CN110685869B - 一种风电机组的故障诊断方法、装置及设备 - Google Patents

一种风电机组的故障诊断方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电机组的故障诊断方法、装置及设备，由于在没有受到强电磁干扰的情况下，即使是在机组振动故障触发的情况下，任意两个加速度计测得的同一方向上的振动加速度测量值的绝对差值也不会超过预设最大常规差值，然而在进入偏航阶段后，风电系统中的变频设备的投入产生的强电磁干扰可能使得导致加速度计测得的机舱振动加速度测量值产生异常突变，从而可能导致两个振动加速度测量值的绝对差值大于预设最大常规差值，在此种情况下显然不应该判定风电机组机舱振动故障并控制风电机组停机，本申请可以在这种情况下识别异常测量值，避免根据振动加速度异常测量值触发风电机组故障停机，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量。

Description

一种风电机组的故障诊断方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及风电领域，特别是涉及一种风电机组的故障诊断方法，本发明还涉及一种风电机组的故障诊断装置及设备。
背景技术
风电机组设置在塔筒顶部，由于塔筒顶部的高度一般在80～150米之间，因此风电机组难免会由于风力的作用在水平面上产生各个方向的振动，在正常情况下，风电机组所产生的各个方向的振动加速度均不会超过预设安全限值，但是一旦风电机组遇到如自身故障、极端风况、地震等情况，，那么风电机组在某个水平方向上的振动加速度会超过预设安全限值，此时风电机组若继续运行则会存在很大的安全隐患，例如发生解体事故等。
现有技术中通常会采用冗余测量的方式测量风电机组的振动加速度，例如设置两个加速度计来测量风电机组在水平面内X轴或Y轴的振动加速度，为了安全考虑，只要检测到其中一个加速度计测量的加速度超过预设安全限值，便会触发故障停机，但是在风电机组偏航期间，风电系统的控制系统的变频设备会产生较大的不同周期的交变电流以控制偏航速度与转向，用以控制风电机组机头朝着正对风向的方向旋转，这个过程会导致电磁环境变差(而且风电机组机舱振动加速度计安装及线路的位置一般较靠近偏航系统，容易受到强电磁干扰影响)进而可能会对加速度计的测量值产生较大的干扰，出现测量值突变，容易使得其中某一个加速度计测得的振动加速度的测量值超过预设安全限值，但此时风电机组实际上是没有故障的，此时若触发故障停机，那么会影响风电机组的可利用率，减少了电能的产量。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电机组的故障诊断方法，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量；本发明的另一目的是提供一种风电机组的故障诊断装置及设备，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风电机组的故障诊断方法，包括：
在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值；
计算任意两个所述振动加速度测量值间的第一绝对差值；
判断是否存在所述第一绝对差值大于预设最大常规差值；
若是，则禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机。
优选地，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个所述振动加速度测量值；
计算每个瞬时时刻对应的多个所述振动加速度测量值中，任意两个所述振动加速度测量值之间所有的第二绝对差值；
计算所有的所述第二绝对差值的平均值，根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值；
其中，相邻的两个所述瞬时时刻之间的间隔时间为预设周期。
优选地，所述根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值具体为：
将所述第二绝对差值的所述平均值与预设安全系数的乘积作为所述预设最大常规差值。
优选地，所述计算所有的第二绝对差值的平均值，根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在所述预设周期后返回步骤：在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个所述振动加速度测量值。
优选地，所述判断是否存在所述第一绝对差值大于预设最大常规差值之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
若否，则判断当前时刻获取到的多个所述振动加速度测量值中，是否存在大于预设安全限值的所述振动加速度测量值；
若当前时刻获取到的多个所述振动加速度测量值中，存在大于预设安全限值的所述振动加速度测量值，则控制所述风电机组停机。
优选地，所述若是，则禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在所述预设周期后返回步骤：在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值。
优选地，所述禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机具体为：
判断大于预设最大常规差值的所述第一绝对差值所对应的两个所述振动加速度测量值是否均大于预设安全限值；
若是，则判定所述风电机组故障并控制所述风电机组停机；
否则禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种风电机组的故障诊断装置，包括：
获取模块，用于在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值；
计算模块，用于计算任意两个所述振动加速度测量值间的第一绝对差值；
第一判断模块，用于判断是否存在所述第一绝对差值大于预设最大常规差值，若是，则触发执行模块；
所述执行模块，用于禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机。
优选地，所述执行模块包括：
第二判断模块，用于判断大于预设最大常规差值的所述第一绝对差值所对应的两个所述振动加速度测量值是否均大于预设安全限值，若是，则触发控制模块，否则触发执行子模块；
所述判定模块，用于判定所述风电机组故障并控制所述风电机组停机；
所述执行子模块，用于禁止根据所述振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种风电机组的故障诊断设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述风电机组的故障诊断方法的步骤。
本发明提供了一种风电机组的故障诊断方法，由于在没有受到强电磁干扰的情况下，即使是在故障情况下，任意两个加速度计测得的同一方向上的振动加速度测量值的绝对差值也不会超过预设最大常规差值，而在进入偏航阶段后，风电系统中的变频设备投入导致的电磁干扰可能使得加速度计测得的振动加速度测量值产生突变，从而可能导致两个振动加速度测量值的绝对差值大于预设最大常规差值，在此种情况下显然不应该判定风电机组故障并控制风电机组停机，本申请可以在这种情况下禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量。
本发明还提供了一种风电机组的故障诊断装置及设备，具有如上风电机组的故障诊断方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种风电机组的故障诊断方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种风电机组的故障诊断装置的结构示意图；
图3为本发明提供的一种风电机组的故障诊断设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种风电机组的故障诊断方法，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量；本发明的另一核心是提供一种风电机组的故障诊断装置及设备，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明提供的一种风电机组的故障诊断方法的流程示意图，包括：
步骤S1：在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值；
具体的，由于在进入偏航阶段后，风电系统的控制系统会产生较大的电流以便控制相关部件朝着正对风向的方向旋转，大电流会对加速度计的测量值产生较大的干扰，因此本发明实施例针对研究进入偏航阶段的情况，防止在振动加速度测量值受到干扰的情况下错误的触发风电机组故障停机。
具体的，预设方向可以为多种方向，例如可以为风电机组所在水平面上的互相垂直的X轴方向以及Y轴方向共两个方向等，本发明实施例在此不做限定。
其中，振动加速度测量值的具体数目可以预先设定，这是冗余测量的体现，例如可以为两个等，当然，这里所提到的多个振动加速度测量值分别是由不同的加速度计在同一时刻测得的，而不是同一加速度计测得的多个振动加速度测量值。
其中，获取到的当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值可以作为后续步骤处理过程的数据基础。
步骤S2：计算任意两个振动加速度测量值间的第一绝对差值；
具体的，任意两个指的是多个振动加速度测量值中所有不同的两个振动加速度测量值的组合，例如当振动加速度测量值的总数为三时，且分别编号为1、2以及3，那么任意两个的所有组合为三种，分别为12、13以及23，本发明实施例在此不做限定。
具体的，计算出来的第一绝对差值可以作为后续步骤中的数据基础。
步骤S3：判断是否存在第一绝对差值大于预设最大常规差值；
具体的，由于在没有受到大电流干扰的情况下，即使是在故障情况下，任意两个加速度计测得的同一方向上的振动加速度测量值的绝对差值也不会超过预设最大常规差值，因此通过将所有的第一绝对差值与预设最大常规差值进行比较便可以判断出是否存在某个振动加速度测量值受到了干扰，本步骤中的不同的判断结果可以触发后续步骤中进行不同的操作，以便防止风电机组在非故障的情况下被触发故障停机。
步骤S4：若是，则禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
具体的，当有一个第一绝对差值大于预设最大常规差值时，说明该第一绝对差值对应的两个振动加速度测量值中应该是有一个受到了较大的干扰(两个振动加速度测量值同时受到较强干扰的情况较少)，同样说明在当前时刻振动加速度测量值整体是不够可靠的，若在当前时刻因为振动加速度测量值超过预设安全限值而判定风电机组故障，那么大概率是错误的，因此本发明实施例中在判定了当存在大于预设最大常规差值的情况下，可以禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机，提升了风电机组的使用率，增加了发电量。
值得一提的是，本发明实施例不但可以提升风电机组的可利用率，也可以提升风电机组平均故障间隔时间。
本发明提供了一种风电机组的故障诊断方法，由于在没有受到强电磁干扰的情况下，即使是在故障情况下，任意两个加速度计测得的同一方向上的振动加速度测量值的绝对差值也不会超过预设最大常规差值，而在进入偏航阶段后，风电系统中的变频设备投入产生的电磁变化可能使得加速度计测得的振动加速度测量值产生突变，从而可能导致两个振动加速度测量值的绝对差值大于预设最大常规差值，在此种情况下显然不应该判定风电机组故障并控制风电机组停机，本申请可以在这种情况下禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机，提升了风电机组的可利用率，增加了电能的产量。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个振动加速度测量值；
计算每个瞬时时刻对应的多个振动加速度测量值中，任意两个振动加速度测量值之间所有的第二绝对差值；
计算所有的第二绝对差值的平均值，根据第二绝对差值的平均值确定出预设最大常规差值；
其中，相邻的两个瞬时时刻之间的间隔时间为预设周期。
具体的，考虑到不同加速度计的硬件特性也不会完全相同，若直接采用预设最大常规差值，那么很可能具有较大的误差，本发明实施例中可以在非偏航阶段获取每个瞬时时刻采集到的多个振动加速度测量值，然后计算每个瞬时时刻对应的多个振动加速度测量值中，任意两个振动加速度测量值之间所有的第二绝对差值(当然，被计算的每个瞬时时刻对应的多个振动加速度测量值均对应的是同一方向，否则不能够进行计算)，最后可以根据所有的第二绝对差值的平均值确定预设最大常规差值，由于本发明实施例中可以利用真实采集到的预设时长内的振动加速度测量值来计算并确定出预设最大常规差值，相对于凭借经验设定的预设最大常规差值提升了准确度，因此可以更好地进行上述步骤中的“第一绝对差值是否大于预设最大常规差值”的判断，可以防止错误地“禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机”，例如实际的最大常规差值比预设最大常规差值要大时，某个情况下第一绝对差值虽然大于预设最大常规差值，但是并不大于实际的最大常规差值，但是此时会“禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机”，若此时真的存在故障，那么也无法触发风电机组停机，很可能会导致事故发生。
其中，预设时长可以自主进行设定，例如设置为10s等，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，根据第二绝对差值的平均值确定出预设最大常规差值具体为：
将第二绝对差值的平均值与预设安全系数的乘积作为预设最大常规差值。
具体的，为了安全考虑，不能够将第二绝对差值的平均值直接作为预设最大常规差值，而是要将第二绝对差值的平均值与预设安全系数的乘积作为预设最大常规差值，其中，预设安全系数差值可以大于一，其可以进行自主设定，例如可以设置为1.8或者2等，本发明实施例在此不做限定。
当然，除了本发明实施例中的具体形式外，根据第二绝对差值的平均值确定出预设最大常规差值还可以为其他多种具体方式，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，计算所有的第二绝对差值的平均值，根据第二绝对差值的平均值确定出预设最大常规差值之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在预设周期后返回步骤：在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个振动加速度测量值。
具体的，本发明实施例按照预设周期循环往复地去更新预设最大常规差值，此种情况下，即使随着时间的推移，各个加速度计之间的振动加速度测量值的第二绝对差值出现了变化，本发明实施例也可以及时的检测出来并根据变化的第二绝对差值对预设最大常规差值进行更新，提升了预设最大常规差值的准确性，并间接提升了风电机组的安全性以及可利用率。
作为一种优选的实施例，判断是否存在第一绝对差值大于预设最大常规差值之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
若否，则判断当前时刻获取到的多个振动加速度测量值中，是否存在大于预设安全限值的振动加速度测量值；
若当前时刻获取到的多个振动加速度测量值中，存在大于预设安全限值的振动加速度测量值，则控制风电机组停机。
具体的，当所有的第一绝对差值均不大于预设最大常规差值，那么可以判定当前时刻振动加速度测量值大概率没有受到干扰，此时则可以按照正常的故障触发逻辑根据振动加速度测量值对风电机组故障是否判断，保障风电机组的安全。
作为一种优选的实施例，若是，则禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在预设周期后返回步骤：在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值。
具体的，在本发明实施例中，为了更加完善地对振动加速度测量值是否受到干扰进行判断，本发明实施例可以按照预设周期对风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值是否受到干扰进行判断，进一步提升了风电机组的可利用率。
其中，预设周期可以进行自主设定，例如可以为振动加速度的采样周期等，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机具体为：
判断大于预设最大常规差值的第一绝对差值所对应的两个振动加速度测量值是否均大于预设安全限值；
若是，则判定风电机组故障并控制风电机组停机；
否则禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
具体的，本发明实施例中，还可以在禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机之前附加一个判断步骤，即判断大于预设最大常规差值的第一绝对差值所对应的两个振动加速度测量值是否均大于预设安全限值，若仅其中一个振动加速度测量值大于预设安全限值(电磁干扰产生通常情况下不会对多个振动加速度测量值产生同步影响)，那么则可以判定存在振动加速度测量值受到干扰，那么此时可以禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机，但是若两个振动加速度测量值均大于预设安全限值，证明此时虽然存在第一绝对差值大于预设最大常规差值的情况，但是风电机组很有可能存在故障，便需要控制风电机组停机，以保障风电机组的安全性，不能冒险地去禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
请参考图2，图2为本发明还提供的一种风电机组的故障诊断装置的结构示意图，包括：
获取模块1，用于在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值；
计算模块2，用于计算任意两个振动加速度测量值间的第一绝对差值；
第一判断模块3，用于判断是否存在第一绝对差值大于预设最大常规差值，若是，则触发执行模块；
执行模块4，用于禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
作为一种优选的实施例，执行模块包括：
第二判断模块，用于判断大于预设最大常规差值的第一绝对差值所对应的两个振动加速度测量值是否均大于预设安全限值，若是，则触发控制模块，否则触发执行子模块；
判定模块，用于判定风电机组故障并控制风电机组停机；
执行子模块，用于禁止根据振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
对于本发明实施例提供的风电机组的故障诊断装置的介绍请参照前述的风电机组的故障诊断方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。
请参考图3，图3为本发明提供的一种风电机组的故障诊断设备的结构示意图，包括：
存储器5，用于存储计算机程序；
处理器6，用于执行计算机程序时实现如前述实施例中的风电机组的故障诊断方法的步骤。
对于本发明实施例提供的风电机组的故障诊断设备的介绍请参照前述的风电机组的故障诊断方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种风电机组的故障诊断方法，其特征在于，包括：
在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值；
计算任意两个所述振动加速度测量值间的第一绝对差值；
判断是否存在所述第一绝对差值大于预设最大常规差值；
若是，则禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机；
该风电机组的故障诊断方法还包括：
在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个所述振动加速度测量值；
计算每个瞬时时刻对应的多个所述振动加速度测量值中，任意两个所述振动加速度测量值之间所有的第二绝对差值；
计算所有的所述第二绝对差值的平均值，根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值；
其中，相邻的两个所述瞬时时刻之间的间隔时间为预设周期。
2.根据权利要求1所述的风电机组的故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值具体为：
将所述第二绝对差值的所述平均值与预设安全系数的乘积作为所述预设最大常规差值。
3.根据权利要求1所述的风电机组的故障诊断方法，其特征在于，所述计算所有的第二绝对差值的平均值，根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在所述预设周期后返回步骤：在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个所述振动加速度测量值。
4.根据权利要求1所述的风电机组的故障诊断方法，其特征在于，所述判断是否存在所述第一绝对差值大于预设最大常规差值之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
若否，则判断当前时刻获取到的多个所述振动加速度测量值中，是否存在大于预设安全限值的所述振动加速度测量值；
若当前时刻获取到的多个所述振动加速度测量值中，存在大于预设安全限值的所述振动加速度测量值，则控制所述风电机组停机。
5.根据权利要求4所述的风电机组的故障诊断方法，其特征在于，所述若是，则禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机之后，该风电机组的故障诊断方法还包括：
在所述预设周期后返回步骤：在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的风电机组的故障诊断方法，其特征在于，所述禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机具体为：
判断大于预设最大常规差值的所述第一绝对差值所对应的两个所述振动加速度测量值是否均大于预设安全限值；
若是，则判定所述风电机组故障并控制所述风电机组停机；
否则禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机。
7.一种风电机组的故障诊断装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于在进入偏航阶段后，获取当前时刻风电机组预设方向上的多个振动加速度测量值；
第一计算模块，用于计算任意两个所述振动加速度测量值间的第一绝对差值；
第一判断模块，用于判断是否存在所述第一绝对差值大于预设最大常规差值，若是，则触发执行模块；
所述执行模块，用于禁止根据所述振动加速度测量值触发所述风电机组故障停机；
该风电机组的故障诊断装置还包括：
第二获取模块，用于在非偏航阶段，获取过去预设时长内每个瞬时时刻采集的多个所述振动加速度测量值；
第二计算模块，用于计算每个瞬时时刻对应的多个所述振动加速度测量值中，任意两个所述振动加速度测量值之间所有的第二绝对差值；
第三计算模块，用于计算所有的所述第二绝对差值的平均值，根据所述第二绝对差值的所述平均值确定出所述预设最大常规差值；
其中，相邻的两个所述瞬时时刻之间的间隔时间为预设周期。
8.根据权利要求7所述的风电机组的故障诊断装置，其特征在于，所述执行模块包括：
第二判断模块，用于判断大于预设最大常规差值的所述第一绝对差值所对应的两个所述振动加速度测量值是否均大于预设安全限值，若是，则触发控制模块，否则触发执行子模块；
判定模块，用于判定所述风电机组故障并控制所述风电机组停机；
所述执行子模块，用于禁止根据所述振动加速度测量值触发风电机组故障停机。
9.一种风电机组的故障诊断设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述风电机组的故障诊断方法的步骤。
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