CN110296052B - 定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置，包括：获取多个与风力发电机组的异响对应的信号；从获取的多个信号中确定参考信号；基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置；将所述最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。采用本发明的定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置，可以降低振源排查的工作量，提高确定发生异响的位置的准确性。
Description
技术领域
本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置。
背景技术
风力发电机组结构复杂，在户外高空运行时，如果风力发电机组发生故障，必须及时进行排查。然而，风力发电机组的故障前期，往往会产生冲击异响，通过对异响的准确定位，可以避免更严重的故障发生。
通常，维护人员可以通过耳听的方式来初步判断风力发电机组发生异响的位置，然而，这种方式确定的异响位置准确性较低；还可以通过布置传感器后手动查找典型的冲击的方式进行异响定位，然而，这种方式耗时长，工作量大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置，可以降低振源排查的工作量，提高定位发生异响的位置的准确性。
本发明的一方面提供一种定位风力发电机组发生异响的位置的方法，包括：获取多个与风力发电机组的异响对应的信号；从获取的多个信号中确定参考信号；基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置；将所述最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
可选地，获取多个与风力发电机组的异响对应的信号包括：获取风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器的信号，将所述多个传感器信号作为多个与风力发电机组的异响对应的信号。
可选地，从获取的多个信号中确定参考信号包括：分别确定所述多个信号中的每个信号的振幅最大值；将最大的振幅最大值所对应的信号确定为参考信号。
可选地，基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置包括：计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数；确定计算的每个相关函数的最大值所对应的信号延迟时间；将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号；将与所述最靠近振源的信号对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
可选地，所述方法还包括：对每个信号进行预处理，其中，对任一信号进行预处理的步骤包括：将所述任一信号的振幅小于该信号的振幅最大值的二分之一的部分置零。
可选地，计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数包括：计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号在风力发电机组的主轴旋转周期内的相关函数。
可选地，所述传感器为振动传感器或声音传感器。
可选地，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号包括：当确定的信号延迟时间均在预定范围内时，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
本发明的另一方面还提供一种定位风力发电机组发生异响的位置的装置，包括：获取单元，获取多个与风力发电机组的异响对应的信号；参考信号确定单元，从获取的多个信号中确定参考信号；最靠近振源位置确定单元，基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置；异响位置确定单元，将所述最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
可选地，获取单元获取风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器的信号，将所述多个传感器信号作为多个与风力发电机组的异响对应的信号。
可选地，参考信号确定单元分别确定所述多个信号中的每个信号的振幅最大值，并将最大的振幅最大值所对应的信号确定为参考信号。
可选地，最靠近振源位置确定单元包括：计算单元，计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数；信号延迟时间确定单元，确定计算的每个相关函数的最大值所对应的信号延迟时间；信号确定单元，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号；位置确定子单元，将与所述最靠近振源的信号对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
可选地，当信号延迟时间确定单元确定的信号延迟时间均在预定范围内时，信号确定单元将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
可选地，所述装置还包括：预处理单元，对每个信号进行预处理，其中，预处理单元将所述任一信号的振幅小于该信号的振幅最大值的二分之一的部分置零。
可选地，计算单元计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号在风力发电机组的主轴旋转周期内的相关函数。
可选地，所述传感器为振动传感器或声音传感器。
本发明的另一方面还提供一种计算机可读存储介质，存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的计算机程序。
本发明的另一方面还提供一种计算装置，包括：处理器；存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如上所述的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的计算机程序。
本发明的定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置，通过使用相关函数的方法对信号进行处理，可以直接判断出信号的先后关系，极大地降低了振源排查的工作量，进而缩短异响故障导致的停机时间，提高风力发电机组的可利用率；并且，通过确定参考信号的方式，有效提升了信号的信噪比，提高确定发生异响的位置的准确性。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的流程图；
图2示出根据本发明的实施例的确定最靠近振源的位置的步骤的流程图；
图3示出相关函数的一个示例；
图4示出根据本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的装置的框图；
图5示出根据本发明的实施例的最靠近振源位置确定单元的框图。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，一些示例性实施例在附图中示出。
下面参照图1至图5描述根据本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置。
图1示出根据本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的流程图。
在步骤S10，获取多个与风力发电机组的异响对应的信号。
优选地，这里的风力发电机组的异响是有规律的发生的异响。在一个实施例中，风力发电机组的异响为在风力发电机组的主轴旋转周期内至少会发生一次的异响。
在步骤S10的一个实施例中，获取风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器的信号，将多个传感器信号作为多个与风力发电机组的异响对应的信号。
例如，传感器可为振动传感器或声音传感器。
作为示例，声音传感器可为麦克风。
应当理解，可根据需要选择不同类型的传感器。例如，在回声效应弱的情况下，可采用麦克风。
以风力发电机组的轮毂发生异响为例，通常轮毂随叶片旋转，如果轮毂内部元件故障或者松动、以及进入轮毂内部施工后遗漏工具，都会导致冲击异响。由于轮毂是一个半封闭结构，轮毂罩是一个封闭结构，异响的回声效应非常强，适宜使用振动传感器进行振动信号的采集。
优选地，传感器的数量大于或者等于3。
例如，在风力发电机组发生异响的情况下，维护人员可通过耳听的方式初步判断异响发生的区域，然后在该区域内布置多个传感器。应当理解，布置的传感器数量越多，越容易准确的定位出风力发电机组发生异响的位置。这里，布置传感器的位置可以是随机选择的，也可以是根据需要设定好的位置。每个传感器分别获取异响造成的信号，然后采集仪将传感器获取的信号离散化，以得到与风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器中的每个传感器对应的信号。
在步骤S20，从获取的多个信号中确定参考信号。
在步骤S20的一个实施例中，分别确定多个信号中的每个信号的振幅最大值；将最大的振幅最大值所对应的信号确定为参考信号。
作为示例，N个传感器所对应的N个信号分别记为x1(t)，x2(t)，…xi(t)，…xN(t)，分别确定的每个信号的振幅最大值记为Amax1，Amax2…Amaxi，…AmaxN，对每个信号的振幅最大值Amax1，Amax2…Amaxi，…AmaxN进行排序，得到Amax1，Amax2…Amaxi，…AmaxN中的最大值Amaxi，将最大的振幅最大值Amaxi所对应的信号xi(t)确定为参考信号。
优选地，所述方法还包括：对每个信号进行预处理。
对任一信号进行预处理的步骤可包括：将任一信号的振幅小于该信号的振幅最大值的二分之一的部分置零。
作为示例，信号x1(t)的振幅最大值为Amax1，将信号x1(t)的振幅小于Amax1的二分之一的部分置零。信号x2(t)的振幅最大值为Amax2，将信号x2(t)的振幅小于Amax2的二分之一的部分置零。
应当理解，对信号进行预处理，可以降低噪声及周围其他信号的影响。
在步骤S30，基于参考信号分别与多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置。
下面结合图2来详细描述本发明的实施例的确定最靠近振源的位置的步骤。
图2示出根据本发明的实施例的确定最靠近振源的位置的步骤的流程图。
参照图2，在步骤S301，计算参考信号分别与多个信号中的其他信号之间的相关函数。
回到上述示例，计算参考信号xi(t)分别与多个信号中的其他信号(即，除参考信号xi(t)之外的N-1个信号)x1(t)，x2(t)，…xi-1(t)，xi+1(t)，…xN(t)之间的相关函数Rx1,xi(τ)，Rx2,xi(τ)，…Rxi-1,xi(τ)，Rxi+1,xi(τ)，…RxN,xi(τ)。
在步骤S301的一个实施例中，计算参考信号分别与多个信号中的其他信号在风力发电机组的主轴旋转周期内的相关函数。
例如，风力发电机组的主轴旋转周期T可为风力发电机组的主轴旋转一周所用的时间。在风力发电机组的主轴旋转周期T内进行相关函数的计算，可以很大程度地降低计算量，有效节约计算资源。
在步骤S302，确定计算的每个相关函数的最大值所对应的信号延迟时间。
应当理解，针对在风力发电机组的主轴旋转周期T内的相关函数，信号延迟时间τ的取值范围为-T≤τ≤T。由于风力发电机组的主轴旋转周期T远大于两个信号之间的信号延迟时间τ，因此，可以相关函数的最大值所对应的信号延迟时间来判断两个信号的先后顺序，信号延迟时间τ大于0，表示超前参考信号；信号延迟时间τ小于0，表示滞后参考信号。通过相关函数来确定信号延迟时间，有效避免了维护人员的主观因素的干扰。
图3示出相关函数的一个示例。参照图3，信号x2(t)和信号x1(t)在风力发电机组的主轴旋转周期T内的相关函数Rx2,x1(τ)，该相关函数Rx2,x1(τ)的最大值所对应的信号信号时间为-τ，也就是说，信号x2(t)滞后信号x1(t)的时间为τ。因此，信号x1(t)所对应的传感器比信号x2(t)所对应的传感器更靠近振源。
返回图2，在步骤S303，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
回到上述示例，对确定的信号延迟时间τ1,i，τ2,i，…τi-1,i，τi+1,i，…τN,i进行排序，得到最大的信号延迟时间τj,i，也就是说，具有最大的信号延迟时间τj,i的相关函数Rxj,xi(τ)所对应的信号xj(t)超前参考信号xi(t)的时间最多，因此，信号xj(t)所对应的传感器(即，第j个传感器)最靠近振源。
在步骤S303的一个实施例中，当确定的信号延迟时间均在预定范围内时，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
例如，在传感器数量不够多的情况下，需要经过多次设置传感器的位置，以获取多组的参考信号，直到参考信号分别与多个信号中的其他信号的相关函数的最大值所对应的信号延迟时间均在预定范围内时，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
应当理解，预定范围可根据用户需要进行设置，本发明对此不作限定。
在步骤S304，将与最靠近振源的信号对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
回到上述示例，将信号xj(t)所对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
返回图1，在步骤S40，将最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
回到上述示例，将信号xj(t)所对应的传感器所在的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
下面结合图4来详细描述本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的装置。
图4示出根据本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的装置的框图。
参照图4，根据本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的装置包括：获取单元100、参考信号确定单元200、最靠近振源位置确定单元300、异响位置确定单元400。
获取单元100获取多个与风力发电机组的异响对应的信号。
例如，风力发电机组的异响为在风力发电机组的主轴旋转周期内至少会发生一次的异响。
在获取单元100的一个实施例中，获取单元100获取风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器的信号，将多个传感器信号作为多个与风力发电机组的异响对应的信号。
例如，传感器为振动传感器和声音传感器。
优选地，传感器的数量大于或者等于3。
参考信号确定单元200从获取的多个信号中确定参考信号。
在参考信号确定单元200的一个实施例中，参考信号确定单元200分别确定多个信号中的每个信号的振幅最大值，并将最大的振幅最大值所对应的信号确定为参考信号。
优选地，所述装置还包括：预处理单元(未示出)。
预处理单元对每个信号进行预处理。
预处理单元将任一信号的振幅小于任一信号的振幅最大值的二分之一的部分置零。
应当理解，预处理单元对信号进行预处理，可以降低噪声及周围其他信号的影响。
最靠近振源位置确定单元300基于参考信号分别与多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置。
异响位置确定单元400将最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
下面结合图5来详细描述本发明的实施例的最靠近振源位置确定单元。
图5示出根据本发明的实施例的最靠近振源位置确定单元的框图。
参照图5，最靠近振源位置确定单元300包括：计算单元301、信号延迟时间确定单元302、信号确定单元303、位置确定子单元304。
计算单元301计算参考信号分别与多个信号中的其他信号之间的相关函数。
在计算单元301的一个实施例中，计算单元301计算参考信号分别与多个信号中的其他信号在风力发电机组的主轴旋转周期内的相关函数。
例如，风力发电机组的主轴旋转周期可为风力发电机组的主轴旋转一周所用的时间。
信号延迟时间确定单元302确定计算的每个相关函数的最大值所对应的信号延迟时间。
信号延迟时间确定单元302确定的信号延迟时间可用于判断两个信号的先后顺序，信号延迟时间大于0，表示超前参考信号；信号延迟时间小于0，表示滞后参考信号。
信号确定单元303将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
优选地，当信号延迟时间确定单元302确定的信号延迟时间均在预定范围内时，信号确定单元303将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
位置确定子单元304将与最靠近振源的信号对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
此外，本发明的实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的方法和装置，通过使用相关函数的方法对信号进行处理，可以直接判断出信号的先后关系，极大地降低了振源排查的工作量，进而缩短异响故障导致的停机时间，提高风力发电机组的可利用率；并且，通过确定参考信号的方式，有效提升了信号的信噪比，提高确定发生异响的位置的准确性，尤其适用于定位风力发电机组的有规律的发生的异响的位置。
根据本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的计算机程序。
根据本发明的实施例还提供一种计算装置。该计算装置包括处理器和存储器。存储器用于存储程序指令。所述程序指令被处理器执行使得处理器执行如上所述的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的计算机程序。
此外，应该理解，根据本发明示例性实施例的定位风力发电机组发生异响的位置的装置中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (18)
1.一种定位风力发电机组发生异响的位置的方法，其特征在于，包括：
获取多个与风力发电机组的异响对应的信号；
从获取的多个信号中确定参考信号；
基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置；
将所述最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取多个与风力发电机组的异响对应的信号包括：
获取风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器的信号，将所述多个传感器信号作为多个与风力发电机组的异响对应的信号。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从获取的多个信号中确定参考信号包括：
分别确定所述多个信号中的每个信号的振幅最大值；
将最大的振幅最大值所对应的信号确定为参考信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置包括：
计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数；
确定计算的每个相关函数的最大值所对应的信号延迟时间；
将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号；
将与所述最靠近振源的信号对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号包括：
当确定的信号延迟时间均在预定范围内时，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对每个信号进行预处理，
其中，对任一信号进行预处理的步骤包括：将所述任一信号的振幅小于该信号的振幅最大值的二分之一的部分置零。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数包括：
计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号在风力发电机组的主轴旋转周期内的相关函数。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述传感器为振动传感器或声音传感器。
9.一种定位风力发电机组发生异响的位置的装置，其特征在于，包括：
获取单元，获取多个与风力发电机组的异响对应的信号；
参考信号确定单元，从获取的多个信号中确定参考信号；
最靠近振源位置确定单元，基于所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数确定最靠近振源的位置；
异响位置确定单元，将所述最靠近振源的位置确定为风力发电机组发生异响的位置。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，获取单元获取风力发电机组发生异响的区域布置的多个传感器的信号，将所述多个传感器信号作为多个与风力发电机组的异响对应的信号。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，参考信号确定单元分别确定所述多个信号中的每个信号的振幅最大值，并将最大的振幅最大值所对应的信号确定为参考信号。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，最靠近振源位置确定单元包括：
计算单元，计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号之间的相关函数；
信号延迟时间确定单元，确定计算的每个相关函数的最大值所对应的信号延迟时间；
信号确定单元，将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号；
位置确定子单元，将与所述最靠近振源的信号对应的传感器所在的位置确定为最靠近振源的位置。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，
当信号延迟时间确定单元确定的信号延迟时间均在预定范围内时，信号确定单元将具有最大的信号延迟时间的相关函数所对应的信号确定为最靠近振源的信号。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
预处理单元，对每个信号进行预处理，
其中，预处理单元将所述每个信号的振幅小于该信号的振幅最大值的二分之一的部分置零。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，计算单元计算所述参考信号分别与所述多个信号中的其他信号在风力发电机组的主轴旋转周期内的相关函数。
16.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述传感器为振动传感器或声音传感器。
17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有当被处理器执行时使得处理器执行如权利要求1至8中任意一项所述的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的计算机程序。
18.一种计算装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如权利要求1至8中任意一项所述的定位风力发电机组发生异响的位置的方法的计算机程序。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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