài)輸出，將差異性過大的機(jī)組對應(yīng)的振動狀態(tài)輸出。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲之后還包括采集周期的判斷步驟，不滿足采集周期時繼續(xù)采集和存儲數(shù)據(jù)，滿足采集周期后才進(jìn)入差異性檢驗步驟。
[0009]所述的差異性檢驗包括:檢驗在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組的振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)其它機(jī)組的差異性，檢驗當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)不同機(jī)組在同一轉(zhuǎn)速段內(nèi)的差異性，檢驗該機(jī)組在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期與過往周期的振動狀態(tài)的差異性，以及檢驗該機(jī)組在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)不同轉(zhuǎn)速段振動狀態(tài)的差異性。
[0010]所述的檢驗在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組的振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)其它機(jī)組的差異性，是基于馬哈拉諾比斯距離進(jìn)行檢驗和判斷。
[0011]所述的檢驗當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)不同機(jī)組在同一轉(zhuǎn)速段內(nèi)的差異性，是基于歐氏距離進(jìn)行計算和檢驗。
[0012]所述的振動狀態(tài)輸出采用報表形式輸出對應(yīng)機(jī)組在對應(yīng)轉(zhuǎn)速值的機(jī)組加速度瞬態(tài)值對應(yīng)的占比值。
[0013]所述的振動狀態(tài)輸出還包括將計算得到的占比值與兩閾值進(jìn)行比較，并發(fā)出黃色或紅色警報的過程。
[0014]此外，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述方法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)采集和存儲模塊，用于采集并存儲風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)；差異性檢驗?zāi)K，用于將采集到各機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值與其它機(jī)組和/或該機(jī)組過往記錄進(jìn)行差異性比較；振動狀態(tài)輸出模塊，用于將差異性過大的機(jī)組對應(yīng)的振動狀態(tài)輸出。
[0015]作為進(jìn)一步改進(jìn)，其還包括采集周期判斷模塊，用于判斷數(shù)據(jù)采集和存儲模塊獲得的數(shù)據(jù)是否滿足采集周期，在不滿足采集周期時指令數(shù)據(jù)采集和存儲模塊繼續(xù)采集和存儲數(shù)據(jù)，在滿足采集周期后提供周期內(nèi)的數(shù)據(jù)給差異性檢驗?zāi)K。
[0016]還包括閾值設(shè)定模塊和/或報警輸出模塊。
[0017]采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明通過數(shù)理統(tǒng)計與計算機(jī)模式識別相結(jié)合的方法，可達(dá)到減小噪聲數(shù)據(jù)對異常狀態(tài)判斷的影響的技術(shù)效果，從而提高預(yù)警系統(tǒng)的魯棒性和準(zhǔn)確性，還便于針對不同配置、不同環(huán)境下的風(fēng)機(jī)定制更具針對性的預(yù)警機(jī)制，適于廣泛推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]圖1是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]請參照圖1所示，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法主要包括機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲、差異性檢驗、振動狀態(tài)輸出等步驟。
[0021]1、采集與存儲
[0022]具體來說，機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲，是在未停機(jī)狀態(tài)下將狀態(tài)量的實時瞬態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并存儲。具體是將機(jī)艙加速度傳感器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器overspeed模塊采集到原始數(shù)據(jù)，通過帶通濾波及計算獲得機(jī)艙加速度瞬態(tài)值和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值RPM(GeneratorRotationSpeed),再經(jīng)以太網(wǎng)發(fā)送至SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲。
[0023]2、差異性檢驗
[0024]當(dāng)采集并存儲的數(shù)據(jù)滿足周期要求后，調(diào)取數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)周期通?？捎杀绢I(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)定判斷，通常來說以周為單位。
[0025]以t為采樣周期連續(xù)采樣T時間內(nèi)的數(shù)據(jù)作為樣本。將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值RPM經(jīng)行條件拆分，將轉(zhuǎn)速劃分為多個域RPMk (k=l，2，3……)。
[0026]之后，采用數(shù)理分析的方法，檢驗在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組的振動狀態(tài)是否與風(fēng)電場內(nèi)其它機(jī)組存在差異性、在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)不同機(jī)組在同一轉(zhuǎn)速段內(nèi)是否存在差異性、該機(jī)組在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期與過往周期的振動狀態(tài)是否存在不穩(wěn)定性、該機(jī)組在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)不同轉(zhuǎn)速段振動狀態(tài)是否存在差異性。在該差異性比較過程中，進(jìn)行比較的不同機(jī)組的配置和應(yīng)用環(huán)境需相同。
[0027]2.1、風(fēng)電場A內(nèi)的風(fēng)機(jī)振動差異判斷:
[0028]基于Mahalanobis (馬哈拉諾比斯)距離的判斷
[0029]風(fēng)電場風(fēng)機(jī)數(shù)量n，風(fēng)機(jī)編號為Wi, i=l，2，3......n ；
[0030]編號Wi風(fēng)機(jī)的在轉(zhuǎn)速RPMk時獲得振動加速度值
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于包括以下步驟: 機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲； 差異性檢驗，將采集到各機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值與其它機(jī)組和/或該機(jī)組過往記錄進(jìn)行差異性比較； 振動狀態(tài)輸出，將差異性過大的機(jī)組對應(yīng)的振動狀態(tài)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于所述的機(jī)組數(shù)據(jù)的采集與存儲之后還包括采集周期的判斷步驟，不滿足采集周期時繼續(xù)采集和存儲數(shù)據(jù)，滿足采集周期后才進(jìn)入差異性檢驗步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于所述的差異性檢驗包括:檢驗在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組的振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)其它機(jī)組的差異性，檢驗當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)不同機(jī)組在同一轉(zhuǎn)速段內(nèi)的差異性，檢驗該機(jī)組在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期與過往周期的振動狀態(tài)的差異性，以及檢驗該機(jī)組在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)不同轉(zhuǎn)速段振動狀態(tài)的差異性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于所述的檢驗在當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組的振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)其它機(jī)組的差異性，是基于馬哈拉諾比斯距離進(jìn)行檢驗和判斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于所述的檢驗當(dāng)前數(shù)據(jù)周期內(nèi)該機(jī)組振動狀態(tài)與風(fēng)電場內(nèi)不同機(jī)組在同一轉(zhuǎn)速段內(nèi)的差異性，是基于歐氏距離進(jìn)行計算和檢驗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于所述的振動狀態(tài)輸出采用報表形式輸出對應(yīng)機(jī)組在對應(yīng)轉(zhuǎn)速值的機(jī)組加速度瞬態(tài)值對應(yīng)的占比值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警方法，其特征在于所述的振動狀態(tài)輸出還包括將計算得到的占比值與兩閾值進(jìn)行比較，并發(fā)出黃色或紅色警報的過程。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-7中任一項所述方法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于包括: 數(shù)據(jù)采集和存儲模塊，用于采集并存儲風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)； 差異性檢驗?zāi)K，用于將采集到各機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)值與其它機(jī)組和/或該機(jī)組過往記錄進(jìn)行差異性比較； 振動狀態(tài)輸出模塊，用于將差異性過大的機(jī)組對應(yīng)的振動狀態(tài)輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于還包括采集周期判斷模塊，用于判斷數(shù)據(jù)采集和存儲模塊獲得的數(shù)據(jù)是否滿足采集周期，在不滿足采集周期時指令數(shù)據(jù)采集和存儲模塊繼續(xù)采集和存儲數(shù)據(jù)，在滿足采集周期后提供周期內(nèi)的數(shù)據(jù)給差異性檢驗?zāi)K。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動異常的狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于還包括閾值設(shè)定模塊和/或報警輸出模塊。
【文檔編號】G01M15/00GK103674234SQ201310717509
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】唐彬偉, 葉月光, 隨德光 申請人:北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司