[发明专利]一种风电机组主传动系统的运行工况划分方法及系统

说明书

本发明公开了一种风电机组主传动系统的运行工况划分方法及系统，包括：采集风电机组主传动系统的运行数据；利用相关性分析方法挑选与主传动系统运动状态相关的状态特征参数；对风机运行数据进行预处理，剔除无效数据，并进行归一化处理；根据风机运行特性及风速变化情况，初步将运行工况划分为停机阶段、启动阶段、最大风能追踪阶段和恒转速阶段四类；采用K‑Means聚类算法对风能追踪阶段和恒转速阶段进行细分。本发明在后期对于主传动系统的实时检测中，可以降低误报警率，提高主传动系统状态评估的准确性，降低风机维护成本，确保风电机组运行的安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风电机组主传动系统的运行工况划分方法及系统。

背景技术

双馈型风电机组主传动系统主要由轮毂、主轴、轴承、齿轮箱、联轴器等组成，不仅是能量的传输通道、也是机组载荷的传递路径，长期处于极端的气候条件、恶劣的工作环境中，工作转速范围广、激励频带宽，且时变风载往往引起柔性塔筒产生摆动；传动系统的部件的惯性力与系统气动载荷等相互耦合，使部件受力波动程度增大，导致故障增多；因主传动系统故障导致的停机时间占据了风机故障停机时间的40％-60％。风电机组主传动系统状态异常早发的原因之一是系统实时动态载荷及多工况动力学行为不明，风电机组主传动系统运行环境复杂多变，对其工况进行分类可以提高其运行健康状态评价的准确性。

目前有关风机工况划分研究主要集中在对于整机工况的划分，而对于故障率较高的主传动系统运行工况划分的研究相对较少，主传动系统运行的各个状态并不明确，对于运行状态评估缺乏理论支撑。

因此，提出一种准确且有效的风电机组主传动系统的运行工况划分方法是目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术无法准确、有效实现风电机组主传动系统运行工况划分的问题，本发明提供一种风电机组主传动系统的运行工况划分方法及系统，在后期对于主传动系统的实时检测中，可以降低误报警率，提高主传动系统状态评估的准确性，降低风机维护成本，确保风电机组运行的安全性和经济性。

本发明公开了一种风电机组主传动系统的运行工况划分方法，包括：

采集风电机组主传动系统的运行数据；

利用相关性分析方法挑选与主传动系统运行状态相关的状态特征参数；

对风机运行数据进行预处理，剔除无效数据，并进行归一化处理；

根据风机运行特性及风速变化情况，初步将运行工况划分为停机阶段、启动阶段、最大风能追踪阶段和恒转速阶段四类；

采用K-Means聚类算法对风能追踪阶段和恒转速阶段进行细分。

作为本发明的进一步改进，所述利用相关性分析方法挑选与主传动系统运动状态相关的状态特征参数，包括：

去除主传动系统中恒定不变的状态参数；

以有功功率作为主传动系统性能指标，计算剩余状态参数与有功功率的皮尔森(Pearson)相关系数；

挑选相关系数大于0.5的状态参数作为主传动系统的状态特征参数。

作为本发明的进一步改进，所述对风机运行数据进行预处理，包括：

剔除原始风机运行数据中状态变量值缺失及所有状态变量值为“0”的记录；

参考风机维修记录，剔除因风机维修而导致风机停机时的数据；

根据桨距角变化，剔除功率离群异常点以及0功率堆积点；

采用最大-最小值归一化方法进行数据归一化，消除量纲的影响。

作为本发明的进一步改进，归一化处理的公式为：