[发明专利]风电机叶片故障监测方法

说明书

一种风电机叶片故障监测方法，根据实际被检测风电机叶片建立风电机叶片模型；确定求解风电机叶片后向散射电场的采样点数；求解风电机叶片的后向散射电场；根据风电机叶片的后向散射电场得到风电机叶片雷达回波信号；根据风电机叶片雷达回波信号进行短时傅里叶变换，获取风电机叶片雷达回波信号的时频图；用雷达实时监测实际运行的风电机叶片，获取被监测风电机叶片的雷达回波；并对获取的被监测风电机叶片的雷达回波信号进行短时傅里叶变换，得到被监测风电机叶片雷达回波信号的时频图；所得的风电机雷达回波信号的时频图进行对比，判断风电机叶片是否发生故障。本发明解决风电机在运行过程中无法实时精准获取风电机叶片运行状态的技术问题。

技术领域

本发明属于风电机叶片故障监测技术领域，特别涉及一种风电机叶片故障监测方法。

背景技术

随着“以特高压电网为骨干网架，以输送清洁能源为主导，全球互联泛在的坚强智能电网”为目标的国家能源互联网工程启动，作为我国能源战略的基础，同时也是清洁可再生能源的重要组成部分，风电能源的开发和利用越来越受到国家的重视。我国各地风能资源丰富区域陆续出现大量已建成或正规划建设中的大、中型风电场项目，2017年投产风电达到1503万kW，累计并网装机容量达1.64亿kW。

随着各大、中型风电场的兴建，投入使用的风电机数量增长十分迅速，实时获取风电机叶片的运行状态十分重要。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的风电机叶片故障监测方法，解决风电机在运行过程中无法实时精准获取风电机叶片运行状态的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种风电机叶片故障监测方法，以下步骤：

步骤一：根据实际被监测风电机叶片建立风电机叶片模型；

本发明提出的一种风电机叶片故障监测方法需获得被监测风电机在正常运行时雷达回波的微多普勒特征，因此需根据实际被监测风电机建立风电机模型，用于获取风电机叶片在正常运行状态时的微多普勒特征。

步骤二：根据“Nyquist采样定理”确定求解风电机叶片后向散射电场的采样点数。

“Nyquist采样定理”要求采样频率f_c满足f_c＞2f_dmax，f_dmax是风电机叶片运行过程中产生的最大多普勒频率，f_dmax＝2fωR/c；ω是风电机叶片旋转的角速度；R是风电机叶片长度。当采样频率f_c确定时，则相应的一个周期内求解风电机叶片后向散射电场的采样点数为360f_c/ω。

步骤三：利用物理光学法(PO)与矩量法(MOM)构成的混合算法求解风电机叶片的后向散射电场。

该混合算法采用三角面元对风电机叶片进行离散，在风电机叶片正面和机舱正面等PO区，利用物理光学法(PO)将雷达信号在风电机叶片表面的三角面元产生的感应电流作为二次散射源代替风电机叶片本身，然后对表面感应电流进行积分来计算风电机叶片的散射电场；在叶片背面、机舱背面、风电机叶片表面不连续处以及一些复杂的边缘部分等MOM区，建立矩阵方程求解出MOM区的感应电流，进而求得MOM区的散射电场。最后通过矢量叠加就可得到风电机叶片的散射电场。求解出风电机叶片在某一固定姿态的散射电场后结合准静态法即可得到风电机叶片动态的散射电场。

步骤四：根据求解出的风电机叶片的后向散射电场得到风电机叶片雷达回波信号；