CN112832959B - 风力发电机组基础安全状况监测方法和系统 - Google Patents

风力发电机组基础安全状况监测方法和系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种风力发电机组基础安全状况监测方法和系统。所述方法包括：获取第一倾角传感器测量的风力发电机组的基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1；获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2；根据与所述基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角和第二倾角确定所述基础与连接段之间的锚固状态，其中，X轴、Y轴互相垂直，且X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行。

Description

风力发电机组基础安全状况监测方法和系统
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种风力发电机组基础安全状况监测方法和系统。
背景技术
风力发机组基础承载着从塔筒传导的各类载荷的应力，其安全性是保证风力发电机组安全运行的关键。
由于基础不均匀沉降或基础与塔筒之间的连接段的锚固状态劣化导致基础或连接段在水平方向产生的位移、倾斜都将引起塔筒顶端部件产生较大的水平偏心矩，进而增大塔筒和基础的附加应力，危害机组安全运行。在风机长期的服役过程中，连接塔筒和基础的连接段起着承载复杂多变的疲劳载荷的作用。由于连接段与基础材料(例如，混凝土)性质差异大，基础环或锚栓周边的混凝土易出现压溃、开裂、脱开，螺栓连接疲劳受损。水可能通过连接段与混凝土基础间的缝隙渗入，进一步加快基础锚固状态的劣化。连接段与混凝土基础的间隙不断扩大，机组会表现为基础开裂，锚固松动劣化，塔筒晃动增大等故障现象，严重时可表现为机舱振动增大、塔架固有频率明显改变。如果风机长期处于危险运行状态，将增加风电机组倒塔的风险。
目前，在基础安全监测方面，主要的监测技术手段包括基于倾角传感器、卫星定位、应变片、静力水准仪、加速度计等的监测方案，其中，基于倾角传感器技术是较为简便实用，但是基于倾角传感器的技术方案目前存在如下问题：1)传感器选型和技术参数不明确。实现基础的准确安全监测要求倾角传感器具有较高的精度以保证瞬态监测的灵敏度，并且要求传感器具有良好的长期稳定性以保证数据不会因漂移而失真，因此，如果传感器选型不合理则会导致无法准确检测基础的安全状态。2)传感器布置方案不合理，造成数据缺失或数据冗余。例如，将倾角传感器布置于基础表面，监测的是基础的倾斜状态，监测结果不能反应连接段的锚固状态，而将倾角传感器布置在塔筒底法兰内壁，监测结果反映了基础不均匀沉降产生的倾斜、连接段因承载倾覆力矩和扭转力矩变形而产生的倾斜，二者耦合在一起，无法将基础不均匀沉降产生的倾斜和连接段的倾斜区分开；3)基础监测系统独立于风机监控系统运行，导致基础监测系统缺少必要的运行数据支撑；4)监控和预警方案缺乏实效性。
由于风力发机组基础不均匀沉降以及基础与塔筒之间的连接段锚固劣化等基础结构问题可对机组安全运行造成危害，因此如何对基础安全状态进行精准、快速监测评估，是新增及存量风电运维管理的迫切需求。
发明内容
本公开的各方面将至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供以下所述优点。因此，本发明的目的在于提供一种风力发电机组安全状况监测系统和方法，所述方法能够有效监测并评估风力发电机组基础的安全状况。
本发明的一方面在于提供一种风力发电机组基础安全状况监测方法，所述风力发电机组基础安全状况监测方法包括：获取第一倾角传感器测量的风力发电机组基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1；获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2；根据与所述基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角和第二倾角确定所述基础与连接段之间的锚固状态，其中，X轴、Y轴互相垂直，且X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行。
根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测方法可以及时有效地监测连接段与塔筒之间的锚固状态，从而保证风力发电机组的安全健康运行。
可选地，第一倾角传感器设置在风力发电机组基础上，第二倾角传感器设置在风力发电机组基础和塔筒之间的连接段上。
可选地，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：当风力发电机组处于第一预设工况时，将第一倾角传感器和第二倾角传感器的测量值标定为零值。
可选地，第一预设工况为：风力发电机组处于停机状态且风速小于预定风速。
可选地，确定所述基础与连接段之间的锚固状态的步骤包括：基于在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2确定所述基础与连接段之间的锚固状态。
可选地，第二预设工况为：风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机。
可选地，确定所述基础与连接段之间的锚固状态的步骤包括：确定在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：(x2-x1)大于第一阈值和/或(y2-y1)大于第二阈值；响应于满足：(x2-x1)大于第一阈值和/或(y2-y1)大于第二阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
可选地，第一阈值和第二阈值通过以下方式确定：对处于满发状态的无故障风力发电机组进行急停操作以获取执行所述急停操作瞬时的(x2-x1)、(y2-y1)，并将多次所述急停操作时获取的瞬时的(x2-x1)的平均值、(y2-y1)的平均值分别作为第一阈值、第二阈值。
可选地，确定所述基础与连接段之间的锚固状态的步骤包括：判断在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：
Figure BDA0003002307820000031
大于第三阈值；响应于
Figure BDA0003002307820000032
大于第三阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
可选地，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：响应于风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障，停止风力发电机组运行或输出报警信息。
可选地，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态。
可选地，基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态的步骤包括：判断
Figure BDA0003002307820000033
是否大于第四阈值；响应于
Figure BDA0003002307820000034
是大于第四阈值，确定风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态。
可选地，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：响应于风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态，停止风机运行或输出报警信息。
本发明的另一方面在于提供一种风力发电机组安全状况监测系统，所述监测系统包括：第一倾角获取单元，被配置为获取第一倾角传感器测量的风力发电机组的基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1；第二倾角获取单元，被配置为获取单元获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2；确定单元，被配置为根据与所述基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角和第二倾角确定所述基础与连接段之间的锚固状态，其中，X轴、Y轴互相垂直，且X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行。
本发明的另一方面在于提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机组基础安全状况监测方法。
本发明的另一方面在于提供一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机组基础安全状况监测方法。
根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测方法和系统可以及时有效地监测连接段与塔筒之间的锚固状态，从而保证风力发电机组的安全健康运行。
附图说明
通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测方法的流程图；
图2是示出根据本公开的实施例的设置倾角传感器的示例的示图；
图3是示出根据本公开的实施例的在满发状态下进行启停机操作时连接段相对于基础的倾角数据的示图；
图4是示出根据本公开的实施例的基础不均匀沉降位移数据的曲线图；以及
图5是示出根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测系统的框图。
具体实施方式
在下文中，参照附图对本公开的各种实施例进行描述，其中，相同的标号用于表示相同或相似的元件、特征和结构。然而，不旨在由本文所述的各种实施例将本公开限制于具体实施例，并且旨在于：本公开覆盖本公开的所有修改、等同物和/或替代物，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内。在以下说明书和权利要求书中使用的术语和词语不限于它们的词典含义，而是仅被用于使得能够清楚和一致地理解本公开。因此，对于本领域技术人员应显而易见的是：提供本公开的各种实施例的以下描述仅用于说明的目的，而不是为了限制由所附权利要求和它们的等同物限定的本公开的目的。
应理解，除非上下文另外明确指出，否则单数形式包括复数形式。本文使用的术语“包括”、“包含”和“具有”指示公开的功能、操作或元件的存在，但不排除其它功能、操作或元件。
例如，表述“A或B”、或“A和/或B中的至少一个”可指示A和B、A或者B。例如，表述“A或B”或“A和/或B中的至少一个”可指示(1)A、(2)B或(3)A和B两者。
在本公开的各种实施例中，意图是：当组件(例如，第一组件)被称为与另一组件(例如，第二组件)“耦接”或“连接”或者被“耦接”或者“连接”到另一组件(例如，第二组件)时，所述组件可被直接连接到所述另一组件，或者可通过另一组件(例如，第三组件)被连接。相比之下，当组件(例如，第一组件)被称为与另一组件(例如，第二组件)“直接耦接”或“直接连接”或者被直接耦接到或直接连接到另一组件(例如，第二组件)时，在所述组件和所述另一组件之间不存在另一组件(例如，第三组件)。
在描述本公开的各种实施例中使用的表述“被配置为”可以例如根据情况与诸如“适用于”、“具有…的能力”、“被设计为”、“适合于”、“被制造为”和“能够”的表述互换使用。术语“被配置为”可不一定指示按照硬件“被专门设计为”。相反，在一些情况下的表述“被配置为...的装置”可指示所述装置和另一装置或者部分“能够…”。例如，表述“被配置为执行A、B和C的处理器”可指示用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或用于通过执行存储在存储器装置中的至少一个软件程序来执行相应的操作的通用处理器(例如，中央处理单元CPU或应用处理器(AP))。
本文使用的术语在于描述本公开的某些实施例，但并不旨在限制其它实施例的范围。除非本文另外指出，否则本文使用的所有术语(包括技术或科学术语)可具有与本领域技术人员通常理解的含义相同含义。通常，词典中定义的术语应被视为具有与相关领域中的上下文含义相同的含义，并且，除非本文明确地定义，否则不应被不同地理解或被理解为具有过于正式的含义。在任何情况下，本公开中定义的术语也不旨在被解释为排除本公开的实施例。
图1是示出根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测方法的流程图。
参照图1，在步骤S101，获取第一倾角传感器测量的风力发电机组的基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1，其中，X轴、Y轴互相，X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行。基准平面例如可以是水平面。
在步骤S102，获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2。
作为示例，可以将第一倾角传感器设置在风力发电机组基础上。本领域技术人员应当理解，可以将第一传感器直接布置在基础上或者布置在附着在基础的部件上，只要能够准确地通过第一倾角传感器测量基础的倾斜角度即可。
本领域技术人员应当理解，互相垂直的X轴、Y轴所建立的平面与水平面平行,倾角传感器测量的倾角表示基础或者连接段相对于水平面的倾角。
作为示例，基础可以由混凝土或者任何其他材质组成。
作为示例，第二倾角传感器设置在风力发电机组基础和塔筒之间的连接段上。
作为示例，连接段可包括法兰，第二传感器可被设置在法兰内壁以测量连接段的倾斜角度。由于通过连接段将塔筒固定在基础上，因此，布置在法兰上的第二倾角传感器测量的连接段的倾斜角度反映了基础不均匀沉降产生的倾斜、连接段因承载倾覆力矩和扭转力矩变形而产生的倾斜。
作为示例，第一倾角传感器和第二倾角传感器可分别是双轴传感器。
作为另一示例，第一倾角传感器和第二倾角传感器可分别包括两个单轴传感器。以第一倾角传感器为例，当第一倾角传感器包括两个单轴传感器时，设置在基础上的两个单轴传感器应当保持90度夹角以分别测量基础在X轴和Y轴方向的倾斜角度。如果第二倾角传感器包括两个单轴传感器，可以采用类似的设置方式。
图2是示出根据本公开的实施例的设置倾角传感器的示例的示图。
参照图2，风力发电机组基础为环式基础，基础环的直径为D＝4300mm，分别在基础表面和基础环上法兰以下0.5m内壁处安装有高精度双轴倾角传感器，倾角传感器精度为0.001度，长期稳定性为0.03度。布置在基础表面的第一倾角传感器，采用膨胀钉固定；布置在包括在连接段中的基础环内壁的第二倾角传感器，采用磁铁吸附加胶粘接。安装时保证两传感器同轴平行，安装完毕后，在基础处于小风停机状态，对传感执行标定归零操作。
本领域技术人员应当理解，以上传感器的具体参数以及固定方式仅是示例，也可以根据需要选择其他合适的传感器或固定方式。
作为示例，倾角传感器可以采用光纤光栅式、MEMS式或石英式等倾斜感知元件，当发生倾斜导致惯性元件移动时，测量单元的电位的变化对应轴向方向的倾角变化量。双轴倾角传感器与数据采集模块可用信号电缆连接，可选用精度不大于0.005度，全温宽(-40℃-75℃)的长期稳定性不大于0.03度的双轴倾角传感器。也可采用具有与双轴传感器的精度相同精度的两个单轴传感器来代替双轴传感器。
作为示例，为了使测量数据更加准确，可以对倾角传感器初始值进行标定。
作为示例，可以在预设风机工况下将第一倾角传感器和第二倾角传感器的测量值标定为零值。
例如，可以在风力发电机组处于停机状态且风速小于预定风速时将第一倾角传感器和第二倾角传感器的测量值标定为零值。
具体地，当倾角传感器安装完毕且风力发电机组处于停机状态下，监测外界风速大小，当外界风速小于特定风速(例如，3m/s)时，将两倾角传感器输出值归零。在风力发电机组运行后，如基础发生不均匀沉降或连接段因受载而产生倾斜，此时倾角传感器可精确的测出倾角变化。
本领域技术人员应当理解，上述对倾角传感器进行标定的工况仅是示例，也可以根据情况在其他工况下对传感器进行标定。例如，在风机安全运行期间(非停机状态下)，当风力发电机组处于风速小于预定值的环境时对传感器进行标定。
作为示例，可以利用数据采集模块采集倾角传感器测量的角度数据，并且用于逻辑判断。数据采集模块可具备隔离485/422/232接口以接收倾角传感器测量的角度数据以及风机运行数据。数据采集模块可具备以太网接口以用于数据和指令的传输。例如，数据采集模块可以是独立的单片机或工控机，也可以是风机的主控PLC。作为示例，风机运行数据可包括：机组瞬时有功功率、偏航位置、风速、发电机转速、启停机状态、环境温度等。
在获取到基础的倾斜角度和连接段相对于基础的倾斜角度后，可以获得基础的倾斜位移和倾斜率以及连接段相对于基础的倾斜位移和倾斜率。
具体地，基础在X方向的倾斜位移为：D×sinx1，在Y方向的倾斜位移为：D×siny1，基础的不均匀沉降位移(即合成位移)为：
Figure BDA0003002307820000081
基础的合成倾斜角度为：
Figure BDA0003002307820000082
其中，D表示基础环的直径。
类似地，连接段相对于基础的倾斜位移大小可表示为：
Figure BDA0003002307820000083
基础倾斜率表示基础的倾斜位移(即不均匀沉降位移)与基础环直径的比值，根据以上基础的不均匀沉降位移以及基础圆环的直径，基础的倾斜率为
Figure BDA0003002307820000084
类似地，连接段相对于基础的倾斜率可表示为：
Figure BDA0003002307820000085
作为示例，可以基于基础倾斜率或倾斜位移确定基础的不均匀沉降程度，并基于连接段相对于基础的倾斜位移或倾斜率确定连接段和基础之间的锚固状态，稍后将对此进行描述。
返回参照图1，在步骤S103，可根据与基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2确定基础与连接段之间的锚固状态。
作为示例，可以基于预设工况下第一倾角传感器和第二倾角传感器获取的倾角数据判断基础的锚固状态。
本领域技术人员应当理解，可以实时获取第一倾角传感器和第二倾角传感器测量的角度数据或者仅在预设工况下获取第一倾角传感器和第二倾角传感器测量的角度数据。作为示例，倾角传感器可以仅在预设工况下测量角度数据。
例如，风电机组在运行中工况瞬时变化，时变的载荷可以激起基础、连接段的倾斜角度改变，根据映射关系可得连接段的倾斜位移变化量，进而依据连接段倾斜位移的变化量大小判断基础的锚固状态。通过与风机工况数据结合，可以建立风机运行过程中连接段倾斜位移随风力发电机有功功率、风速、转速等变化的趋势图。特别是在风电机组有功率快速爬升或下降过程中，关注连接段的倾斜角度变化，通过设定报警阈值，能够有效的实现基础锚固状态的评估。
也就是说，风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机时，连接段与基础之间存在较大应力，此时，获取的倾斜角度数据更能反映基础和连接段之间的锚固状态，因此，基于风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机时获取的倾角数据更能准确地反映连接段与基础之间的锚固状态。
本领域技术人员应当理解，确定基础安全状态所使用的倾角数据可以是倾角传感器在任何风机工况下测量的角度数据，也就是说，倾角数据不限于特定风机工况下测量的倾角数据。
作为示例，倾角传感器与数据采集模块通过信号电缆进行连接，数据采集模块利用风电场通讯网络将采集到的数据回传，全场数据汇总在服务器上，然后可以利用服务器中的数据监测评估基础的安全状态。图3是示出根据本公开的实施例的在满发状态下进行启停机操作时连接段相对于基础的倾角数据的示图。
参照图3，上方曲线表示X方向的倾斜角度，下方曲线表示Y方向的倾斜角度，可以看出，在启停机时，连接段相对于基础的倾斜角度产生了剧烈变化。
因此，可以基于特定工况下测量的倾角数据判断基础的锚固状态。作为示例，可以基于在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2确定基础与连接段之间的锚固状态。这里，第二预设工况可以是但不限于：风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机。更具体地讲，首先基于获取的倾角传感器测量的角度数据确定连接段相对于基础的倾斜角度，第一倾角传感器的测量结果记为(x1，y1)，该数据指示基础的倾斜角度，第二倾角传感器的测量结果记为(x2，y2)，该数据指示连接段的倾斜角度。这样，连接段因承载倾覆力矩和扭转力矩变形产生的相对于基础的倾斜角度为(x2-x1，y2-y1)。
作为示例，可确定在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：(x2-x1)大于第一阈值和/或(y2-y1)大于第二阈值；响应于满足：(x2-x1)大于第一阈值和/或(y2-y1)大于第二阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
作为示例，第一阈值和第二阈值可通过以下方式确定：对处于满发状态的无故障风力发电机组进行急停操作以获取执行所述急停操作瞬时的(x2-x1)、(y2-y1)，并将多次所述急停操作时获取的瞬时的(x2-x1)的平均值、(y2-y1)的平均值分别作为第一阈值、第二阈值。
作为示例，可判断在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：
Figure BDA0003002307820000101
大于第三阈值；响应于
Figure BDA0003002307820000102
大于第三阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
作为示例，第三阈值可通过以下方式确定：对处于满发状态的无故障风力发电机组进行急停操作以获取执行所述急停操作瞬时的
Figure BDA0003002307820000103
并将多次所述急停操作时获取的瞬时的
Figure BDA0003002307820000104
的平均值分别作为第三阈值。
返回参照图3，与基础锚固相应的X方向阈值和Y方向阈值分别为0.05度，由于连接段相对于基础的倾角在X、Y方向上分别为0.17度和0.06度，因此，可判断基础锚固出现劣化。
根据图3中的数据判断出基础锚固存在问题，经过现场的排查和核验，该机组的基础环和基础连接处，水泥表面多处破碎。经过现场的人工控制机组启停机，可以清晰看出基础环的抬起和降落。风机启机时，作用在叶轮和塔筒的载荷通过塔筒传递到基础环，在倾覆力矩的作用下，基础环迎风侧受力向上拔起，基础环背风侧受力向下压，基础环姿态倾斜；同样，风机停机时，载荷卸载，由于重力作用，基础环迎风侧受力下压，基础环姿态复位。最终，该机组诊断为基础环松动故障，是一种典型的基础锚固劣化故障。
在风机安全保护方面，虽然可设置机舱加速度保护模块，作为风机安全链中的重要一环，当机组振动超限时，保护着风机的运行安全。虽然基础锚固劣化时也会出现机舱振动增大、塔架固有频率明显改变等现象，但是加速度传感器位于机舱，受风机其他振动干扰严重，即便采用滤波等方法滤除高频信号，但这种处理会降低测试精度和灵敏度。通过机舱加速的来监测基础的锚固问题，对于早期的故障的检出灵敏度差，一旦通过机舱加速诊断出故障，往往已到达了故障晚期。而根据本公开的示例的监测锚固状态的方案，可以在锚固劣化的早期及时发现问题。
可见，根据本公开的实施例，通过对获取的第一倾角数据和第二倾角数据进行解耦判断连接段相对于基础的倾斜程度，能够及时有效的实现基础锚固状态的评估。
作为示例，可基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态。
作为示例，可首先基于第一倾角计算基础的不均匀沉降位移，然后判断基础不均匀沉降位移是否超过预定阈值，当基础不均匀沉降位移超过预定阈值时可判断基础存在安全问题。
作为示例，可将预定时间段内获取的基础不均匀沉降的位移的平均值作为基础的不均匀沉降位移。具体地，可在预定时间段内周期性的计算基础的不均匀沉降位移，当预定时间段内获取的不均匀沉降位移的平均值超过阈值时，可判断基础存在安全问题。
作为另一示例，也可实时基于获取的倾角数据判断基础是否存在不均匀沉降，即不使用平均数据，而是使用瞬时数据来实时判断基础的安全状况。
图4是示出根据本公开的实施例的基础不均匀沉降位移数据的曲线图。
参照图4，设定不均匀沉降阈值为12.9mm，而计算出的不均匀沉降小于2mm，因此，基础的不均匀沉降不会导致基础存在安全问题。
作为示例，可根据基础倾斜率判断基础不均匀沉降的程度。作为示例，基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态的步骤可包括：判断
Figure BDA0003002307820000111
是否大于第四阈值；响应于
Figure BDA0003002307820000112
是大于第四阈值，确定风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态。
作为示例，第四阈值可通过如下方式获得：在风力发电机组安全运行预定时间段内多次测量第一倾角数据(x1，y1)，根据每次测量的第一倾角数据计算
Figure BDA0003002307820000113
将多次计算的
Figure BDA0003002307820000114
的平均值作为第四阈值。
作为是另一示例，也可将基于风机安全运行期间测量的第一倾角数据多次计算的
Figure BDA0003002307820000121
中的最大值作为第四阈值。
作为示例，可以将预定时间段内获取的基础倾斜角度的平均值作为基础的倾斜角度来判断基础是否存在安全问题。作为另一示例，可以以瞬时基础倾斜角度来实时判断基础是否存在安全问题。
例如，根据《风电机组地基基础设计规定》FD003-2007中的要求，基础倾斜率应不大于0.003，因此，可将0.003设置为基础倾斜率的阈值。当基础倾斜率超过0.003时，则可判断基础存在安全问题。本领域技术人员应当理解，倾斜率阈值也可根据需要设置为其他值。
作为示例，响应于风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障，停止风力发电机组运行或输出报警信息。
作为示例，响应于风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态，停止风机运行或输出报警信息。
以上参照图1至图4对根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测方法进行了描述，下面将参照图5对根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测系统进行描述。
参照图5，根据本公开的实施例的风力发电机组基础安全状况监测系统500可包括：第一倾角获取单元501、第二倾角获取单元502以及确定单元503。本领域技术人员应当理解，风力发电机组基础安全状况监测系统500可另外地包括其他组件并且风力发电机组基础安全状况监测系统500包括的组件可被组合，组合后获取的组件可实现组件被组合之前能够实现的功能。
作为示例，第一倾角获取单元501可被配置为：获取第一倾角传感器测量的风力发电机组的基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1。
第一倾角获取单元502可被配置为：获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2。
确定单元503可被配置为：根据与所述基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角和第二倾角确定所述基础与连接段之间的锚固状态，其中，X轴、Y轴互相垂直，且X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行。
作为示例，第一倾角传感器设置在风力发电机组基础上，第二倾角传感器设置在风力发电机组基础和塔筒之间的连接段上。
作为示例，风力发电机组基础安全状况监测系统500还可包括标定单元(未示出)，标定单元可被配置为当风力发电机组处于第一预设工况时，将第一倾角传感器和第二倾角传感器的测量值标定为零值。
作为示例，第一预设工况为：风力发电机组处于停机状态且风速小于预定风速。
作为示例，确定单元503可被配置为：基于在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2确定所述基础与连接段之间的锚固状态。
作为示例，第二预设工况为：风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机。
作为示例，确定单元503可被配置为：确定在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：(x2-x1)大于第一阈值和/或(y2-y1)大于第二阈值；响应于满足：(x2-x1)大于第一阈值和/或(y2-y1)大于第二阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
作为示例，风力发电机组基础安全状况监测系统500还可包括阈值确定单元(未示出)，阈值确定单元可被配置为对处于满发状态的无故障风力发电机组进行急停操作以获取执行所述急停操作瞬时的(x2-x1)、(y2-y1)，并将多次所述急停操作时获取的瞬时的(x2-x1)的平均值、(y2-y1)的平均值分别作为第一阈值、第二阈值。
另一方面，确定单元503还可被配置为：判断在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：
Figure BDA0003002307820000131
大于第三阈值；响应于
Figure BDA0003002307820000132
大于第三阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
作为示例，风力发电机组基础安全状况监测系统500还可包括报警单元(未示出)，报警单元可响应于风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障，停止风力发电机组运行或输出报警信息。
作为示例，确定单元503还可被配置为：基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态。
作为示例，确定单元503可被配置为：判断
Figure BDA0003002307820000141
是否大于第四阈值；响应于
Figure BDA0003002307820000142
是大于第四阈值，确定风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态。
作为示例，报警单元可被配置为响应于风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态，停止风机运行或输出报警信息。
根据本公开的实施例，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如本文所述的风力发电机组基础安全状况监测方法。
根据本公开的实施例，提供了一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如本文所述的风力发电机组基础安全状况监测方法。
虽然本公开包括特定示例，但本领域的普通技术人员将理解，可在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，在形式和细节上做出各种改变。在此公开的示例将被视为描述性意义，而不是为了限制的目的。在每个示例中对特征或方面的描述将被视为可适用于其他示例中的相似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合和/或由其他部件或其等同物替代或补充描述的系统、结构、装置或电路，则可获得合适的结果。因此，公开的范围不是由详细的描述限定，而是由权利要求及其等同物体限定，权利要求及其等同物的范围内的全部改变将被视为包括在本公开内。

Claims (14)

1.一种风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，所述风力发电机组基础安全状况监测方法包括：
获取第一倾角传感器测量的风力发电机组基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1；
获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2；
根据与所述基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角和第二倾角确定所述基础与连接段之间的锚固状态，
其中，X轴、Y轴互相垂直，且X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行，
其中，确定所述基础与连接段之间的锚固状态的步骤包括：基于在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2确定所述基础与连接段之间的锚固状态，
其中，第二预设工况为：风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机。
2.如权利要求1所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，第一倾角传感器设置在风力发电机组基础上，第二倾角传感器设置在风力发电机组基础和塔筒之间的连接段上。
3.如权利要求2所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：当风力发电机组处于第一预设工况时，将第一倾角传感器和第二倾角传感器的测量值标定为零值。
4.如权利要求3所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，第一预设工况为：风力发电机组处于停机状态且风速小于预定风速。
5.如权利要求1所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，确定所述基础与连接段之间的锚固状态的步骤包括：
确定在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：x2-x1大于第一阈值和/或y2-y1大于第二阈值；
响应于满足：x2-x1大于第一阈值和/或y2-y1大于第二阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，第一阈值和第二阈值通过以下方式确定：
对处于满发状态的无故障风力发电机组进行急停操作以获取执行所述急停操作瞬时的x2-x1、y2-y1，并将多次所述急停操作时获取的瞬时的x2-x1的平均值、y2-y1的平均值分别作为第一阈值、第二阈值。
7.如权利要求1所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，确定所述基础与连接段之间的锚固状态的步骤包括：
判断在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2是否满足：
Figure FDA0003514669950000021
大于第三阈值；
响应于
Figure FDA0003514669950000022
大于第三阈值，确定风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障。
8.如权利要求1所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：响应于风力发电机组基础与连接段之间存在锚固故障，停止风力发电机组运行或输出报警信息。
9.如权利要求1所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态。
10.如权利要求9所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，基于第一倾角判断风力发电机组基础不均匀沉降是否处于安全状态的步骤包括：
判断
Figure FDA0003514669950000023
是否大于第四阈值；
响应于
Figure FDA0003514669950000024
是大于第四阈值，确定风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态。
11.如权利要求9所述的风力发电机组基础安全状况监测方法，其特征在于，所述风力发电机组基础安全状况监测方法还包括：响应于风力发电机组基础不均匀沉降处于不安全状态，停止风机运行或输出报警信息。
12.一种风力发电机组安全状况监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：
第一倾角获取单元，被配置为：获取第一倾角传感器测量的风力发电机组基础在X轴、Y轴方向的第一倾角x1、y1；
第二倾角获取单元，被配置为获取第二倾角传感器测量的连接所述基础和塔筒的连接段在X轴、Y轴方向的第二倾角x2、y2；
确定单元，被配置为根据与所述基础相应的风力发电机组的工况，基于获取的第一倾角和第二倾角确定所述基础与连接段之间的锚固状态，
其中，X轴、Y轴互相垂直，且X轴、Y轴所建立的平面与基准平面平行，
其中，确定单元被配置为基于在风力发电机组处于第二预设工况下获取的第一倾角x1、y1和第二倾角x2、y2确定所述基础与连接段之间的锚固状态，
其中，第二预设工况为：风力发电机组有功功率爬升或下降速度超过预定速度、或者风力发电机组进行启停机。
13.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至11中任意一项所述的风力发电机组基础安全状况监测方法。
14.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
处理器；和
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至11中任意一项所述的风力发电机组基础安全状况监测方法。
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