CN114320767A - 变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质。该方法包括：获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度；基于历史的给定变桨速度，确定当前的给定变桨速度是否发生突变；如当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值，其中，变桨电机输出力矩是根据变桨电机的电压、电流及实际转速计算得到；如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，故障预警信息用于指示变桨系统的制动装置的故障类型。根据本申请实施例提供的方案，可以实现对变桨系统的制动装置的故障准确预警。
Description
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质。
背景技术
变桨系统作为风力发电机组的核心组成，对控制风机的发电功率、提高风机安全性等起着重要作用。
具体地，在风机运行过程中，变桨系统的制动装置可以直接或间接地控制变桨电机的转动和停止，来对叶片的桨叶角进行控制。
若变桨系统的制动装置发生故障，将会导致变桨电机堵转等情况的发生，将可能对风力发电机的安全性或发电功率等造成影响。因此，如何针对制动系统的故障进行预警，成为了亟需解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供的变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质，可以实现对变桨系统的制动装置的故障准确预警。
第一方面，提供一种变桨系统制动装置的故障预警方法，包括：
获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度，运行信息包括变桨电机的实际转速及变桨电机的电压、电流；
基于历史的给定变桨速度，确定当前的给定变桨速度是否发生突变；
如当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值，其中，变桨电机输出力矩是根据变桨电机的电压、电流及实际转速计算得到；
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，故障预警信息用于指示变桨系统的制动装置的故障类型。
在一种可选的实施方式中，如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，对实际转速与变桨电机的给定转速进行比较，得到比较结果；
根据比较结果，生成故障预警信息。
在一种可选的实施方式中，故障类型包括制动继电器故障，其中，制动继电器用于控制变桨电机制动器抱闸或松闸；
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速；
如实际转速不小于变桨电机的给定转速，生成故障预警信息。
在一种可选的实施方式中，在判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值之后，方法还包括：
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速；
如实际转速不小于变桨电机的给定转速，生成寿命预警信息，寿命预警信息用于指示制动继电器的电气寿命达到使用寿命阈值。
在一种可选的实施方式中，故障类型包括变桨电机制动器故障，
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如在预设时间段内变桨电机输出力矩均超过设定阈值，生成故障预警信息。
在一种可选的实施方式中，故障类型包括变桨电机制动器故障，
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断预设时间段内的实际转速是否均小于变桨电机的给定转速；
如预设时间段内的实际转速均小于给定转速，生成故障预警信息。
在一种可选的实施方式中，故障类型包括变桨电机制动器故障，
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速；
如实际转速小于给定转速，获取变桨电机当前的温度变化量；
如温度变化量达到预设温度变化阈值，生成故障预警信息。
第二方面，提供一种变桨系统制动装置的故障预警装置，包括：
数据获取模块，用于获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度，运行信息包括变桨电机的实际转速及变桨电机的电压、电流；
第一判断模块，用于基于历史的给定变桨速度，确定当前的给定变桨速度是否发生突变；
第二判断模块，用于如当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值，其中，变桨电机输出力矩是根据变桨电机的电压、电流及实际转速计算得到；
故障预警模块，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，故障预警信息用于指示变桨系统的制动装置的故障类型。
第三方面，提供一种变桨系统的控制器，包括：存储器，用于存储程序；
处理器，用于运行存储器中存储的程序，以执行第一方面或第一方面的任一可选的实施方式提供的变桨系统制动装置的故障预警方法。
第四方面，提供一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面或第一方面的任一可选的实施方式提供的变桨系统制动装置的故障预警方法。
根据本申请实施例中的变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质，由于在当前给定变桨速度未发生突变时，制动装置发生不同类型的故障时会对变桨电机输出力矩造成影响。因此，在变桨电机输出力矩超过设定阈值时，可以对变桨系统的进行预警，并能够指示故障类型，从而保证变桨系统的制动装置的故障检测的检测准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本申请实施例提供的一种变桨系统的构架示意图；
图2是本申请实施例提供的一种变桨电机制动器的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的变桨电机的启机过程中的给定变桨速度的变化曲线和实际变桨速度的变化曲线的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种示例性的变桨电机的受力变化曲线；
图5是本申请实施例提供的PID控制模式下给定变桨速度与电机输出力矩之间的关系示意图；
图6是本申请实施例提供的紧急顺桨模式下的给定变桨速度与电机输出力矩之间的关系示意图；
图7是本申请实施例提供的第一种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；
图8是本申请实施例提供的一种示例性的变桨电机制动器松闸过程中的电磁线圈的工作电流的变化曲线的示意图；
图9是本申请实施例提供的第二种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；
图10是本申请实施例提供的第三种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；。
图11是本申请实施例提供的第四种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；
图12是本申请实施例提供的第四种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；
图13是本申请实施例提供的第五种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；
图14是本申请实施例提供的第六种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图；
图15是本申请实施例提供的一种变桨系统制动装置的故障预警装置的结构示意图；
图16示出了本申请实施例提供的变桨系统的控制器的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请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申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，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……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
由于变桨系统可以通过制动装置控制变桨电机的转动和停止，若变桨系统的制动装置发生故障，将可能会导致变桨电机堵转或者叶片卡桨等情况的发生。当发生叶片卡桨时，叶片无法收回，会对风力发电机的安全造成隐患，如导致过速、飞车等故障。另一方面，在变桨电机发生堵转时，可能会因堵转而导致电机温度升高过快，易导致电机烧毁。因此，制动装置故障将可能对风力发电机的安全性或发电功率等造成影响。
因此，为了保证风力发电机组的安全性，或者为了提高发电功率，需要及时发现变桨系统的制动装置的故障并对其进行预警。
基于此，本申请实施例提供了变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质，可以实现对变桨系统的制动装置的故障准确预警。
首先，在对本申请实施例提供的变桨系统制动装置的故障预警方案进行具体说明之前，为了便于理解，本申请实施例的下述部分将先对变桨系统展开具体说明。
图1是本申请实施例提供的一种变桨系统的构架示意图。如图1所示，变桨系统包括主控制器10、变桨驱动器20、制动继电器30、变桨电机制动器40、变桨电机50、超级电容60和使能开关70。其中，在正常情况下，使能开关70为闭合状态，此时变桨驱动器20得电。
此时，当变桨控制器10接收到主控控制器的变桨速度后，或变桨控制器10检测到变桨系统发生故障而需要自主顺桨时，变桨控制器10向变桨驱动器20发送速度命令和使能信号。变桨驱动器20接收到速度命令和使能信号后，会立即控制刹车继电器30的线圈通电，从而使变桨电机制动器40松闸，并在动力输出端口输出电压，驱动变桨电机50转动，使得变桨电机50驱动叶片转动，从而实现变桨功能。
通过上述内容可知，在正常情况下，可以通过控制制动继电器30导通来实现对变桨电机制动器40的松闸控制，从而实现对变桨电机50的转动控制。以及可以通过控制继电器30断开来实现对变桨电机制动器40的抱闸控制，从而控制变桨电机50停止转动。
因此，由于变桨电机制动器40可以以松闸和抱闸的方式来控制变桨电机的转动和停止，制动继电器30可以控制。制动继电器30和变桨电机制动器40均属于变桨系统的控制装置。
接上来，本申请实施例将分别对制动继电器30和变桨电机制动器40这两种控制装置展开具体说明。
对于制动继电器30，其一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等部件组成的。其工作原理为：只要在线圈两端加上一定电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合，此时制动继电器30导通。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，此时制动继电器30断开。
基于上述工作原理，制动继电器30可以控制变桨电机制动器40抱闸或松闸。
制动继电器30具有结构简单、使用方便、可以通过小电流控制大电流、电气隔离等功能。
对于变桨电机制动器40，图2是本申请实施例提供的一种变桨电机制动器的结构示意图。如图2所示，变桨电机制动器40包括：刹车盘401、制动法兰402、制动衔铁403、固定螺栓404、电磁阀405、压力弹簧406、以及供电线缆407。
其中，刹车盘401是指变桨电机制动器40的刹车片，为圆环形结构。刹车盘401的内圈与电机转轴405通过齿轮啮合在一起。其中，电机转轴501为变桨电机50的转轴，电机转轴501可以带动刹车盘401转动。制动法兰402是刹车盘401的固定装置，且制动法兰402通过固定螺栓与变桨电机50连接在一起。制动衔铁403是制动抱闸时对刹车盘401施加压力的部件，制动衔铁403与压力弹簧406接触。电磁阀405是变桨电机制动器40的电气控制单元，其作用是需要松闸时对制动衔铁403产生磁力作用。
变桨电机制动器40的主要工作过程如下：
变桨电机制动器40的抱闸过程：当变桨驱动器20通过控制制动继电器30断开时，电磁阀405断电，制动衔铁403在压力弹簧406的作用下，向左移动并压紧刹车盘401，同时由于刹车盘401的左侧被制动法兰402固定，所以此时刹车盘401在压力和摩擦力的作用下，不能转动，因此电机转轴405也不能转动，此时变桨电机制动器40处于抱闸状态。
变桨电机制动器40的松闸过程：当变桨驱动器20控制变桨电机制动器40松闸时，在正常情况下，变桨驱动器20通过控制制动继电器30导通，在制动继电器30导通时电磁阀405可以通过供电线缆407得电，电磁阀405得电后，产生电磁力，制动衔铁403在电磁力的作用下，克服压力弹簧406的弹力并向右方移动，此时制动衔铁403与刹车盘401分离，刹车盘401可自由转动，从而实现松闸。
申请人对变桨系统、制动继电器30和刹车继电器40的工作原理进行研究分析，得到如下结论：由于刹车盘401的内圈与电机转轴405通过齿轮啮合连接，当变桨驱动器20向变桨电机50发送驱动信号之后，若变桨电机制动器40处于异常抱闸状态，则会因为二者之间的相互作用力导致变桨电机输出力矩过大。
为了验证该结论，申请人对变桨电机的启机过程中的给定速度和实际速度的变化曲线进行了研究分析。图3是本申请实施例提供的变桨电机的启机过程中的给定变桨速度的变化曲线L1和实际变桨速度的变化曲线L2的示意图。其中，图3的横坐标为时间轴，纵坐标表示速度，图3中的。
如图3所示，在T1时刻即大概-70秒时，控制器开始下发给定变桨速度，大概延时1.049秒，实际变桨速度开始发生变化。在这之后，给定变桨速度和实际变桨速度的变化趋势大致相同。直到在T2时刻即-8秒左右，制动装置故障，实际变桨速度变成了0值，并未随着给定变桨速度的升高而升高。
在发生制动装置故障的一段时间段内(比如图3中-8秒左右的一段时间内)，申请人对变桨电机进行受力分析。图4是本申请实施例提供的一种示例性的变桨电机的受力变化曲线。其中，图4的横坐标为时间轴，纵坐标表示受力，单位为牛顿(N)。正常情况下的受力变化如曲线L3所示，制动装置故障时的受力变化曲线如L4所示。
如图4所示，通过表示制动装置故障时的受力变化趋势的曲线L3可知，在发生制动装置故障的前后一段时间内的，变桨电机的受力突然增大，最大可达到130N。而通过表示正常情况下的受力变化趋势的曲线L4可知，在正常情况下，在相同的时间段内，变桨电机的受力整体较小，最大不超过30N。
通过图4中的两条曲线对比可知，当变桨系统的制动装置故障时，变桨电机的受力力矩会异常增大。
同时，申请人结合给定变桨速度的控制策略，对变桨电机输出力矩进行进一步的研究。图5是本申请实施例提供的比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative，PID)控制模式下给定变桨速度与电机输出力矩之间的关系示意图。图5中的横坐标表示时间，图5的纵坐标表示转矩的大小。其中，PID控制模式可以基本视为执行了变桨电机进行正弦控制的策略。
如图5所示，结合表示给定变桨速度的变化趋势的曲线L5以及表示变桨电机输出转矩的变化趋势的曲线L6可知，在对变桨电机进行正弦控制时，给定变桨速度逐渐增大，此时，变桨电机的输出转矩也可以认为是稳定增大至最大转矩值。
图6是本申请实施例提供的紧急顺桨模式下给定变桨速度与电机输出力矩之间的关系示意图。图6中的横坐标表示时间，图6的纵坐标表示转矩的大小。
如图6所示，结合表示给定变桨速度的变化趋势的曲线L7以及表示变桨电机输出转矩的变化趋势的曲线L8可知，在紧急顺桨模式下，给定变桨速度快速增大，图6中给定变桨速度的增速明显大于图5中的给定变桨速度的增速。此时，随着转速的提升，变桨电机的输出转矩达到较大的值(启动力矩)，之后会回落至最大转矩值。
结合图5和图6可知，在PID控制的给定变桨速度逐渐变大的情况下，给定变桨速度未发生突变时，变桨电机的输出转矩并没有如图6所示的启动力矩。因此，在给定变桨速度未发生突变时，可以根据变桨电机的受力力矩，对控制装置故障进行准确预警。
基于上述研究分析，本申请实施例提供了一种变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器及介质。下面首先对本申请实施例所提供的故障预警方法进行介绍。
图7是本申请实施例提供的第一种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。如图7所示，本实施例中的变桨系统制动装置的故障预警方法700可以包括步骤S710至S740。
在S710中，获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度。
其中，变桨电机的运行信息包括变桨电机的实际转速、变桨电机的电压、以及变桨电机的电流。
在一些实施例中，变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度可以是实时采集的。又或者，变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度可以是风力发电机组的历史文件中获取的。
需要说明的是，在需要对某一时刻进行故障预警时，可以将该时刻作为当前时刻。
在S720中，基于历史的给定变桨速度，确定当前的给定变桨速度是否发生突变。
其中，历史的给定变桨速度可以表示为早于当前时刻的至少一个时刻的给定变桨速度。示例性的，截止到当前时刻，共接收到了依次下发的3个给定变桨速度，若第3个为当前的给定变桨速度，则前2个给定变桨速度可以作为历史的给定变桨速度。
变桨速度发生突变可以表示当前的给定变桨速度相较于之前时刻的给定变桨速度的变化幅度过大。其中，可以利用速度变化量、变桨加速度等参数衡量给定变桨速度的变化幅度。
在一些实施例中，可以利用变桨加速度来衡量变桨速度是否发生突变，如果变桨加速度大于预设加速度阈值，则确定当前的给定变桨速度发生突变。示例性的，可以获取至少一个历史时刻的给定变桨速度，将当前的给定变桨速度与至少一个历史时刻的给定变桨速度的速度差值与时间差的比值作为变桨加速度。又或者，可以确定给定变桨速度的变化函数，然后根据变化函数计算变桨加速度。其中，预设加速度阈值可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作限定。
在另一些实施例中，若给定变桨速度是每间隔预设时长采集的，则可以确定相邻两个给定变桨速度的差值，若该差值大于预设变化量阈值，则确定当前的给定变桨速度发生突变。其中，预设变化量阈值可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作限定。
在S730中，如当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值。
其中，变桨电机输出力矩是根据变桨电机的电压、变桨电机的电压电流及变桨电机的实际转速计算得到。
在一些实施例中，任一时刻i的变桨电机输出力矩Ti的计算公式如下述公式(1)所示：
Ti＝9550×Ui×Ii/ni (1)
其中，Ui为该时刻i的变桨电机的电压，Ii为该时刻i的变桨电机的电流，ni为该时刻i的变桨电机的实际转速。
在S740中，如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息。其中，故障预警信息用于指示变桨系统的制动装置的故障类型。
其中，设定阈值可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作限定。
在一些实施例中，由于制动装置可以包括制动继电器和变桨电机制动器，本申请实施例中的故障预警信息可以包括：用于指示制动继电器30故障的第一故障预警信息，以及用于指示变桨电机制动器40故障的第二故障预警信息。其中，在本申请实施例中，制动继电器30故障为表示制动继电器的吸合性能下降的制动继电器30故障。变桨电机制动器40故障表示变桨电机制动器40发生卡滞故障。
在本申请实施例中，由于在当前给定变桨速度未发生突变时，制动装置发生不同类型的故障时会对变桨电机输出力矩造成影响。因此，在变桨电机输出力矩超过设定阈值时，可以对变桨系统的进行预警，并能够指示故障类型，从而保证变桨系统的制动装置的故障检测准确度。
需要说明的是，由于本申请实施例可以确定表示制动继电器的吸合性能下降引起的制动继电器30故障。从而可以在制动继电器30无法吸合之前进行故障预警，提高了风力发电机组的安全性。
此外，由于本申请实施例可以确定表示变桨电机制动器40发生卡滞故障。从而可以在变桨电机制动器40卡滞时进行故障预警，提高了风力发电机组的安全性。
在通过结合图7示出的故障预警方法700确定制动状态故障之后，由于制动装置包括制动继电器30和变桨电机制动器40，申请人还进一步提出了能够对上述两种器件的故障进行预警的方案。
申请人对变桨电机制动器松闸过程中的电磁线圈的工作电流的变化曲线进行了研究。图8是本申请实施例提供的一种示例性的变桨电机制动器松闸过程中的电磁线圈的工作电流的变化曲线的示意图。其中，图8的横轴表示时间，图8的纵轴表示电流大小。
下面结合图8，对变桨电机制动器40松闸过程进行具体说明。变桨电机制动器40可以等效为一个大电感与电阻的等效串联电路，通过对其等效串联电路计算可以求得其工作电流，其在变桨电机制动器40松闸过程中工作电流以指数形式变化。
在图8的0时刻到t1时刻之间，电磁阀405作用于制动衔铁403上的电磁力还未克服弹簧的弹力，此时制动衔铁403还未开始移动。在t1时刻之后，电磁阀405的工作电流达到i2，制动衔铁403在电磁阀405产生的电磁力的作用下开始运动。此时，制动衔铁403与电磁阀405之间的气隙变小，电磁阀405的工作电流变小。在t2时刻制动衔铁403与电磁阀405吸合，此时电磁阀405的工作电流为i3。在t3时刻制动衔铁403停止运动，此时电磁阀405的工作电流达到稳态值i1。
由此可知，制动衔铁403的吸合本身需要有一定的延时，而且制动衔铁403从受到电磁力的作用开始，需要达到一定的电流才会开始移动。而制动继电器30吸合性能下降时，会导致0～t1时刻之间的时长进一步延长。示例性的，正常情况下，制动继电器30的吸合时长在500ms，而其吸合性能下降时，吸合时长可能延长至1～5s。
基于此，申请人研究发现，变桨电机制动器40发生故障，如在变桨电机制动器40发生卡滞故障时，变桨电机制动器40会较长时间的处于无法正常松闸的状态。制动继电器30发生故障，例如发生因吸合性能下降引起的故障时，吸合性能下降会导致变桨电机制动器松闸时长变长。与变桨电机制动器40故障相比，制动继电器30故障会在较短时间内处于无法正常松闸的状态。
基于上述分析，由于变桨电机制动器40故障时，其会较长时间的处于无法正常松闸的状态，在较长时间内变桨电机输出力矩均较大。因此，可以根据变桨电机输出力矩的持续时长，进一步准确确定变桨电机制动器40故障。具体地，图9是本申请实施例提供的第二种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。图9与图7的不同之处在于，图7所示的步骤S740可以具体实现为步骤S741。本申请实施例的下述部分对于其他相同步骤，不再进行赘述。
S741，如在预设时间段内变桨电机输出力矩均超过设定阈值，生成表示变桨电机制动器故障的第二故障预警信息。
在一些实施例中，该预设时间段为包括当前时刻的时间段。比如，若当前时刻是10点10分，如果10点05分到10点10分之间，变桨电机输出力矩均超过设定阈值，则确定其发生了变桨电机制动器40故障。
在一些实施例中，预设时间段的时长可以大于吸合性能下降后的制动继电器30的吸合时长。需要说明的是，预设时间段的时长可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作具体限定。
在一些实施例中，设定阈值可以是一个大于正确情况时的受力力矩的值。继续参见图4可知，正确情况时变桨电机的受力与制动装置故障时的受力相差较大。相应地，正常情况下的变桨电机输出力矩和制动装置故障时输出力矩也具有一定的差异。因此，可以选取二者之间的一个中间值作为设定阈值。需要说明的是，设定阈值可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作具体限定。
除了图9示出的结合力矩和力矩持续时长，来对变桨电机制动器40故障进行预警的方法之外，申请人通过研究发现，发生因吸合性能下降的制动继电器30故障时，虽然一段时间内变桨电机的实际转速会低于给定转速，但是在一段时间后变桨电机的实际转速会达到给定转速。而变桨电机制动器40的实际转速会在较长时间内均小于给定转速。
基于此，本申请实施例提供了一种根据实际转速和给定转速进行故障告警的方案。图10是本申请实施例提供的第三种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。图10与图7的不同之处在于，图7所示的步骤S740可以具体包括步骤S742和S743。本申请实施例的下述部分对于其他相同步骤，不再进行赘述。
在S742中，如变桨电机输出力矩超过设定阈值，对当前的实际转速与变桨电机的当前的给定转速进行比较，得到比较结果。
在一些实施例中，在S742中，可以是在当前时刻的变桨电机输出力矩超出设定阈值时，对当前的实际转速与变桨电机的当前的给定转速进行比较。
其中，设定阈值的相关内容可参见本申请实施例中对相关内容的具体说明，在此不再赘述。
在S743中，根据比较结果，生成故障预警信息。
在本申请实施例中，由于不同类型的制动系统故障，其变桨电机的实际转速与变桨电机的给定转速之间的比较结果不同。因此，根据实际转速数据与变桨电机的给定转速值的比较结果，在检测出制动系统故障的同时可以准确的确定变桨系统的制动装置的故障类型，保证变桨系统的制动装置的故障检测的检测准确度。
由于制动装置故障可以包括制动继电器30故障和变桨电机制动器40故障。本申请实施例的下述部分，将分别对变桨电机制动器40故障的预警方案以及对制动继电器30故障的预警方案进行具体描述。
首先，对于变桨电机制动器40故障，其预警方案还可以包括下述两种方式。本申请实施例的下述部分将分为两个实施例，对两种方式展开具体说明。
在一些实施例中，图11是本申请实施例提供的第四种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。图11与图10的不同之处在于，图10所示的步骤S743可以具体实现为步骤S7431。本申请实施例的下述部分对于其他相同步骤，不再进行赘述。
在S7431中，如果比较结果表示预设时间段内变桨电机的实际转速均小于给定转速，则生成表示变桨电机制动器故障的第二预警信息。
申请人研究发现，如果变桨电机制动器故障，则会导致变桨电机的实际转速持续无法达到给定转速。因此，如果在包含当前时刻在内的预设时间段内，变桨电机的实际转速均小于给定转速，则可以确定变桨电机制动器40故障。
此外，除了上述结合力矩、持续一段时间内的变桨电机的实际转速变桨电机的给定转速的比较结果来确定变桨电机制动器40故障的方案之外，本申请实施例还提供了一种结合温度的预警方案。
在另一些实施例中，图12是本申请实施例提供的第四种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。图12与图10的不同之处在于，图10所示的步骤S743可以具体实现为步骤S7432和S7433。本申请实施例的下述部分对于其他相同步骤，不再进行赘述。
在S7432中，如果比较结果表示变桨电机的实际转速小于变桨电机的给定转速，获取变桨电机当前的温度变化量。
在一个实施例中，变桨电机的温度变化量可以是变桨电机的当前温度和变桨电机的初始温度之间的温度差值。
在S7433中，如温度变化量达到预设温度变化阈值，生成第二故障预警信息。
在一个实施例中，预设温度变化阈值可以是根据变桨电机的初始温度确定的。可选地，可以是初始温度与预设系数的乘积。比如说，预设温度变化阈值可以是初始温度的0.5倍。也就是说，如果变桨电机的当前温度大于初始温度的1.5倍，则确定其达到预设温度阈值。示例性的，变桨电机的初始温度可以是室内温度。需要说明的是，预设温度阈值可以根据具体场景和实际需求设置，在此不做限定。
在本实施例中，申请人考虑到制动继电器30故障和变桨电机制动器40故障时，均可能导致变桨电机的实际转速小于给定转速。申请人通过研究发现，变桨电机的长时间卡滞会导致变桨电机温度升高，因此可以根据变桨电机的温度变化量准确的区分出因制动继电器30故障和变桨电机制动器40故障，从而提高了预警准确度。
再介绍完变桨电机制动器40故障的预警方案之后，本申请实施例的下述部分将对制动继电器30故障的预警方案进行具体说明。
在一些实施例中，图13是本申请实施例提供的第五种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。图13与图10的不同之处在于，图10所示的步骤S743可以具体实现为步骤S7434。本申请实施例的下述部分对于其他相同步骤，不再进行赘述。
在S7434中，如果该比较结果为变桨电机的实际转速不小于变桨电机的给定转速，则生成表示制动继电器30故障的第一故障预警信息。
其中，因为制动继电器30故障是继电器吸合性能下降引起的，虽然会导致吸合变慢，但是制动继电器30吸合之后，变桨电机的实际转速可以达到给定转速。因此，一旦变桨电机的实际转速不小于变桨电机的给定转速，则可以准确的判断出制动继电器30故障，并对此进行及时而准确的预警。
需要说明的是，可以是变桨电机的当前时刻的实际转速不小于变桨电机的给定转速，也可以是一段时间内变桨电机的当前时刻的实际转速不小于变桨电机的给定转速，对此不作限定。
在一些实施例中，本申请实施例还提供了一种制动继电器的电气寿命的预警方案。图14是本申请实施例提供的第六种变桨系统制动装置的故障预警方法的示意流程图。图14与图7的不同之处在于，图7所示的步骤S730之后，方法700还可以包括步骤S750和S760。本申请实施例的下述部分对于其他相同步骤，不再进行赘述。
在S750中，如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速。
其中，S750的具体内容可参见S742的相关说明，在此不再赘述
在S760中，如实际转速不小于变桨电机的给定转速，生成寿命预警信息，寿命预警信息用于指示制动继电器的电气寿命达到使用寿命阈值。
其中，电气寿命是保证继电器不因触头烧蚀，线圈烧断，绝缘老化造成损坏的时间。机械寿命和电气寿命的区别主要在于：无载操作为机械寿命，带负载操作为电气寿命。一般情况下机械寿命都可以达到的，但触点的负载也就是电气寿命很少能达到的。
针对继电器的寿命检测，现有方案一是通过检测继电器的动作次数进行判断的。但是这种方法的缺点是动作次数只是继电器的理论机械寿命，动作次数不足以代表触点的电气寿命。即，动作次数达到就更换继电器，在很大程度上会造成过维护，也就是提早对继电器进行了更换，从而导致人力的损耗和器件成本的增高。且检测刹车继电器的动作次数，需要至少收集半年～1年的数据文件，并对所有的数据文件的统计次数进行累加，才能评估出刹车继电器的动作次数，方案较为繁琐复杂。
现有方案二是发生继电器类的故障后再更换继电器，这种方法会造成欠维护。
本申请实施例提供的寿命预警方案，可以对避免对制动继电器“欠维护”和“过维护”，在保证了制动继电器的安全性的同时可以降低成本。且只需要检测刹车继电器的最终状态，就可以实现寿命评估；不需要考虑刹车继电器的工作时间、工作状况。而且与检测次数的方法相比，不需要排除更换继电器的中间过程(因为更换继电器的过程，信息和数据无法采集到，如果计算次数时叠加上之前的更换过的旧继电器的次数，必然会造成误判)。
基于相同的申请构思，本申请实施例除了提供了变桨系统制动装置的故障预警方法之外，还提供了与之对应的变桨系统制动装置的故障预警装置。下面结合附图，详细介绍根据本申请实施例的装置。
本申请实施例提供了一种变桨系统制动装置的故障预警装置。图15是本申请实施例提供的一种变桨系统制动装置的故障预警装置的结构示意图。如图15所示，变桨系统制动装置的故障预警装置1500包括数据获取模块1510、第一判断模块1520、第二判断模块1530和故障预警模块1540。
数据获取模块1510，用于获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度，运行信息包括变桨电机的实际转速及变桨电机的电压、电流。
第一判断模块1520，用于基于历史的给定变桨速度，确定当前的给定变桨速度是否发生突变。
第二判断模块1530，用于如当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值，其中，变桨电机输出力矩是根据变桨电机的电压、电流及实际转速计算得到。
故障预警模块1540，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，故障预警信息用于指示变桨系统的制动装置的故障类型。
根据本申请实施例中的变桨系统制动装置的故障预警方法、装置、控制器和介质，由于在当前给定变桨速度未发生突变时，制动装置发生不同类型的故障时会对变桨电机输出力矩造成影响。因此，在变桨电机输出力矩超过设定阈值时，可以对变桨系统的进行预警，并能够指示故障类型，从而保证变桨系统的制动装置的故障检测的检测准确度。
在一些实施例中，故障预警模块1540，包括：
第一比较单元，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，对实际转速与变桨电机的给定转速进行比较，得到比较结果。
故障预警单元，用于根据比较结果，生成故障预警信息。
在一些实施例中，故障类型包括制动继电器故障，其中，制动继电器用于控制变桨电机制动器抱闸或松闸。
故障预警模块1540，包括：
第一比较单元，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速；
故障预警单元，用于如实际转速不小于变桨电机的给定转速，生成故障预警信息。
在一些实施例中，装置还包括：
第三判断模块，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速。
寿命告警模块，用于如实际转速不小于变桨电机的给定转速，生成寿命预警信息，寿命预警信息用于指示制动继电器的电气寿命达到使用寿命阈值。
在一些实施例中，故障类型包括变桨电机制动器故障，
故障预警模块1540，具体用于如在预设时间段内变桨电机输出力矩均超过设定阈值，生成故障预警信息。
在一些实施例中，故障类型包括变桨电机制动器故障，故障预警模块1540，包括：
判断单元，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断预设时间段内的实际转速是否均小于变桨电机的给定转速。
故障告警单元，用于如预设时间段内的实际转速均小于给定转速，生成故障预警信息。
在一些实施例中，故障类型包括变桨电机制动器故障，故障预警模块1540，包括：
第一判断单元，用于如变桨电机输出力矩超过设定阈值，判断实际转速是否小于变桨电机的给定转速；
第二判断单元，用于如实际转速小于给定转速，获取变桨电机当前的温度变化量；
故障告警单元，用于如温度变化量达到预设温度变化阈值，生成故障预警信息。
根据本申请实施例的变桨系统制动装置的故障预警装置的其他细节，与以上结合图1至图14所示实例描述的变桨系统制动装置的故障预警方法类似，并能达到其相应的技术效果，为简洁描述，在此不再赘述。
图16示出了本申请实施例提供的变桨系统的控制器的硬件结构示意图。
变桨系统的控制器可以包括处理器1601以及存储有计算机程序指令的存储器1602。
具体地，上述处理器1601可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器1602可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器1602可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器1602可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器1602可在变桨系统的控制器的内部或外部。在特定实施例中，存储器1602是非易失性固态存储器。
存储器可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本公开的一方面的方法所描述的操作。
处理器1601通过读取并执行存储器1602中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种变桨系统制动装置的故障预警方法。
在一个示例中，变桨系统的控制器还可包括通信接口16016和总线1610。其中，如图16所示，处理器1601、存储器1602、通信接口1603通过总线1610连接并完成相互间的通信。
通信接口1603，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线1610包括硬件、软件或两者，将在线数据流量计费设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线1610可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
该变桨系统的控制器可以执行本申请实施例中的变桨系统制动装置的故障预警方法，从而实现结合图1和图Y描述的变桨系统制动装置的故障预警方法和装置。
另外，结合上述实施例中的变桨系统制动装置的故障预警方法，本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种变桨系统制动装置的故障预警方法。
需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
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，本申请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。
还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
上面参考根据本公开的实施例的方法、装置、设备及和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变桨系统制动装置的故障预警方法，其特征在于，所述方法包括：
获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度，所述运行信息包括所述变桨电机的实际转速及所述变桨电机的电压、电流；
基于历史的给定变桨速度，确定所述当前的给定变桨速度是否发生突变；
如所述当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值，其中，所述变桨电机输出力矩是根据所述变桨电机的电压、电流及所述实际转速计算得到；
如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，所述故障预警信息用于指示所述变桨系统的制动装置的故障类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如所述变桨电机输出力矩超过所述设定阈值，对所述实际转速与所述变桨电机的给定转速进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果，生成所述故障预警信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述故障类型包括制动继电器故障，其中，所述制动继电器用于控制变桨电机制动器抱闸或松闸；
如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如所述变桨电机输出力矩超过所述设定阈值，判断所述实际转速是否小于所述变桨电机的给定转速；
如所述实际转速不小于所述变桨电机的给定转速，生成故障预警信息。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在判断所述变桨电机输出力矩是否超过设定阈值之后，所述方法还包括：
如所述变桨电机输出力矩超过所述设定阈值，判断所述实际转速是否小于所述变桨电机的给定转速；
如所述实际转速不小于所述变桨电机的给定转速，生成寿命预警信息，所述寿命预警信息用于指示制动继电器的电气寿命达到使用寿命阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障类型包括变桨电机制动器故障，
如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如在预设时间段内所述变桨电机输出力矩均超过所述设定阈值，生成所述故障预警信息。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述故障类型包括变桨电机制动器故障，
如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如所述变桨电机输出力矩超过所述设定阈值，判断预设时间段内的所述实际转速是否均小于所述变桨电机的给定转速；
如所述预设时间段内的所述实际转速均小于所述给定转速，生成故障预警信息。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述故障类型包括变桨电机制动器故障，
如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，包括：
如所述变桨电机输出力矩超过所述设定阈值，判断所述实际转速是否小于所述变桨电机的给定转速；
如所述实际转速小于所述给定转速，获取所述变桨电机当前的温度变化量；
如所述温度变化量达到预设温度变化阈值，生成故障预警信息。
8.一种变桨系统制动装置的故障预警装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取变桨电机的运行信息及当前的给定变桨速度，所述运行信息包括所述变桨电机的实际转速及所述变桨电机的电压、电流；
第一判断模块，用于基于历史的给定变桨速度，确定所述当前的给定变桨速度是否发生突变；
第二判断模块，用于如所述当前的给定变桨速度未发生突变，判断变桨电机输出力矩是否超过设定阈值，其中，所述变桨电机输出力矩是根据所述变桨电机的电压、电流及所述实际转速计算得到；
故障预警模块，用于如所述变桨电机输出力矩超过设定阈值，生成故障预警信息，所述故障预警信息用于指示所述变桨系统的制动装置的故障类型。
9.一种变桨系统的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，以执行权利要求1-7任一权利要求所述的变桨系统制动装置的故障预警方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1-7任一权利要求所述的变桨系统制动装置的故障预警方法。
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