[发明专利]一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电场数据处理技术领域，特别涉及一种基于GPS对风机状态进行检测的系统及方法。

背景技术

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，本发明提供了一种基于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技术领域亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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。