[发明专利]一种以风力发电机组叶片运行轨迹计算净空距离方法

权利要求书

1.一种以风力发电机组叶片运行轨迹计算净空距离方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过叶片轨迹计算出当前叶尖三维坐标；借助已有风力发电机组叶片轨迹测量系统给出的叶尖定位位置数据；由于系统给出原始数据为经纬度和海拔，使用换算算法计算出当前叶尖的三维坐标；

建立以地球圆心为原点坐标系；

叶尖三维坐标换算，通过测量塔筒底部经纬度海拔，计算出塔筒底部圆心的坐标为x₀，y₀，z₀；同时计算得出的叶尖的得坐标为x，y，z；通过两个坐标计算，叶根轨迹的三维坐标分别为((x-x₀)，(y-y₀)，(z-z₀))； 同时建立塔筒结构模型；最终获取以塔筒圆心为原点的坐标系统的叶尖三维坐标；

计算出过轮毂到塔筒顶部圆最短点投影到塔筒底内点并并行过轮毂到塔筒顶部圆最短点动态直线方程；具体为设塔筒上面连接机舱的部分的半径为r，塔基半径为R，θ为偏航角度，上塔筒顶部到塔筒底部的垂直距离为H，则塔筒上方距叶片最近点坐标为(r sinθ，rcosθ，H)；则塔筒塔基距叶片最近的点为(R sinθ，R cosθ，0)；

现设叶片和塔筒发生碰撞的区域为从塔基往上的h米高度，那么以高度为h的与叶片最近的点在塔筒上的坐标点为

那么该点到塔基的投影为

与原点的向量为

以叶片最近的点为塔筒上的坐标点到塔基的投影与原点的向量为法向量，叶片最近的点为塔筒上的坐标点和叶片最近的点为塔筒上的坐标点到塔基的投影点位为截面坐标点，形成截面，那么该截面在塔基的投影线为，则截面在塔基的投影线为：

因此叶片到该截面的距离可以抽象为该点在塔基的投影点到该截面到塔基的投影线的距离，因此，则叶片到塔筒的最短距离d的长度；

计算叶片净空距离；根据叶尖当前位置坐标投影到塔底平面点的坐标，通过点到直接垂线计算方式，计算出当前的最短距离，从而计算出当前叶片净空距离；

通过机器学习方法构建叶片净空距离的预测模型；

据机组自身及环境状态、叶片净空距离，实时判断叶片塔筒安全；

通过计算给出的当前叶片净空距离和预知的叶片净空距离；

通过通讯，数据接入主控系统，主控系统根据当前和预知叶片净空距离及风机当前运行状态，并结合规则抽象法判断当前机组状态当前安全状态；

一旦叶片净空距离处于危险状态及等级，机组通过降低转速或变桨降载控制策略避免叶片扫塔，从而保证叶片和塔筒安全，提高机组安全性能；

最后，通过当前和预知叶片净空距离及风机当前运行状态结合规则抽象法发现当前机组安全状态，若机组回归安全状态，则脱离降载控制，正常发电，保障机组的发电量；

所述规则抽象法包括风力发电机组主控控制逻辑、风力发电机组运行状态和风力发电机组运行专家经验法一种或三种任意组合。

2.如权利要求1所述的一种以风力发电机组叶片运行轨迹计算净空距离方法，其特征在于：在通过机器学习方法构建叶片净空距离的预测模型步骤之后设置有叶片净空距离预测步骤。

3.如权利要求1所述的一种以风力发电机组叶片运行轨迹计算净空距离方法，其特征在于：构建叶片净空距离的预测模型具体步骤为，根据已计算出的叶片净空距离及主控私有通讯协议获取的风力发电机组状态数据，通过机器学习方法对上述数据进行分析建模和训练优化，得到基于风力发电机组状态数据的叶片净空距离的预测模型。

4.如权利要求2所述的一种以风力发电机组叶片运行轨迹计算净空距离方法，其特征在于：所述降载控制策略，通过当前和预知叶片净空距离及风机当前运行状态，机组危险状态及等级数据结合风力发电机组主控控制逻辑和风力发电机组运行专家经验法得到的先进的降载控制策略，在保证机组安全运行的情况下，极大的保留机组的发电能力。