[发明专利]确定风力发电机组的塔架净空的方法和装置

说明书

本发明提供一种确定风力发电机组的塔架净空的方法和装置，在风力发电机组的机舱底部设置测距传感器，该方法包括：确定所述多个第一测点的位置，并根据所述多个第一测点的位置，推算叶片的尖端的位置；确定所述多个第二测点的位置，并根据所述多个第二测点的位置，推算叶片的尖端映射到塔架上的预定测点的位置；根据推算的叶片的尖端的位置和塔架上所述预定测点的位置，计算叶片的尖端到所述预定测点的距离以获得塔架净空。采用本发明示例性实施例的确定风力发电机组的塔架净空的方法和装置，能够实时准确地确定风力发电机组的塔架净空，以有效避免叶片扫塔情况的发生。

技术领域

本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种确定风力发电机组的塔架净空的方法和装置。

背景技术

风力发电机组在运行过程中，由于叶片受损、传感器故障、控制系统故障或者遭遇极端风况等情况的发生，可能会出现整机振动失稳，叶片的尖端和塔架的距离(净空)急剧降低，最终导致叶片与塔架相碰，造成叶片和塔架断裂，该现象又称为“扫塔”。对于风力发电机组而言，一旦发生叶片扫塔，会为风电场带来较大的经济损失。

目前，可以通过在塔筒外壁安装激光扫描仪的方法来监控塔架净空。但这种方式受机舱偏航影响，需要多个激光传感器才可以实现所有机舱方向的塔架净空监测，并且在塔筒外壁安装激光传感器存在固定、接线等一系列的工程问题。

此外，还可以通过在叶根安装两个平行测距仪的方法，通过监控两个通道距离的变化判断叶片变形的方向和变形的大小。但这种采用单点测试叶片变形方向和变形程度来估算塔架净空的方式，没有考虑到塔架变形对净空的影响，并且在叶轮上安装测距仪会破坏叶片的外形，带来发电量损失。此外，为了保证效果，一般需要在每个叶片的根部均安装一组测距仪，这会导致成本的上升。

此外，还有在叶尖部设置测距仪的方法，通过测量叶尖与塔架的距离来得到塔架净空，但是该方法存在安装不便，供电困难，以及破坏叶片外形的缺点。

此外，还可以通过图像采集分析的方法来监控塔架净空，但是该方法需要有良好的光照条件。并且该方法无法直接测量得到塔架净空，需要进行图像识别和像素转换。图像识别对电脑性能的要求较高，并且存在较高的错误识别率，而根据像素进行测量的前提是相机需要进行标定，并且在塔架上需要有较为明显的标识线。图像采集的方法也容易受到镜头污染的影响。

此外，监控风力发电机组振动信号也是常见的避免“扫塔”的方法，但是该方法属于间接测量，不能完全保证数据的有效性和真实性。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种确定风力发电机组的塔架净空的方法和装置，以克服上述至少一个缺陷。

在一个总体方面，提供一种确定风力发电机组的塔架净空的方法，在风力发电机组的机舱底部设置测距传感器，所述测距传感器以不同角度发射多个测试信号，以在风力发电机组的叶片垂直向下时部分测试信号映射在叶片上获得多个第一测点以及部分测试信号映射在塔架上获得多个第二测点，其中，所述方法包括：确定所述多个第一测点的位置，并根据所述多个第一测点的位置，推算叶片的尖端的位置；确定所述多个第二测点的位置，并根据所述多个第二测点的位置，推算叶片的尖端映射到塔架上的预定测点的位置；根据推算的叶片的尖端的位置和塔架上所述预定测点的位置，计算叶片的尖端到所述预定测点的距离以获得塔架净空。

可选地，确定所述多个第一测点的位置的步骤可包括：确定映射在叶片上的每个测试信号与水平面的夹角的角度值；针对映射在叶片上的任一测试信号，确定该测试信号对应的第一测点到所述测距传感器的距离；根据映射在叶片上的每个测试信号与水平面的夹角的角度值以及每个第一测点到所述测距传感器的距离，确定每个第一测点的位置。

可选地，根据所述多个第一测点的位置，推算叶片的尖端的位置的步骤可包括：通过对确定的所述多个第一测点的位置进行拟合，获得叶片的变形曲线；基于获得的叶片的变形曲线来推算出叶片的尖端的位置。