CN102108936B - 用于监视和控制风机场的系统和方法 - Google Patents

用于监视和控制风机场的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102108936B
CN102108936B CN200910262639.6A CN200910262639A CN102108936B CN 102108936 B CN102108936 B CN 102108936B CN 200910262639 A CN200910262639 A CN 200910262639A CN 102108936 B CN102108936 B CN 102108936B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rose
blower fan
wind
data
fan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200910262639.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102108936A (zh
Inventor
朱炜
V·拉杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Priority to CN200910262639.6A priority Critical patent/CN102108936B/zh
Priority to ES10194645T priority patent/ES2920852T3/es
Priority to DK10194645.7T priority patent/DK2339175T3/da
Priority to EP10194645.7A priority patent/EP2339175B1/en
Priority to US12/972,747 priority patent/US8180498B2/en
Publication of CN102108936A publication Critical patent/CN102108936A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102108936B publication Critical patent/CN102108936B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/96—Mounting on supporting structures or systems as part of a wind turbine farm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321—Wind directions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

用于监视和控制风机场的系统和方法。一种用于操作至少一个风机(10)的计算机化系统(40)。该系统(40)包括数据采集与监控(SCADA)系统以及用于描绘来自SCADA系统的信息的图形输出的显示器(80)。所述SCADA系统分析所述信息并且将信号发送到所述显示器(80)，从而在视觉上以动态的方式描绘所述信息。

Description

用于监视和控制风机场的系统和方法
技术领域
本公开针对用于监视和控制风机或多个风机的操作的系统和方法，并且尤其针对用于动态显示风机或多个风机的性能相关信息的系统或方法。
背景技术
近年来，对将风作为能源的依赖性有所增长。随着对将风作为能源的依赖性的继续增长，增加风机和风机场的效率在重要性方面增长。
一般来说，风机将风能转变成转动能，并且更具体地，将风的动能转换成机械能。机械能被用来产生电能。风机可以包括具有多个叶片的转子，该叶片响应于由风提供的力而转动。一旦转动多个叶片，驱动轴就会转动，接着驱动发电机来产生电能。
风场是在一个位置互连的一组风机。风场的位置可以包括两个风机到数百个风机。风场的位置可以覆盖数百平方码(平方米)的小区域到数百平方英里(平方千米)的延伸区域。风场的位置可以位于近海或沿岸，通常被这样选择从而增加风的能量。可以选择该位置来增加风产生的能量。
风机和风场可以由计算机系统来监视，例如数据采集与监控系统(“SCADA”系统)。SCADA系统可以监视和控制工业(诸如电信、水和废物控制、能源、石油和天然气精炼、运输)中的工厂或设备。SCADA系统可以收集信息(例如管道在哪处发生了泄漏)；将信息传输回到中央站点，向本站发出发生泄漏的警报；执行必需的分析和控制(例如确定该泄漏是否是严重的)；以及以逻辑和有组织的方式显示该信息。SCADA系统可以是简单的(例如监视小的办公楼的环境状态的系统)，或者可以是复杂的(例如监视核电站或市政供水系统的所有活动的系统)。
因为风机和风场变得更互连、更大和/或更偏僻，所以将关于一个或多个风机或风场的性能相关信息提供给操作员将变得更重要。如果操作员接收的信息太少，则该操作员将不会意识到性能相关的问题。如果操作员接收的信息太多，则操作员将不能对性能相关的问题做出适当的响应。如果操作员接收的信息太迟，则有可能出现失误事件。在失误事件之前处理性能相关问题可以增加风机或风机场的总效率。不能监视和控制风机或风场可以导致风机或风场的故障或者降低的效率。
发明内容
在示范性实施例中，用于操作多个风机的计算机化系统包括数据采集与监控系统(SCADA)系统以及用于描绘来自SCADA系统的信息的图形输出的显示器。在该实施例中，SCADA系统分析该信息并且将信号发送到显示器，从而在视觉上以动态的方式描绘该信息。
在另一个示范性实施例中，风机场包括多个风机以及用于操作所述多个风机的计算机化系统。在该实施例中，风机的至少一个包括至少一个叶片，该叶片可操作的安装在风机上并且附接到具有与发电机联系(communication)的转子轴的转子，该发电机被配置成将扭矩转换成电力。而且，所述计算机化系统包括数据采集与监控(SCADA)系统以及用于描绘来自SCADA系统的信息的图形输出的显示器。SCADA系统分析该信息并且将信号发送到显示器，从而在视觉上以动态的方式描绘该信息。
在另一个示范性实施例中，监视和控制风机场的方法包括：从被安置在多个风机的一个或多个上的一个或多个传感器采集信息；将所述信息传送到数据采集与监控(SCADA)系统；以及在视觉上以动态的方式描绘所述信息。在该实施例中，风机场包括多个风机、SCADA系统以及用于描绘来自SCADA系统的信息的图形输出的显示器。
附图说明
图1是根据本公开的风机的示范性实施例的透视图；
图2是根据本公开的在图1中示出的风机的一部分的部分切掉透视图；
图3是根据本公开的风机的示意图；
图4是根据本公开的计算机化系统的可视显示器的示意性屏幕快照；以及
图5是根据本公开的实施例的示范性玫瑰风图(wind rose plot)。
在任何可能的地方，在全部附图中将使用相同的参考标记来表示相同的部件。
具体实施方式
图1是根据本公开的实施例的示范性风机10的透视图。图2是根据本公开的实施例的风机10的一部分的部分切掉透视图。图3是风机10的示意图。根据本公开的实施例，期望的量的性能相关信息被提供给操作员，可以通过识别性能相关问题减少失误事件，通过操作员使用图形输出来理解更多信息的能力可以改进效率，和/或可能减少或消除玫瑰风图误导操作员的情况。
此处所描述和说明的风机10是用于从风能产生电力的风力发电机。然而，在一些实施例中，除了风力发电机或者替换风力发电机，风机10可以是任何类型的风机(例如但不限于风车(未示出))。此外，此处所描述和说明的风机10包括水平轴线配置。然而，在一些实施例中，除了水平轴线配置或者替换水平轴线配置，风机10可以包括垂直轴线配置(未示出)。风机10可以耦合到电负载(未示出)(例如但不限于电力网(未示出))用于从其接收电力以驱动风机10和/或其相关部件的操作和/或向其供应由风机10产生的电力。尽管仅在图1-3中示出了一个风机10，但是在一些实施例中，多个风机10可以被集合在一起，有时被称为“风场”。
风机10包括主体16(有时被称为“外罩”)和转子(通常由18标出)，该转子耦合到主体16以用于关于主体16围绕转动轴线20的转动。在示范性实施例中，外罩16被安装在塔筒14上。该塔筒14的高度可以是能够使风机10如此处所述运行的任何适当的高度。转子18包括轮毂22和从轮毂22放射状地向外延伸的多个叶片24(有时被称为机翼)以用于将风能转换成转动能。每个叶片24具有被安置在其末梢的末端25，其远离轮毂22。尽管此处所描述和说明的转子18为具有三个叶片24，但是转子18可以具有任何数目的叶片24。每个叶片24可以具有任何长度(无论是否已在此处描述)。
尽管已在图1中示出了转子叶片24是什么样的，但是转子18可以具有任何形状的叶片24，并且可以具有任何类型和/或任何配置的叶片24，无论是否已在此处描述和/或说明了该形状、类型和/或配置。转子叶片24的类型、形状、和/或配置的另一个示例是Darrieus风机，有时被称为“打蛋器”轮机。转子叶片24的形状、类型和/或配置的又一个示例是Savonius风机。转子叶片24的又一种形状、类型和/或配置的另一个示例是用于抽水的传统风车，例如但不限于具有木窗板(shutter)和/或布帆(fabric sail)的四叶片转子。此外，在一些实施例中，风机10可以是其中转子18通常面向逆风以驾驭风能的风机，和/或可以是其中转子18通常面向顺风以驾驭能量的风机。当然，在任何实施例中，转子18可以不准确地面向逆风和/或顺风，但是通常可以面向关于风向的任何角度(其可以是可变的)以驾驭来自其的能量。
现在参考图2和图3，风机10包括耦合到转子18的发电机26以用于根据转子18产生的转动能产生电力。发电机26可以是任何适当类型的发电机，例如但不限于绕线式转子感应发电机。发电机26包括定子(未示出)和转子(未示出)。转子18包括耦合到转子轮毂22的转子轴30以随其转动。发电机26耦合到转子轴30以使得转子轴30的转动驱动发电机转子的转动，并且因此驱动发电机26的运行。在示范性实施例中，发电机转子具有耦合到其上并且耦合到转子轴30的转子轴28，以使得转子轴30的转动驱动发电机转子的转动。在其它实施例中，发电机转子直接耦合到转子轴30，有时被称为“直接驱动风机”。在示范性实施例中，发电机转子轴28通过齿轮箱耦合到转子轴28，尽管在其它实施例中，发电机转子轴28直接耦合到转子轴30。更特别地，在示范性实施例中，齿轮箱32具有耦合到转子轴30的低速侧34和耦合到发电机转子轴28的高速侧36。转子28的扭矩驱动发电机转子以因此由转子18的转动产生变频AC电力。发电机26在发电机转子和对抗转子10的扭矩的定子之间具有气隙扭矩。变频器38耦合到发电机26以将变频AC转换成固定频率AC以输送到耦合到发电机26的电负载(未示出)，该电负载例如但不限于电力网(未示出)。变频器38可以被安置在风机10中或远离风机10的任何地方。例如，在示范性实施例中，变频器38被安置在塔筒14的基底(未示出)。
风机10包括耦合到风机10的某些或所有部件的一个或多个控制系统40，其通常用于控制风机10和/或其一些或所有部件的操作(无论是否已在此处描述和/或说明了这样的部件)，并且特别用于控制叶片24的末端速度以控制叶片24产生的噪声。例如，在示范性实施例中，(多个)控制系统40耦合到通常用于控制转子18的转子控制41。在示范性实施例中，将(多个)控制系统40安装在外罩16中。然而，附加地或可替换地，一个或多个控制系统40可以远离风机10的外罩16和/或其它部件。(多个)控制系统40可以用于但不限于发电监视和控制，例如包括变桨和速度调节、高速轴和偏航制动应用、偏航和泵电动机应用和/或故障监视。可以在一些实施例中使用可替换的分布或集中控制体系结构。
在一些实施例中，风机10可以包括盘式制动器(未示出)，其用于制动转子18的转动以例如减慢转子18的转动、抵抗风扭矩制动转子18、和/或减少从发电机26产生电力。此外，在一些实施例中，风机10可以包括偏航系统42，其用于使外罩16围绕转动轴线44转动、用于改变转子18的偏航、以及更具体地用于改变转子18面对的方向，从而例如调整转子18面对的方向和风的方向之间的角度。偏航系统42可以耦合到(多个)控制系统40以通过其进行控制。在一些实施例中，风机10可以包括风力测定(anemometry)46，用于测量风速和/或风向。在一些实施例中，风力测定46可以耦合到(多个)控制系统40，以将测量结果发送到(多个)控制系统40，从而对其处理。例如，尽管风力测定46可以耦合到(多个)控制系统40以将测量结果发送到其来控制风机10的其它操作，但是风力测定46可以发送测量结果到(多个)控制系统40以使用偏航系统42控制和/或改变转子18的偏航。可替换地，风力测定46可以直接耦合到偏航系统42以控制和/或改变转子18的偏航。
风机10还可以包括多个传感器48(图3)，每个都耦合到对应的叶片24以用于测量每个叶片24的变桨，或者更特别地用于测量每个叶片24相对于风向和/或相对于转子轮毂22的角度。传感器48可以是具有风机10中的或远离风机10的任何适当位置的任何适当的传感器，例如但不限于在变桨系统56(在下面描述)中的光学编码器。在一些实施例中，传感器48耦合到(多个)控制系统40以用于将变桨测量结果发送到(多个)控制系统40以对其处理。
风机10还可以包括耦合到发电机转子轴28的一个或多个传感器50，以用于测量转子轴28的转动速度和/或发电机转子轴28的扭矩。(多个)传感器50可以是具有风机10中的或远离风机10的任何适当位置的任何适当的传感器，例如但不限于光学编码器、数字接近传感器、应变计和/或转速计。在一些实施例中，(多个)传感器50耦合到(多个)控制系统40以用于将速度测量结果发送到(多个)控制系统40以对其进行处理。
风机10还可以包括耦合到转子轴30的一个或多个传感器52，以用于测量发电机轴28的转动速度和/或转子轴30的扭矩。(多个)传感器52可以是具有风机10中的或远离风机10的任何适当位置的任何适当的传感器，例如但不限于光学编码器、数字接近传感器、压电变换器、应变计和/或转速计。在一些实施例中，(多个)传感器52耦合到(多个)控制系统40以用于将测量结果发送到(多个)控制系统40以对其处理。
风机10还可以包括耦合到发电机26的一个或多个传感器54(图3)，以用于测量发电机26的电力输出。在一些实施例中，(多个)传感器54耦合到(多个)控制系统40以用于将测量结果发送到(多个)控制系统40以对其处理。(多个)传感器54可以是具有风机10中的或远离风机10的任何适当位置的任何适当的传感器，例如但不限于霍尔效应电流变换器(CT)和/或电容性电压变换器(CVT)。
风机10还可以包括一个或多个耦合到(多个)控制系统40的传感器55(图3)，以用于将测量结果发送到(多个)控制系统40以对其处理。传感器55可以是具有风机10中的或远离风机10的任何适当位置的任何适当的传感器，例如但不限于风速计。
风机10还可以包括一个或多个耦合到风机的一个或多个部件和/或电负载的其它传感器(未示出)，无论这样的(多个)部件是否已在此处描述或说明，以用于测量这样的(多个)部件的参数。这样的其它(多个)传感器可以包括但不限于被配置成测量位移、偏航、变桨、移动、应变、应力、扭曲、损坏、故障、转子扭矩、转子速度、电负载中的异常和/或供应给风机10的任何部件的功率异常。这样的其它传感器可以耦合到风机10的任何部件和/或在其任何位置处的电负载，以用于测量其任何参数，无论这样的部件、位置和/或参数是否在此处描述和/或说明。
风机10包括可变叶片变桨系统56，以用于响应于状况(例如风速)控制(包括但不限于改变)转子叶片24的桨距角(在图1-3中示出)。
再次参考图3，在一些实施例中，(多个)控制系统40包括总线62或其它通信设备以通信信息。一个或多个处理器64耦合到总线62以处理信息，该信息包括来自风力测定46；传感器48、50、52、54和/或55；和/或(多个)其它传感器的信息。(多个)控制器系统40还可以包括一个或多个随机存取存储器(RAM)66和/或其它(多个)存储设备68。(多个)RAM 66和/或其它(多个)存储设备68耦合到总线62以存储并传送信息和(多个)处理器64要执行的指令。(多个)RAM 66(和/或其它(多个)存储设备68，如果包括的话)也可以用于在(多个)处理器64执行指令期间存储临时变量或其它中间信息。(多个)控制系统40还可以包括一个或多个只读存储器(ROM)70和/或耦合到总线62的其它静态存储设备，以存储和提供静态(即不变的)信息和指令到(多个)处理器64。(多个)输入/输出设备72可以包括本领域公知的任何设备以将输入数据提供给(多个)控制系统40和/或提供输出(例如但不限于偏航控制和/或变桨控制输出)。可以从存储设备经由或者有线或者无线的远程连接将指令提供给存储器，以提供对一个或多个可电子访问媒质等的访问，该存储设备例如但不限于磁盘、只读存储器(ROM)集成电路、CD-ROM和/或DVD。在一些实施例中，硬线电路可以被用来代替软件指令或结合软件指令。因此，指令序列的执行不限于硬件电路和软件指令的任何特定组合，无论是否已在此处描述和/或说明。(多个)控制系统40还可以包括传感器接口74，其允许(多个)控制系统40与风力测定46、传感器48、50、52、54和/或55、和/或(多个)其它传感器进行通信。传感器接口74可以是或者可以包括例如一个或多个模数转换器，其将模拟信号转换成(多个)处理器64可以使用的数字信号。
(多个)控制系统40可以结合数据采集与监控(SCADA)系统操作以动态监视和控制(多个)风机10或(多个)风场。SCADA系统包括人机接口(HMI)、监督(计算机)系统、远程终端单元(RTU)和通信基础设施。HMI是将性能相关信息呈现给操作员的装置。通过使用HMI，操作员可以监视和/控制(多个)风机10和/或(多个)风场的运行。监督系统通过收集和/或采集信息(以数据形式)来监视(多个)风机10和/或(多个)风场。而且，监督系统通过将命令发送到(多个)风机10和/或(多个)风场来控制(多个)风机10和/或(多个)风场。RTU从风力测定46、传感器48、50、52、54和/或55和/或(多个)其它传感器接收信号，将该信号转换成数字数据，以及经由通信基础设施(例如光纤)将该数字数据发送到监督系统。
SCADA系统充当用于(多个)风机10和/或(多个)风场的“神经中枢”。SCADA系统连续地分析性能相关信息并且将该信号发送到HMI，以使得以动态的方式在视觉上描绘性能相关信息。SCADA系统可以监视和/或控制(多个)风机10和(多个)风场、一个或多个变电站(未示出)以及一个或多个气象站，从而允许操作员结合性的(cohesively)地监视和/或控制(多个)在特定位置、风场或任何其它适当的风机10组处的风机10。SCADA系统存储整个给定时间周期的周期记录。该周期记录可以基于在特定位置、风场或任何其它适当的风机10组处的活动。可以分析周期记录以为操作员提供性能相关信息。可以使用该性能相关信息来实施校正动作。SCADA系统基于连接同意来实施请求，以响应于来自网络操作员的指令限制功率输出、控制无功功率产生、或贡献于网络电压或频率控制。
SCADA系统的技术效果是提供用于操作员的基本显示器和用于操作员的动态显示器80。基本显示器包括用于(多个)风机10和/或(多个)风场的操作和维护的直观(intuitive)工具。例如，基本显示器可以包括关于风机监视和控制的生产报告，将风速和/或风场功率、(多个)风机10和/或(多个)风场的模式标识为产生的功率和风速的最近的时间曲线图的视觉表示，和/或标识叠加在详细的地理地图上的(多个)风机10和/或(多个)风场的状态的视觉表示。可以通过特定应用来使用基本显示器。例如，观察者应用可以提供关于(多个)风机10和/或(多个)风场的操作和维护的信息。观察者应用可以就地或远程使用。对观察者应用的远程访问可以通过互联网连接、电话线、卫星信号、无线电信号或任何其它适当的通信方法。通信方法可以由任何适当的(多个)措施来保护。适当的(多个)措施可以是任何信号的加密(例如40比特加密、128比特加密、256比特加密等)，将所有执行的活动记录为检查跟踪；限制对SCADA系统的预定应用和/或功能的访问；或其它适当的措施。
图4是由(多个)SCADA系统产生的示范性动态显示器80。动态显示器80可以是(多个)SCADA系统的一个或多个HMI和/或与(多个)SCADA系统的一个或多个HMI进行通信。动态显示器80在视觉上描绘关于(多个)风机的部件(例如显示器82)和/或(多个)风场的性能相关信息，和/或在视觉上描绘具有增强的可视化的一个或多个玫瑰风图以避免误导操作员(例如显示器84)。动态显示器80为操作员描绘了关于(多个)风机10或(多个)风机场的性能相关信息。动态显示器80通过提供期望的信息量(即做出操作导向控制决定的足够的信息)和/或期望的格式(例如准确的颜色编码部件描绘和/或增强的玫瑰风图)来允许操作员对性能相关信息做出响应。附加地或可替换地，动态显示器80允许操作员在失误事件之前对性能相关信息做出响应。
显示器82在视觉上描绘了关于(多个)风机10和/或(多个)风场的部件的性能相关信息。显示器82利用各种颜色来表示关于部件的性能相关信息。不同的颜色或不同颜色的层级显示不同的部件状态，由此为操作员提供了用于解决性能相关问题的有价值的信息。性能相关信息可以涉及(例如来自传感器48的)(多个)叶片24、(例如来自(多个)控制系统40的)(多个)偏航系统42、(例如基于传感器52提供的关于转子30的信息)传动系统(driveline)、(例如来自传感器50、54的)(多个)发电机26或其它适当的部件。附加地或可替换地，性能相关信息可以涉及损坏、疲劳、其它结构异常。
性能相关信息可以视觉上描绘在显示器82中的(多个)风机10或(多个)风场的图像或(多个)风机10或(多个)风场的部分的图像上。在一个实施例中，视觉描绘可以包括对应于特定部件(例如在图4中的R 5、R6、R7和R8)的区域。在另一个实施例中，视觉描绘可以包括区域，该区域包括一些部件(例如图4中的R1、R2、R3和R4)。例如，可以基于相应区域的状况将所述区域显示为绿色、黄色或红色。在一个实施例中，绿色可以指示该区域稳定或良好，黄色可以指示该区域存在故障的风险或相反应该被处理，和/或红色可以指示该区域已经故障或者将发生故障。可以使用其它颜色和指示符来指示子组件、(多个)风机10和/或(多个)风场、部件的性能相关信息、状态或相对状态。在一个实施例中，相对状态可以提供比较信息以确定部件、子组件、(多个)风机10和/或(多个)风场是否处于比其它部件、子组件、(多个)风机10和/或(多个)风场还差的状况。
可以经由(多个)SCADA系统中的下拉菜单来访问显示器82，该下拉菜单或其它选择列表可以基于所选择的标准通过限制显示器来许可部件、子组件、(多个)风机10和/或(多个)风场的单独视觉检查，和/或可以基于可替换的所选择的标准通过限制显示器来许可部件、子组件、(多个)风机10和/或(多个)风场的集合检查。在一个实施例中，显示器82不包括关于性能相关信息的文本并且全部都由颜色表示。在另一个实施例中，显示器82包括关于性能相关信息的有限文本并且基本上由颜色表示。
显示器84利用增强的可视化在视觉上描绘了一个或多个玫瑰风图86以避免误导操作员。玫瑰风图86是在预定位置示出风速和风向分布的简洁但是满载信息的图的图形工具。玫瑰风图86可以显示特定于(多个)风机10和/或(多个)风场的风向和风速的数据。玫瑰风图86通过表示所收集的数据的动态频率/百分比、基本上没有该显示的静态频率/百分比、和/或依赖于扇区和/或象限而取决于数据。可以利用四个基本方向(北、南、东和西)、十六个方向、三十二个方向或其它任何适当数目的方向来描绘玫瑰风图86。例如，参考图5，在表1中示出的示范性数据可以表示如在图5的玫瑰风图中绘出的四个基本象限。
表1
  扇区   速度组   计数   百分比
  N   0-0.5   20   4.71％
  N   0.5-4   25   5.88％
  N   4-8   10   2.35％
  N   8-12   12   2.82％
  N   12-25   15   3.53％
  E   0-0.5   0   0.00％
  E   0.5-4   0   0.00％
  E   4-8   1   0.24％
  E   8-12   40   9.41％
  E   12-25   20   4.71％
  S   0-0.5   0   0.00％
  S   0.5-4   3   0.71％
  S   4-8   25   5.88％
  S   8-12   40   9.41％
  S   12-25   15   3.53％
  W   0-0.5   120   28.24％
  W   0.5-4   12   2.82％
  W   4-8   32   7.53％
  W   8-12   25   5.88％
  W   12-25   10   2.35％
举例来说，图5示出了对应于0和4m/s之间的45个测量结果的北象限中的第一组数据500。因此，数据500示出了延伸到表示大约11.5％的点的矩形。在北象限中的第二组数据502对应于4和8m/s之间的10个测量结果。因此，数据502示出了延伸到表示大约2.3％的点的矩形。在北象限中的第三组数据504对应于8和12m/s之间的12个测量结果。因此，数据504示出了延伸到表示大约2.8％的点的矩形。在北象限中的第四组数据506对应于12和25m/s之间的15个测量结果。因此，数据506示出了延伸到表示大约3.5％的点的矩形。图5类似地表示了在东、南和西象限中的数据。
以圆的形式表示的玫瑰风图86通过辐条(spoke)88示出了从各个方向吹的风的频率。每个辐条88的长度与风在一段时间期间以特定方向吹的频率有关。当每个辐条88穿过同心圆90、92、94、96时，表示了在该时间段期间风以该特定方向吹的百分比。辐条88可以包括附加信息的视觉表示。例如，辐条88可是颜色编码的以表示风速范围。
辐条可以表示对应于方向数目的整个扇区或象限。例如，如果玫瑰风图86的描绘限于对应于四个基本方向的扇区或象限，则可以通过多达4个辐条88来表示全部风速。四个辐条88的每一个都可以表示对应于特定象限中的风速的数据。例如，在北方向上的辐条88可以包括对应于在西北方向和东北方向之间测量的风速的数据。类似地，在南方向上的辐条88可以包括对应于在西南方向和东南方向之间测量的风速的数据。辐条88可以包括对应于在任何其它适当的象限或扇区测量的风速的数据。
与楔形图相反，辐条88可以在整个玫瑰风图86中保持期望的厚度。这样的期望厚度保持可以避免误导操作员，其否则会认为楔形图的大的外部部分表明所收集的数据值的增加。此外，保持辐条88的期望厚度和/或改变厚度的期望斜率可以表示其它性能相关信息。例如，玫瑰风图86可以包括对应于第一预定风速范围的第一预定厚度98、对应于第二预定风速范围的第二预定厚度100、或对应于各自的风速范围的任何数目的预定厚度。另外，具有预定厚度的一部分辐条88的长度可以对应于附加的数据，例如在预定速度处在辐条88的方向上的风的比率。
尽管已经参考优选实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解在不偏离本公开的范围的情况下可以进行各种调整并且等价物可以代替其元件。而且，可以在不偏离其本质范围的情况下进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本公开不意为限于作为被打算用于执行此公开的最佳方式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (9)

1.一种用于操作至少一个风机的计算机化系统，包括：
数据采集与监控（SCADA）系统；以及
显示器，用于描绘来自SCADA系统的所述至少一个风机的信息的图形输出，其中信息的所述图形输出包括性能相关信息，所述性能相关信息在视觉上描绘为显示器上的对应于风机或者风机部件的图像，其中在视觉上描绘的图像包括颜色以指示图像的状态，并且所述显示器包括取决于数据的玫瑰风图，其中数据在视觉上显示为起源于所述玫瑰风图的中心部分的辐条，所述辐条具有表示风向的频率的长度并且所述辐条具有表示风速范围的厚度；并且，
其中所述SCADA系统分析所述至少一个风机的状况并且将信号发送到所述显示器，从而在视觉上以动态的方式描绘表示与所述性能相关信息相关的风机或者风机部件的状态的颜色。
2.根据权利要求1所述的计算机化系统，其中将每个风机处的风速在视觉上表示在所述取决于数据的玫瑰风图上。
3.根据权利要求1所述的计算机化系统，其中所述取决于数据的玫瑰风图表示所收集的数据的动态频率并且没有静态频率。
4.根据权利要求3所述的计算机化系统，其中所述取决于数据的玫瑰风图表示在取决于数据的玫瑰风图的预定扇区中的数据。
5.一种风机场，包括：
多个风机，所述多个风机中的至少一个包括：
可操作地安装在风机上的至少一个叶片，所述至少一个叶片附接到具有转子轴的转子，所述转子轴与发电机联系；
所述发电机，被配置成将扭矩转换成电力；以及，
计算机化系统，用于操作所述多个风机，包括：
数据采集与监控（SCADA）系统；以及，
显示器，用于描绘来自SCADA系统的至少一个风机的信息的图形输出，其中信息的所述图形输出包括性能相关信息，所述性能相关信息在显示器上在视觉上描绘为对应于风机或者风机部件的图像，其中在视觉上描绘的图像包括颜色以指示图像的状态，并且所述显示器包括取决于数据的玫瑰风图，其中数据在视觉上显示为起源于所述玫瑰风图的中心部分的辐条，所述辐条具有表示风向的频率的长度并且所述辐条具有表示风速范围的厚度；
其中所述SCADA系统分析所述至少一个风机的状况并且将信号发送到所述显示器，从而在视觉上以动态的方式描绘表示与所述性能相关信息相关的风机或者风机部件的状态的颜色。
6.根据权利要求5所述的风机场，其中将每个风机处的风速在视觉上表示在所述取决于数据的玫瑰风图上。
7.根据权利要求5所述的风机场，其中所述取决于数据的玫瑰风图表示所收集的数据的动态频率并且没有静态频率。
8.根据权利要求7所述的风机场，其中所述取决于数据的玫瑰风图表示在取决于数据的玫瑰风图的预定扇区中的数据。
9.一种监视和控制风机场的方法，所述风机场具有多个风机、数据采集与监控（SCADA）系统以及显示器，所述显示器用于描绘来自SCADA系统的所述多个风机的信息的图形输出，其中信息的所述图形输出包括性能相关信息，所述性能相关信息在视觉上描绘为对应于风机或者风机部件的图像，其中在视觉上描绘的图像包括颜色以指示图像的状态，并且所述显示器包括取决于数据的玫瑰风图，其中数据在视觉上显示为起源于所述玫瑰风图的中心部分的辐条，所述辐条具有表示风向的频率的长度并且所述辐条具有表示风速范围的厚度，所述方法包括：
从被安置在所述多个风机中的一个或多个上的一个或多个传感器采集信息；
将所述信息从所述传感器发送到所述SCADA系统；
用所述SCADA系统分析来自所述传感器的信息；以及
将信号发送到显示器，从而在视觉上以动态的方式描绘表示与所述性能相关信息相关的风机或者风机部件的状态的颜色并且使用所述显示器执行视觉显示。
CN200910262639.6A 2009-12-25 2009-12-25 用于监视和控制风机场的系统和方法 Active CN102108936B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910262639.6A CN102108936B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 用于监视和控制风机场的系统和方法
ES10194645T ES2920852T3 (es) 2009-12-25 2010-12-13 Sistema para monitorizar y controlar un parque de turbinas eólicas
DK10194645.7T DK2339175T3 (da) 2009-12-25 2010-12-13 System til overvågning og styring af en vindmøllepark
EP10194645.7A EP2339175B1 (en) 2009-12-25 2010-12-13 System for monitoring and controlling a wind turbine farm
US12/972,747 US8180498B2 (en) 2009-12-25 2010-12-20 System and method for monitoring and controlling a wind turbine farm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910262639.6A CN102108936B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 用于监视和控制风机场的系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102108936A CN102108936A (zh) 2011-06-29
CN102108936B true CN102108936B (zh) 2014-07-02

Family

ID=43614959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910262639.6A Active CN102108936B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 用于监视和控制风机场的系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8180498B2 (zh)
EP (1) EP2339175B1 (zh)
CN (1) CN102108936B (zh)
DK (1) DK2339175T3 (zh)
ES (1) ES2920852T3 (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201109897D0 (en) * 2011-06-13 2011-07-27 Romax Technology Ltd A method for managing wind farms
DK2599995T3 (en) * 2011-11-30 2016-02-08 Siemens Ag Wind turbine control system
CN102619687B (zh) * 2012-04-18 2015-01-14 北车风电有限公司 风力发电机组风速风向仪失效时应急控制方法
ES2773047T3 (es) * 2012-05-09 2020-07-09 Siemens Gamesa Renewable Energy As Control de turbina eólica para una red débil reduciendo la producción de potencia activa
JP6198267B2 (ja) * 2012-07-17 2017-09-20 株式会社Ｉｈｉ検査計測 風車
US8987929B2 (en) * 2012-11-01 2015-03-24 General Electric Company System and method for operating wind farm
CN103019101B (zh) * 2012-11-26 2016-01-13 浙江大学 一种海上风机吊装控制方法和系统
US9732732B2 (en) * 2013-03-04 2017-08-15 The Boeing Company Systems and methods for converting wind from an aircraft into electrical power
CN106103982A (zh) * 2014-03-11 2016-11-09 Ntn株式会社 状态监视系统和状态监视方法
US9157415B1 (en) * 2014-03-21 2015-10-13 General Electric Company System and method of controlling an electronic component of a wind turbine using contingency communications
JP6280492B2 (ja) 2014-11-14 2018-02-14 三菱重工業株式会社 風力発電設備
WO2016186694A1 (en) 2015-05-15 2016-11-24 General Electric Company Condition-based validation of performance updates
EP3096004A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-23 ABB Technology AG Wind farm inertial response
DE102015120305A1 (de) * 2015-11-24 2017-05-24 Wobben Properties Gmbh Vorrichtung zum Darstellen von Messdaten einer Windenergieanlage und/oder deren Komponenten
JP6759157B2 (ja) 2017-06-14 2020-09-23 三菱重工業株式会社 ウィンドファームの異常監視装置および異常監視方法
TWI667433B (zh) * 2018-08-02 2019-08-01 國立宜蘭大學 複合式綠能安全照明系統
CN110094295B (zh) * 2019-01-11 2020-05-08 北京京运通科技股份有限公司 风电集中监控管理方法及装置
US11041481B2 (en) * 2019-08-27 2021-06-22 William Larry Hamilton Wind turbine farm
CN111103137A (zh) * 2019-12-16 2020-05-05 南京松数科技有限公司 基于深度神经网络的风力涡轮机齿轮箱故障诊断方法
CN112597621B (zh) * 2020-09-24 2022-05-27 新天绿色能源股份有限公司 一种风力发电机组的地形分级的方法和装置
CN113279919B (zh) * 2021-05-28 2022-10-14 华能国际电力股份有限公司 一种风力发电的模型仿真系统及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4155252A (en) * 1978-01-11 1979-05-22 Morrill Ralph A Wind energy metering and recording systems
DE10050993A1 (de) * 2000-10-14 2002-05-02 Aloys Wobben Anlagen-Übersicht
DE10115267C2 (de) * 2001-03-28 2003-06-18 Aloys Wobben Verfahren zur Überwachung einer Windenergieanlage
US8197179B2 (en) * 2001-06-14 2012-06-12 Douglas Spriggs Selsam Stationary co-axial multi-rotor wind turbine supported by continuous central driveshaft
US6925385B2 (en) * 2003-05-16 2005-08-02 Seawest Holdings, Inc. Wind power management system and method
US7233843B2 (en) * 2003-08-08 2007-06-19 Electric Power Group, Llc Real-time performance monitoring and management system
US7013203B2 (en) * 2003-10-22 2006-03-14 General Electric Company Wind turbine system control
US7688544B1 (en) * 2005-05-23 2010-03-30 Seagate Technology Llc Magnetic heads disk drives and methods with floating pole tip or shunted pole tip for reduced pole tip erasure

Also Published As

Publication number Publication date
EP2339175A3 (en) 2015-05-27
CN102108936A (zh) 2011-06-29
EP2339175A2 (en) 2011-06-29
ES2920852T3 (es) 2022-08-10
EP2339175B1 (en) 2022-03-30
US8180498B2 (en) 2012-05-15
DK2339175T3 (da) 2022-06-27
US20110160925A1 (en) 2011-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102108936B (zh) 用于监视和控制风机场的系统和方法
US7677075B2 (en) Methods and apparatus for evaluating sensors and/or for controlling operation of an apparatus that includes a sensor
EP2295793B1 (en) System for determining a cut-out limit for a wind turbine
EP2518309B1 (en) Method, system and computer program product for dynamic rule engine for a wind turbine farm
US8912674B2 (en) System and method of selecting wind turbine generators in a wind park for change of output power
US8860237B2 (en) System and method of selecting wind turbine generators in a wind park for curtailment of output power to provide a wind reserve
CA2813138C (en) System and method of wind turbine control
CN206290378U (zh) 风力发电机组监测系统及风力发电机组
US20110193344A1 (en) Control Network for Wind Turbine Park
CN101169103A (zh) 用于运行风力涡轮机的方法和设备
EP2447722B1 (en) Control System and Methods of Verifying Operation of at Least One Wind Turbine Sensor
CN202033460U (zh) 双馈型风力发电机组的发电机运行状态实时监测系统
CN102312778A (zh) 用于监视风力涡轮机的操作的方法和系统
CN102536661A (zh) 用于调整风轮机偏航角的系统和方法
CN215370120U (zh) 一种海上风电机组智能综合状态监测系统
Costinas et al. Wind power plant condition monitoring
EP4170966A1 (en) Systems and methods for controlling an industrial asset in the presence of a cyber attack
US20230034766A1 (en) Systems and methods for operating a wind farm
CN104989602A (zh) 一种风力发电机状态远程监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240108

Address after: Barcelona, Spain

Patentee after: Ge renewable energy Spain Ltd.

Address before: New York, United States

Patentee before: General Electric Co.

TR01 Transfer of patent right