[发明专利]风力发电机组塔顶位移实时监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机组塔顶位移实时监测方法及系统，主控系统首先通过信号采集系统采集风力发电机组的塔顶倾角信号、塔底倾角信号和塔顶位移信号，通过塔顶倾角信号、塔底倾角信号和塔顶位移信号确定塔顶倾角数据、塔底倾角数据和塔顶位移数据，主控系统通过塔顶倾角数据、塔底倾角数据确定风力发电机组塔顶相对于塔底的倾角数据，以消除基础倾斜对倾角数据造成的影响，提高监测结果的精度；再通过倾角数据和塔顶位移数据进行曲线拟合，确定倾角‑位移拟合曲线；主控系统确定塔顶相对于塔底的实时倾角数据，并通过倾角‑位移拟合曲线确定风力发电机组塔顶的实时位移，实现风力发电机组塔顶位移的实时监测。

技术领域

本发明涉及用于计量位移的技术领域，具体涉及一种风力发电机组塔顶位移实时监测方法及系统。

背景技术

风力发电机组塔顶位移可以表征塔筒载荷，当前针对塔顶位移的主流监测方法有：1、基于图像识别的位移监测技术；2、基于全球卫星导航和惯性导航的组合定位定向技术。但这两项技术在现阶段都成本偏高，且存在在极端恶劣天气下无法正常工作的局限性，导致其不能批量应用。

公开号为CN111220110A的专利公开了一种塔顶低频振动水平位移监测方法，包括：通过倾角采集装置获得塔顶位置的倾角信号，通过相对式测振装置采集同一时刻的塔顶振动水平位移数据；对采集时刻获取的塔顶倾角数据和水平位移数据求取回归方程；实现实时水平位移监控。

该专利技术以塔顶实时角度测量来间接得到对应的实时塔顶水平位移值，大大降低了现场数据采集的难度；以运用一次相对式测振装置对倾角和水平位移的定标来替代终生外部远距离振动位移监测，极大地降低了监测成本。

但是该专利以塔筒处于理想竖直状态为出发点，没有考虑塔顶中心偏移和基础非绝对水平或者基础是浮体的问题。倾角传感器是利用重力原理，所以其倾角值都是相对于绝对水平面的。但是，因为塔筒基础存在施工误差，会与绝对水平面存在误差角度，特别是在漂浮式机组上，其塔筒基础是浮体，在波浪的作用下，存在不同程度的摇摆，误差角度不仅较大，而且会动态变化。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种风力发电机组塔顶位移实时监测方法及系统。通过计算出的塔顶相对于塔底的倾斜角度，以消除误差角度的影响，提高监测结果的精度。

第一方面，提供了一种风力发电机组塔顶位移实时监测方法，包括：

确定风力发电机组的塔顶相对于塔底的倾角数据，以及塔顶的位移数据；

通过倾角数据和塔顶位移数据进行曲线拟合，确定倾角-位移拟合曲线；

确定所述塔顶相对于塔底的实时倾角数据，并根据所述实时倾角数据，通过所述倾角-位移拟合曲线确定风力发电机组塔顶的实时位移。

结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，采集风力发电机组的塔顶倾角数据和塔底倾角数据，通过塔顶倾角数据和塔底倾角数据确定所述塔顶相对于塔底的倾角数据。

结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，分别通过水平安装在风力发电机组塔顶和塔底的倾角传感器，采集风力发电机组的塔顶倾角数据和塔底倾角数据。

结合第一方面的第二种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，所述倾角传感器为两轴倾角传感器，通过两轴倾角传感器检测到的倾角信号合成倾角数据。

结合第一方面，在第一方面的第四种可实现方式中，通过水平安装在风力发电机组塔顶的卫星惯导组合定位系统，采集风力发电机组的塔顶位移数据。

第二方面，提供了一种风力发电机组塔顶位移实时监测系统，包括：

信号采集系统，配置为采集风力发电机组的塔顶倾角信号、塔底倾角信号和塔顶位移信号；