CN107894279B - 风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法和装置，检测方法包括：获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和定子绕组上的电流信号，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，工况数据包括风力发电机组的瞬时转速，第一设定时段包含在第二设定时段之内；按照设定时间步长，将第一设定时段和第二设定时段划分，根据划分后的每个时段的电流信号，计算每个时段的第一转速，根据划分后的每个时段的瞬时转速，计算每个时段的转速有效值，依据第一转速和转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。通过本发明的方法和装置，实现了风力发电机组的振动数据及工况数据的同步检测。

Description

风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法和装置

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法和装置。

背景技术

风能是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。随着新能源的不断开发，对风力发电机的设备要求也在不断地提高。

风力发电机组会受到外部的振动以及组件之间的振动，使得发电机组组内的发电机产生振动故障。振动故障是风力发电机运行时突发频率最高的故障。为了保证风力发电机组的正常运行以及工作人员的安全问题，对风力发电机的振动进行监测是极其必要的。风力发电机振动会对其及组件的可靠性及寿命产生影响，因此风力发电机制造商、运营商、保险公司及服务公司对风力发电机及其组件的机械振动测量评估均有需求。

目前行业内常用的高频离线振动检测设备都是单独采集电机振动数据的方式，很难实现不同工况下的振动数据的全面分析。如何实现与振动数据同步的工况数据的采集，以参照工况数据对振动数据进行全面分析，是基于振动数据进行电机振动分析、提升振动评估效果所要解决的一个重要问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法和装置，通过该同步检测方法和装置，实现了振动数据及工况数据的同步检测。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法，同步检测方法包括：

获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号；

获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，工况数据包括风力发电机组的瞬时转速，第一设定时段包含在第二设定时段之内；

按照设定时间步长，将第一设定时段和第二设定时段划分；

根据第一设定时段划分后的每个时段的电流信号，计算第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速；

根据第二设定时段划分后的每个时段的瞬时转速，计算第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值；

依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

根据本发明实施例的一个方面，依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻，包括：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一数组，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二数组，第一数组中的数值个数为N₁，第二数组中的数值个数为N₂，N₂＞N₁＞1；

分别计算第一数组的N₁个数值与第二数组中所有相邻的N₁个数值的相似度，将相似度最大的第二数组中的相邻的N₁个数值中第一个数值对应的时段的起始时刻，确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

根据本发明实施例的一个方面，依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻，包括：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线；

确定第二速度曲线中与第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，将确定出的曲线段的起始时刻确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

根据本发明实施例的一个方面，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻之后，还包括：

将振动数据，与起始时刻之后的时长等于第一设定时段时长的工况数据，关联存储。

根据本发明实施例的一个方面，获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号之前，还包括：

从第一设定时段的起始时刻，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据和采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

根据本发明实施例的一个方面，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据，包括：

通过安装于风力发电机组的指定部件上的振动加速度传感器，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据。

根据本发明实施例的一个方面，采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号，包括：

通过安装于风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头，采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

根据本发明实施例的一个方面，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，包括：

从风力发电机组的主控系统中获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据。

根据本发明实施例的一个方面，根据第一设定时段划分后的每个时段的电流信号，计算第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，包括：

将第一设定时段的每个时段的电流信号进行快速傅氏变换，根据快速傅氏变换结果得到第一设定时段的每个时段的电流频率；

根据第一设定时段的每个时段的电流频率和风力发电机组的磁极对数计算得到第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测装置，同步检测装置包括：

数据获取模块，用于获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，工况数据包括风力发电机组的瞬时转速，第一设定时段包含在第二设定时段之内；

转速计算模块，用于按照设定时间步长，将第一设定时段和第二设定时段划分，根据第一设定时段划分后的每个时段的电流信号，计算第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，根据第二设定时段划分后的每个时段的瞬时转速，计算第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值；

同步时刻检测模块，用于依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

根据本发明实施例的另一个方面，同步时刻检测模块，具体用于：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一数组，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二数组，记第一数组中的数值个数为N₁，第二数组中的数值个数为N₂，N₂＞N₁＞1；

分别计算第一数组的N₁个的数值与第二数组中所有相邻的N₁个的数值的相似度，将相似度最大的第二数组中的N₁个的数值中第一个数值对应的时刻确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

根据本发明实施例的另一个方面，同步时刻检测模块，具体用于：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线；

确定第二速度曲线中与第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，将确定出的曲线段的起始时刻确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

根据本发明实施例的另一个方面，检测装置还包括：

同步存储模块，用于在确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻之后，将振动数据，与起始时刻之后的时长等于第一设定时段时长的工况数据，关联存储。

根据本发明实施例的另一个方面，检测装置还包括：

数据采集模块，用于从第一设定时段的起始时刻，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据和采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

根据本发明实施例的另一个方面，数据采集模块包括安装于风力发电机组的指定部件上的振动加速度传感器，和/或，安装于风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头；

振动加速度传感器，用于采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据；

交流电流探头，用于采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

根据本发明实施例的另一个方面，振动加速度传感器和/或交流电流探头通过线缆与转速计算模块连接，线缆上设有线缆防振件。

根据本发明实施例的另一个方面，振动加速度传感器通过磁吸座或者固定螺钉安装于指定部件上。

根据本发明实施例的另一个方面，数据获取模块，具体用于从风力发电机组的主控系统中获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据。

根据本发明实施例的另一个方面，转速计算模块，具体用于：

将第一设定时段的每个时段的电流信号进行快速傅氏变换，根据快速傅氏变换结果得到第一设定时段的每个时段的电流频率；

根据第一设定时段的每个时段的电流频率和风力发电机组的磁极对数计算得到第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速。

本发明实施例的风力发电机振动数据及工况数据的同步检测方法和装置，依据与振动数据同步采集的风力发电机的定子绕组上的电流信号得到的转速，和根据工况数据中的瞬时转速计算得到的转速，实现了振动数据及工况数据的高精度同步检测。本发明实施例的同步检测方法和装置，能够方便快捷的确定出振动数据及工况数据的同步起始时间戳，为振动数据及工况数据的高同步获取提供了依据。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明实施例中一种风力发电机振动数据及工况数据的同步检测方法的流程示意图；

图2为本发明具体实施例中理论转速曲线和工况转速曲线的对比示意图；

图3为本发明一个实施例中一种风力发电机振动数据及工况数据的同步检测装置的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例中一种风力发电机振动数据及工况数据的同步检测装置的结构示意图；

图5为本发明再一个实施例中一种风力发电机振动数据及工况数据的同步检测装置的结构示意图；

图6为本发明具体实施例中一种风力发电机振动数据及工况数据的同步检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

目前行业内常用的高频离线振动检测设备都是单独采集电机振动数据，大多不支持工况数据的同步采集功能。为实现对振动数据更全面的分析，需参照振动采集时的工况数据进行同步分析。当下普遍采用的振动数据与工况数据同步的方法主要包括：其一，在振动数据测量的同时，通过风力发电机组主控面板观察、记录运行工况数据。其二，独立于高频离线振动检测设备，同时采集风力发电机组的工况数据。但这两种方式获取到的工况数据会存在振动数据与工况数据起止时间戳误差较大的问题。而基于本发明实施例中提供的风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法和装置，能够很好的解决振动数据与工况数据不同步的问题。

图1示出了本发明实施例的一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法的流程图。由图中可以看出，本发明实施例的同步检测方法主要可以包括以下步骤：

步骤S1：获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，工况数据包括风力发电机组的瞬时转速。

工业振动分析与监测是确定和预防风力发电机组故障的一种有效手段。实施风力发电机组振动分析将有助于提高设备的可靠性和工作效率，减少停机时间，消除机电故障，从而有效预防安全事故的发生。因此，需要对风力风电机的振动数据进行监测，为风力发电机组的振动分析提供数据源。由于在使用风力发电机组发电的实际应用中，风是时时刻刻在变化的，不同工况对风力发电机组的振动数据的影响也是不同的，因此，得到与振动数据同步的风力发电机组的工况数据，能够为振动数据的精细分析、振动故障精确诊断提供可靠数据源，从而提高振动测量质量及分析效率。

本发明实施例中，为了实现振动数据与工况数据的同步检测，首先需要获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号。因此，本发明实施例中，获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和定子绕组上的电流信号之前，还包括：

从第一设定时段的起始时刻，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据和采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

本发明实施例中，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据，包括：

通过安装于风力发电机组的指定部件上的振动加速度传感器，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据。

本发明实施例中，振动加速度传感器可以通过磁吸座或者固定螺钉安装于风力发电机组的指定部件上，以完成风力发电机组振动数据的采集。其中，上述指定部件可以根据实际采集的需要来确定，例如，可以是风力发电机组的齿轮箱，和/或，主轴承，和/或，电机定子等部件，通过在不同的指定部件安装振动加速度传感器，可以得到不同指定部件的振动数据。

本发明实施例中，采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号，包括：

通过安装于风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头，采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

本发明实施例中，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，包括：

从风力发电机组的主控系统中获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据。

风力发电机组的主控系统即风电主控系统是现代风力发电机组的控制中枢，风电主控系统的主控站一般设置在风电机组塔筒(塔架)底部，对风力发电机组整体运行进行控制和监测，采集电网电量信息，记录不同工况下的风向、风速(瞬时风速)、发电机转速及温度等数据。因此，可以直接从主控系统中获取到所需要的第二设定时段的风力发电机组的工况数据，本发明实施例中，工况数据中包括主动系统中记录的风力发电机组的瞬时转速即风力发电机组中的风力发电机的瞬时转速。

本发明实施例中，工况数据所对应的第二设定时段包括上述第一设定时段，也就是说，第一设定时段包含在第二设定时段之内，第二设定时段的起始时刻早于第一设定时段，第二设定时段的截止时刻晚于第一设定时段的截止时刻，例如，第一设定时段为12点至1点，第二设定时段为11点50分至1点10分。

步骤S2：按照设定时间步长，将第一设定时段和第二设定时段划分，根据第一设定时段划分后的每个时段的电流信号，计算第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，根据第二设定时段划分后的每个时段的瞬时转速，计算第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值。

步骤S3：依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

由于风力发电机组的转速(风力发电机组中的风力发电机的转速)与风力发电机组的定子绕组中的电流频率有严格的数学关系，即转速＝60×频率/磁极对数。因此，可以根据采集到的电流信号计算得到风力发电机组的转速。

本发明实施例中，按照设定时间步长将第一设定时段后，根据第一设定时段划分后的每个时段的电流信号，计算第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，包括：

将第一设定时段的每个时段的电流信号进行快速傅氏变换(FFT)，根据快速傅氏变换结果得到第一设定时段的每个时段的电流频率。

根据第一设定时段的每个时段的电流频率和风力发电机组的磁极对数计算得到第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速。

第二设定时段的风力发电机组的转速数据为多个离散数据即多个瞬时速率，因此，可以按照上述设定时间步长将第二设定时段划分后，通过计算划分后的每个时段的所有瞬时转速对应的转速有效值，将每个时段的转速有效值作为第二设定时段的每个时段的速度。其中，转速有效值指的是每个时段内的所有瞬时转速的均方根值。

对于同一个时段，根据采集的电流信号计算出的第一速度应当与根据工况数据中的瞬时转速计算出的转速有效值基本相等，理想情况下可以达到一致。因此，可以基于第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定出第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻，也就是找到振动数据和工况数据的真正同步的起始时间戳，从而可以获取到真正时间同步的振动数据和工况数据。

本发明实施例中，依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻，包括：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一数组，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二数组，记第一数组中的数值个数为N₁，第二数组中的数值个数为N₂，N₂＞N₁＞1。

分别计算第一数组的N₁个数值与第二数组中所有相邻的N₁个数值的相似度，将相似度最大的第二数组中的相邻的N₁个数值中第一个数值对应的时段的起始时刻，确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

假设第一数组为{A₁₁，A₁₂，A₁₃}，第二数组为{A₂₁，A₂₂，A₂₃，A₂₄，A₂₅}，A₁₁，A₁₂，A₁₃分别表示第一设定时间段的三个时段对应的第一速度，A₂₁，A₂₂，A₂₃，A₂₄，A₂₅分别表示第二设定时间段的五个时段对应的转速有效值，通过分别计算{A₁₁，A₁₂，A₁₃}与{A₂₁，A₂₂，A₂₃}，{A₁₁，A₁₂，A₁₃}与{A₂₂，A₂₃，A₂₄}，以及{A₁₁，A₁₂，A₁₃}与{A₂₃，A₂₄，A₂₅}的相似度，即可得到与{A₁₁，A₁₂，A₁₃}最接近即相似度最大的数组，该最接近的数组所对应的时段(四个相邻的转速有效值对应的总时间段)即可确定为是第二设定时段中与第一设定时段相同的时段，最接近的数组所对应的时段的起始时刻(最接近的数组中第一个数值的起始时刻)是与第一设定时段的起始时刻相对应的时刻，即与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

需要说明的是，在计算第一数组的N₁个数值与第二数组中所有相邻的N₁个数值的相似度时，第一数组的N₁个数值与第二数组中相邻的N₁个数值一一对应，相似度的具体计算方案可以根据实际需要选择，例如，可以采用欧氏距离或余弦相似度等相似度计算方式。

本发明实施例中，依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻，包括：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线。

确定第二速度曲线中与第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，将确定出的曲线段的起始时刻确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

本发明实施例中，将根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线作为理论转速曲线，将根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线作为工况转速曲线，通过比对理论转速曲线与工况数据曲线，来找到工况数据中与理论转速曲线变化趋势相同的曲线段，该曲线段对应的工况数据即可确定为与第一设定时段的振动数据真正时间同步的工况数据。

其中，曲线变化趋势相同指的是两个曲线的变化规则相同，可以通过预设的曲线变化规则确定第二速度曲线中与第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，曲线变化规则可以根据经验进行设定，或者是可以直接根据理论转速曲线的变化趋势进行设定，例如，理论转速曲线在第一设定时段内先向上变化、再平缓、之后再向下变化，此外，在确定曲线变化规则时还可以设定每一变化段对应的时长等。

如图2所示，为本发明一具体实施例中理论转速曲线和工况转速曲线的部分曲线的比对示意图即相关趋势图。图中，横坐标表示时间(相对时间)，纵坐标表示转速(对于理论转速曲线，转速为上述第一转速，对于工况转速曲线，转速为上述转速有效值)，较粗的曲线为理论转速曲线，较细的为工况转速曲线。由图中可以看出，本具体实施例中的理论转速曲线与工况转速曲线的部分曲线变化趋势相同，则可以得出图中所示的理论转速曲线对应的真实时间段的振动数据与图中所示的工况转速曲线的部分曲线对应的真实时间段的工况数据同步。

本发明实施例中，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻之后，还可以包括：

将振动数据，与起始时刻之后的时长等于第一设定时段时长的工况数据，关联存储。

本发明实施例中，需要说明的是，在确定出第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻后，该起始时刻即为振动数据和工况数据的同步起始时间点，如果振动数据一直在采集的话，该起始时刻之后采集的振动数据和该起始时刻之后记录的工况数据均是同步的。

本发明实施例提供的风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法，实现了与振动数据同步的工况数据的起始时刻的检测，解决了现有技术中获取的振动数据和工况数据起止时间戳误差大的问题。通过本发明实施例的方案，能够实现工况数据和振动数据的高同步获取，提高了工况数据和振动数据的同步精确度，为后续综合工况数据和振动数据，进行振动数据的精细分析及振动故障的诊断提供可靠数据源，更好的满足了实际应用需求，具有很好的实际应用前景。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测装置，如图3所示。由图中可以看出，同步检测装置300主要可以包括数据获取模块310、转速计算模块320和同步时刻检测模块330。

数据获取模块310，用于获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，工况数据包括风力发电机组的瞬时转速，第二设定时段包括第一设定时段即第一设定时段包含在第二设定时段之内。

转速计算模块320，用于按照设定时间步长，将第一设定时段和第二设定时段划分，根据第一设定时段划分后的每个时段的电流信号，计算第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，根据第二设定时段划分后的每个时段的瞬时转速，计算第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值。

同步时刻检测模块330，用于依据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

需要说明的是，在实际应用中，同步检测装置300的各模块之间可以单独实现，不同的模块之间也可以集成实现，例如，数据获取模块310、转速计算模块320和同步时刻检测模块330可以集成设置，由集成了数据获取模块310、转速计算模块320和同步时刻检测模块330三者功能的数据处理单元实现。

本发明实施例中，同步时刻检测模块330，具体用于：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一数组，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二数组，第一数组中的数值个数为N₁，第二数组中的数值个数为N₂，N₂＞N₁＞1。

分别计算第一数组的N₁个的数值与第二数组中所有相邻的N₁个的数值的相似度，将相似度最大的第二数组中的N₁个的数值中第一个数值对应的时段的起始时刻，确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

本发明实施例中，同步时刻检测模块330，具体用于：

按照时间先后，根据第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线，根据第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线。

确定第二速度曲线中与第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，将确定出的曲线段的起始时刻确定为第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻。

本发明实施例中，同步检测装置还可以包括同步存储模块340，如图4所示。

同步存储模块340，用于在确定第二设定时段中与振动数据同步的工况数据的起始时刻之后，将振动数据，与起始时刻之后的时长等于第一设定时段时长的工况数据，关联存储。

本发明实施例中，同步检测装置还可以包括数据采集模块350，如图5所示。

数据采集模块350，用于从第一设定时段的起始时刻，采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据和采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

本发明实施例中，数据采集模块350可以包括安装于风力发电机组的指定部件上的振动加速度传感器351，和/或，安装于风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头352。

振动加速度传感器351，用于采集第一设定时段的风力发电机组的振动数据。

交流电流探头352，用于采集第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

本发明实施例中，振动加速度传感器351和/或交流电流探头352通过线缆与转速计算模块320连接，线缆上设有线缆防振件。

本发明实施例中，在通过振动加速度传感器351采集风力发电机组的振动数据时，或者是通过交流电流探头352采集定子绕组上的电流信号时，通过在连接线缆上设置线缆防振件，可有效避免因线缆振动对数据采集结果的干扰，提高数据采集的精度，从而提高了基于采集的数据实现振动数据及工况数据同步检测的检测精度。

本发明实施例中，振动加速度传感器351可以通过磁吸座或者固定螺钉安装于指定部件上。

本发明实施例中，数据获取模块310，具体用于从风力发电机组的主控系统中获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据。

本发明实施例中，转速计算模块320，具体用于：

将第一设定时段的每个时段的电流信号进行快速傅氏变换，根据快速傅氏变换结果得到第一设定时段的每个时段的电流频率。

根据第一设定时段的每个时段的电流频率和风力发电机组的磁极对数计算得到第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速。

图6示出了本发明具体实施例中一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测装置的结构示意图。如图中所示，本具体实施例中，同步检测装置的数据采集模块350包括设置于风力发电机组上的振动加速度传感器351和加装在风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头352。通过振动加速度传感器351采集风力发电机组机舱内的风力发电机组的振动数据，通过交流电流探头352采集风力发电子的定子绕组上的电流信号，交流电流探头352具体可设置于定子绕组引出线1上。数据采集模块350还用于从风力发电机组主动系统获取风力发电机组的工况数据，行业内工况数据的采样频率一般多为50Hz。本发明具体实施例中，数据获取模块310、转速计算模块320和同步时刻检测模块330采用数据处理单元(数据处理单元可以采用微控制单元(MCU))来集成实现。

其中，振动加速度传感器351可以使用内嵌电荷放大器和压电元件的压电式加速度传感器或者是内嵌半导体元件的加速度传感器，如电容和压阻类振动加速度传感器。本具体实施例中采用了压电式加速度传感器。本具体实施例中的数据处理单元包含了不少于1路支持压电式加速度传感器(IEPE)加速度传感器)的振动数据采集的模拟通道，具有放大器、滤波器及信号处理软件，以及不少于1路支持电流数据采集的模拟通道。信号处理软件能够实现转速计算模块320和同步时刻检测模块330的作用，从而完成振动数据及工况数据的同步检测。

本发明实施例的风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测装置，装置实现简单，且实现成本低，能够方便快捷的实现对振动数据与工况数据的同步检测，为振动数据及工况数据的同步获取及存储提供了基础。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (19)

1.一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号；

获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，所述工况数据包括风力发电机组的瞬时转速，所述第一设定时段包含在所述第二设定时段之内

按照设定时间步长，将所述第一设定时段和所述第二设定时段划分；

根据所述第一设定时段划分后的每个时段的所述电流信号，计算所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速；

根据所述第二设定时段划分后的每个时段的所述瞬时转速，计算所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值；

依据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻。

2.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述依据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻，包括：

按照时间先后，根据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一数组，根据所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二数组，所述第一数组中的数值个数为N₁，所述第二数组中的数值个数为N₂，N₂＞N₁＞1；

分别计算所述第一数组的N₁个数值与所述第二数组中所有相邻的N₁个数值的相似度，将相似度最大的所述第二数组中的相邻的N₁个数值中第一个数值对应的时段的起始时刻，确定为所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻。

3.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述依据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻，包括：

按照时间先后，根据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线，根据所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线；

确定所述第二速度曲线中与所述第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，将确定出的曲线段的起始时刻确定为所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的同步检测方法，其特征在于，所述确定所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻之后，还包括：

将所述振动数据，与所述起始时刻之后的时长等于所述第一设定时段时长的工况数据，关联存储。

5.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号之前，还包括：

从所述第一设定时段的起始时刻，采集所述第一设定时段的风力发电机组的振动数据和采集所述第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

6.根据权利要求5所述的同步检测方法，其特征在于，所述采集所述第一设定时段的风力发电机组的振动数据，包括：

通过安装于风力发电机组的指定部件上的振动加速度传感器，采集所述第一设定时段的风力发电机组的振动数据。

7.根据权利要求5所述的同步检测方法，其特征在于，所述采集所述第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号，包括：

通过安装于风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头，采集所述第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

8.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，包括：

从风力发电机组的主控系统中获取所述第二设定时段的风力发电机组的工况数据。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述第一设定时段划分后的每个时段的所述电流信号，计算所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，包括：

将所述第一设定时段的每个时段的所述电流信号进行快速傅氏变换，根据快速傅氏变换结果得到所述第一设定时段的每个时段的电流频率；

根据所述第一设定时段的每个时段的电流频率和风力发电机组的磁极对数计算得到所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速。

10.一种风力发电机组振动数据及工况数据的同步检测装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取同步采集的第一设定时段的风力发电机组的振动数据和风力发电机组的定子绕组上的电流信号，获取第二设定时段的风力发电机组的工况数据，所述工况数据包括风力发电机组的瞬时转速，所述第一设定时段包含在所述第二设定时段之内；

转速计算模块，用于按照设定时间步长，将所述第一设定时段和所述第二设定时段划分，根据所述第一设定时段划分后的每个时段的所述电流信号，计算所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速，根据所述第二设定时段划分后的每个时段的所述瞬时转速，计算所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值；

同步时刻检测模块，用于依据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速和所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值，确定所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻。

11.根据权利要求10所述的同步检测装置，其特征在于，所述同步时刻检测模块，具体用于：

按照时间先后，根据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一数组，根据所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二数组，所述第一数组中的数值个数为N₁，所述第二数组中的数值个数为N₂，N₂＞N₁＞1；

分别计算所述第一数组的N₁个的数值与所述第二数组中所有相邻的N₁个的数值的相似度，将相似度最大的所述第二数组中的N₁个的数值中第一个数值对应的时段的起始时刻，确定为所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻。

12.根据权利要求10所述的同步检测装置，其特征在于，所述同步时刻检测模块，具体用于：

按照时间先后，根据所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速得到第一速度曲线，根据所述第二设定时段的每个时段的风力发电机组的转速有效值得到第二速度曲线；

确定所述第二速度曲线中与所述第一速度曲线变化趋势相同的曲线段，将确定出的曲线段的起始时刻确定为所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的同步检测装置，其特征在于，还包括：

同步存储模块，用于在确定所述第二设定时段中与所述振动数据同步的工况数据的起始时刻之后，将所述振动数据，与所述起始时刻之后的时长等于所述第一设定时段时长的工况数据，关联存储。

14.根据权利要求10所述的同步检测装置，其特征在于，还包括：

数据采集模块，用于从所述第一设定时段的起始时刻，采集所述第一设定时段的风力发电机组的振动数据和采集所述第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

15.根据权利要求14所述的同步检测装置，其特征在于，所述数据采集模块包括安装于风力发电机组的指定部件上的振动加速度传感器，和/或，安装于风力发电机组的定子绕组上的交流电流探头；

所述振动加速度传感器，用于采集所述第一设定时段的风力发电机组的振动数据；

所述交流电流探头，用于采集所述第一设定时段的风力发电机组的定子绕组上的电流信号。

16.根据权利要求15所述的同步检测装置，其特征在于，所述振动加速度传感器和/或所述交流电流探头通过线缆与所述转速计算模块连接，所述线缆上设有线缆防振件。

17.根据权利要求15所述的同步检测装置，其特征在于，所述振动加速度传感器通过磁吸座或者固定螺钉安装于所述指定部件上。

18.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，

所述数据获取模块，具体用于从风力发电机组的主控系统中获取所述第二设定时段的风力发电机组的工况数据。

19.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述转速计算模块，具体用于：

将所述第一设定时段的每个时段的所述电流信号进行快速傅氏变换，根据快速傅氏变换结果得到所述第一设定时段的每个时段的电流频率；

根据所述第一设定时段的每个时段的电流频率和风力发电机组的磁极对数计算得到所述第一设定时段的每个时段的风力发电机组的第一转速。