[发明专利]一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及风电机组的载荷及性能测试技术领域，具体涉及一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置。

背景技术

随着风电行业的迅猛发展，风电机组的功率等级和尺寸越来越大，功率等级和尺寸的增加对于风电机组寿命和性能的影响越来越高，机组安全性和性能是否满足设计要求是当前的热点问题。因此，对机组进行载荷测试和性能测试来验证设计的合理性有十分重要的意义，但是完全按照标准要求进行测试需投入的时间和成本非常之高。为此，本发明提出一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置。该系统采用风电机组自身设备和装置，运用多学科分析方法，以分类和分层的理念监测机组运行状态参数,在自动推理过程中通过理论来分析机组运行安全性和性能的合理性，并校正机组的运行参数。

风电机组整机系统是一个复杂的、多学科的系统，涉及空气动力学、机械设计、工程力学、材料力学、电气工程以及控制论等专业技术领域，这些学科相互配合、相互制约，使风电机组整机设计成为一项复杂的系统工程。风电机组的特点是生命周期长、运行环境复杂多变、涉及的环节非常多，需要先进的可靠性保障体系。随着风电行业的迅猛发展，机组功率等级和尺寸的加大，对风电机组整机系统性能和机组安全性要求越来越高。

要保证风电机组在如此长的寿命周期内安全高效地运行，仅仅依靠制造过程的质量管理和保障是远远不够的。目前普遍做法是进行理论分析机组安全性和整机性能，但这个做法无法确保真实机组能否达到设计要求。也有个别公司对新设计风电机组按照标准要求进行性能和载荷测试，通过测试与理论进行对比，这种做法存在的缺点是测试时间长，测试成本比较高，风资源的随机性对机组的测试结果影响大,如果等待所有测试结果得到验证，机组的竞争力已经无法市场需求。

例如，现有技术的风电机组设计验证主要是通过全套的标准化性能和载荷测试流程来获取，具体实施流程为：A1)机位点选址和场址标定；A2)树立测风塔，安装测风仪器；A3)树立样机，安装测试仪器，载荷标定；A4)进行数据的测量和分析；A5)进行理论分析与测量数据的对比。这种方法的优点是：通过长期的测试可以了解机组的功率特性和载荷特性随时间变化的情况，验证风电机组可利用率、载荷情况和发现参数设置的问题，进而对风电机组的运行情况进行优化，但实测上，但是完全按照标准要求进行测试需投入的时间和成本非常之高。因此为了保证机组设计的实用性、安全性和可靠性，如何快速高效完成风电机组的载荷及性能测试，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种准确度高、可靠性好、测试时间短、实施成本低、简单实用、通用性好、易于工程实现、安全性高的用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于兆瓦级风电机组的载荷及性能测试方法，其实施步骤如下：

1)分别在不同风速下对被测试的兆瓦级风电机组的主控制系统进行数据采样，在每种风速下采样指定的时间得到多组采样数据，每一组采样数组包括风参数、发电机参数、环境参数、变桨角、变桨驱动力矩和偏航驱动力矩，所述风参数包括风速和风向，所述发电机参数包括发电机的功率、转速和转矩，所述环境参数包括空气密度、大气压和绝对气温；

2)将所有风参数中的风速进行预处理得到风速的平均值、标准偏差、最大值、最小值，针对预处理后的风参数和发电机参数采用bin方法进行处理，计算出每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值，并根据所述每种风速下的规范化风速平均值和规范化功率平均值生成风电机组的实测功率曲线；并根据每种风速下的变桨角、变桨驱动力矩生成实测变桨驱动力矩曲线，根据每种风速下的偏航驱动力矩生成实测偏航驱动力矩曲线；

3)根据每一组采样数组中的空气密度、大气压和绝对气温计算出指定时间段内的空气密度，将所述空气密度分别输入到风电专业bladed软件仿值生成理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库，分别对所述理论动态功率曲线数据库、理论变桨角曲线数据库、理论变桨驱动力矩曲线数据库、理论偏航驱动力矩曲线数据库插值获取风电机组的理论动态功率曲线、理论变桨驱动力矩曲线、理论偏航驱动力矩曲线；