CN114658612A - 风力发电机的变桨轴承异常检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了风力发电机的变桨轴承异常检测方法和装置，所述变桨轴承异常检测方法包括：获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流；确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致；响应于各个轴的变桨速度和桨距角一致，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

Description

风力发电机的变桨轴承异常检测方法和装置

技术领域

本公开总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置。

背景技术

随着风力发电机规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机的运行的发电性能，即提高风力发电机的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。另一方面，在追求发电效益的同时，又要严格保证风力发电机的安全性。

在风力发电机组中，变桨系统的一个主要功能是担当机组的气动刹车系统功能。电动变桨系统通过多种检测和控制手段、多重冗余设计保证风力发电机安全稳定运行。任何故障引起的停机都会使变桨系统伺服电机松闸并驱动叶片顺桨到89度位置。同时，由于变桨系统的叶片角度范围为0～89度，所以当叶片顺桨到89度位置时，变桨系统伺服电机需要使变桨电机停止运行并抱闸刹车，其目的是防止叶片位置在重力的作用下发生滑动，转出限位位置。

变桨系统的机械原理为：风力发电机的叶片安装于变桨轴承的动圈上，变桨轴承的固定圈安装于风力发电机的轮毂上，同时，变桨轴承的动圈通过齿轮或齿形带的传动方式，与减速机的机械输出侧机械连接，减速机的机械输入侧与变桨电机的输出轴机械连接。变桨轴承要承受很大的倾覆力矩，且部分裸露在外，易受沙尘、水雾、冰冻等污染侵害，因此，要进行满足整个使用寿命期的表面防腐处理。

然而，由于叶根载荷过大、欠润滑、机械异常、振动大、受力不平衡等多种原因，变桨轴承可能会发生机械失效甚至断裂。由于叶片直接安装在变桨轴承的动圈上，所以严重时还可能会发生叶片掉落的情况，导致严重的事故。因此对变桨轴承的运行情况进行监测，十分重要且意义重大。

但是在现实情况中，由于变桨轴承属于机械部件，没有电气反馈点，也无法安装电气元件，所以故障的识别和发现较为困难。其原因是：变桨轴承出现异常(如断裂或磨损等)后，由于电机侧没有受到阻力，因此作用到变桨轴承上的旋转力矩较大，所以对变桨速度不会产生明显影响，也就是说，变桨轴承发生异常，并不会导致变桨系统触发故障，也不会导致风力发电机停机。然而，一旦变桨轴承故障，所导致的安全隐患又是巨大的。

现有方法中，检查和排除变桨轴承异常的方法一般是停机、人工巡检的方法，即每季度或半年、全年检修的时候，对风力发电机的机械部件进行人工检查和排除。这种方法一方面具有很大的滞后性，一方面故障点的发现具有很大的偶然性。

发明内容

因此，本公开分析变桨轴承的机械结构特点和变桨系统的运行机理，提出一种基于变桨系统运行数据的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置。所述变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置可以通过变桨系统连续变桨(开桨或顺桨)时的数据对比，分析判断变桨轴承是否出现异常，从而提前发出预警信息，通知运维人员进行故障原因排查，防止重大事故的发生。

在一个总的方面，提供一种风力发电机的变桨轴承异常检测方法，所述变桨轴承异常检测方法包括：获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流；确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致；响应于各个轴的变桨速度和桨距角，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

可选地，所述变桨轴承异常检测方法还包括：响应于风力发电机的变桨轴承出现异常，输出指示变桨轴承异常的报警消息。

可选地，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常的步骤包括：计算预定时间内各个轴的变桨电机电压之和，并且计算所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和；基于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

可选地，基于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常的步骤包括：确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和是否存在偏差；响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和存在偏差，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差；响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。

可选地，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差的步骤包括：确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值是否大于第一预定阈值；响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值大于第一预定阈值，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差。

可选地，响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定风力发电机的变桨轴承出现异常的步骤包括：响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流是否波动；响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。

可选地，计算变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流的方差，并且响应于计算的方差大于第二预定阈值，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动。

可选地，确定风力发电机的变桨轴承出现异常的步骤还包括：响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定变桨电机电流之和最大的轴所对应的变桨轴承出现异常。

在另一总的方面，提供一种风力发电机的变桨轴承异常检测装置，所述变桨轴承异常检测装置包括：数据获取单元，被配置为获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流；一致性确定单元，被配置为确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致；异常确定单元，被配置为响应于各个轴的变桨速度和桨距角，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

可选地，所述变桨轴承异常检测装置还包括报警单元，被配置为响应于风力发电机的变桨轴承出现异常，输出指示变桨轴承异常的报警消息。

可选地，异常确定单元被配置为：计算预定时间内各个轴的变桨电机电压之和，并且计算所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和；基于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

可选地，异常确定单元被配置为：确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和是否存在偏差；响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和存在偏差，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差；响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。

可选地，异常确定单元被配置为：确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值是否大于第一预定阈值；响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值大于第一预定阈值，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差。

可选地，异常确定单元被配置为：响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流是否波动；响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。

可选地，计算变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流的方差，并且响应于计算的方差大于第二预定阈值，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动。

可选地，异常确定单元还被配置为：响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定变桨电机电流之和最大的轴所对应的变桨轴承出现异常。

在另一总的方面，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的变桨轴承异常检测方法。

在另一总的方面，提供一种控制器，所述控制器包括：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的变桨轴承异常检测方法。

在另一总的方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，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的变桨轴承异常检测方法。

根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置能够有效地检测变桨轴承异常，防止风力发电机中发生严重故障。此外，所述变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置通过变桨系统的运行数据分析，对变桨轴承运行情况进行评估，不需要加装硬件，因此便于实现且能够节省成本。此外，所述变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置通过多种数据对比，可以有效地与卡桨、刹车阀磨损、速度异常、编码器异常等情况区分。

将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出变桨轴承异常时的变桨电机电流曲线图；

图2示出变桨轴承异常时的变桨电机电压曲线图；

图3示出变桨轴承异常时的叶片桨距角曲线图；

图4是示出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法的流程图；

图5是示出图4中的步骤S403的流程图；

图6是示出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测装置的框图；

图7是示出根据本公开的实施例的风力发电机的控制器的框图。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。

在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本申请的公开之后将是清楚的。

如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。

尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本公开中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。

此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。

以下具体解释根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置的原理。

图1示出变桨轴承异常时的变桨电机电流曲线图。在图1中，横坐标表示时刻值，0时刻表示风力发电机触发故障停机的时刻，纵坐标表示变桨电机的电流值。曲线11表示风力发电机的变桨系统轴1的运行数据(即，变桨电机的电流值)，曲线12表示变桨系统轴2的运行数据，曲线13表示变桨系统轴3的运行数据，其中，变桨系统轴2出现异常。

从图1中可看出，轴1、轴3的电流值基本相当，而轴2的电流值比轴1、轴3的电流值高出很多，且波动较大。其原因是：由于变桨轴承的滚珠结构，当变桨轴承出现异常后，对变桨电机电流产生间歇性的影响。对变桨驱动器而言，其原理是：负载不断增加，对变桨电机磁通起作用，即电枢反应。在这种情况下，输入电流也会增加，以抵消负载引起的反应，使总磁通基本保持不变。而当变桨轴承出现异常后，叶片在旋转过程中，变桨轴承的载荷会忽大忽小，因此会导致如图1所示的电流变化特征。

图2示出变桨轴承异常时的变桨电机电压曲线图。在图2中，横坐标表示时刻值，0时刻表示风力发电机触发故障停机的时刻，纵坐标表示变桨电机的电压值。曲线21表示风力发电机的变桨系统轴1的运行数据(即，变桨电机的电压值)，曲线22表示变桨系统轴2的运行数据，曲线23表示变桨系统轴3的运行数据，其中，变桨系统轴2出现异常。

从图2中可看出，轴1、轴3的电压值基本相当，而轴2的电压值比轴1、轴3的电压值略高。其原因是：由于叶片在调桨过程中受到的阻力增大，变桨驱动器的磁通会发生变化，因此导致变桨电压升高，但升高的幅度较小。对变桨驱动器而言，输出电压和磁通变化率的关系是：U＝4.44fwΦ(其中，U表示变桨电机电压，f表示变桨电机的运行频率，w表示变桨电机的线圈匝数，Φ表示变桨电机的磁通量)。磁通量变化率越高，电动势越大，即电压越大。在图1中，由于电流波动幅度很大，且波动频率很高，因此磁通变化率会升高，由此导致变桨电机电压升高。

图3示出变桨轴承异常时的叶片桨距角曲线图。在图3中，横坐标表示时刻值，0时刻表示风力发电机触发故障停机的时刻，纵坐标表示叶片桨距角。曲线31、32和33表示风力发电机的变桨系统轴的运行数据(即，各个叶片的桨距角)，其中，变桨系统轴2出现异常。

从图3中可看出，轴1、轴2、轴3的叶片桨距角完全一致，实际变桨速度也完全一致。其原因是：在叶片顺桨过程中，三个轴的电器部件、编码器、刹车继电器、刹车阀、驱动器均为正常状态，因此驱动器的实际执行速度完全一致。此外，由于电机侧没有受到阻力，因此作用到变桨轴承上的旋转力矩较大，此力矩值可以克服变桨轴承异常所产生的阻力，所以叶片没有出现卡桨或停顿的现象，即变桨轴承的异常对叶片的变桨速度不会产生明显影响。

以下进一步解释根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置的原理。

由于风力发电机叶轮成周期性旋转，且正常情况下，三个叶片的桨距角相同，变化速度相同，因此正常情况下，三个变桨电机各自的电流和(即，预定时间内的变桨电机的电流和)是一致的。进一步地，在叶轮的每个方位角位置，三个叶片由于位置不同，所受的重力作用不同，其电流值是不一样的，但由于每个叶片都经历0～360度的旋转过程，所以长时间内三个变桨电机各自的电流总和是相同的。

电机的运行公式为M＝F×D＝C×Φ×I×D，其中，M是变桨电机转矩，D是变桨电机转动半径，F是电磁力，C是电机常数，Φ是变桨电机的磁通量，I是变桨电机电流。变桨电机正常运行时，Φ可以被看作常数，因此有M＝Ca×I，其中，Ca＝C×Φ×D。根据上式可以确定，变桨电机的转矩与电流成正比。

电机的转矩公式为M＝9550p/n，其中，p是变桨电机的功率，n是变桨电机的转速。电机的功率公式为

其中，U是变桨电机电压，I是变桨电机电流，

是变桨电机的功率因数。根据电机的运行公式、转矩公式和功率公式可得：

由此可知，变桨电机的转速和变桨电机电压成正比。

然而，如上所述，对变桨驱动器而言，输出电压和磁通变化率的关系是：U＝4.44fwΦ，即磁通量变化率越高，电动势越大，即电压越大，所以当变桨轴承发生异常后，由于电流波动幅度很大，且波动频率很高，因此驱动器的磁通变化率会升高，由此导致变桨电机电压升高。

因此，根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置在变桨系统连续工作时，对变桨速度进行检测，并进行三轴变桨速度的对比，如果三个轴变桨速度和一致，而其中某一轴的变桨电机电压和偏高，且变桨电机电流和偏高，并且变桨电机电流呈现较大幅度的脉动，则判断变桨轴承发生了异常。

下面将参照图4至图6对根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置进行详细描述。

图4是示出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法的流程图。

根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法可在风力发电机的主控制器中运行。然而，本公开不限于此，所述风力发电机的变桨轴承异常检测方法还可在风力发电机的各个变桨控制器或者在风力发电机的其他控制器或专用处理器中运行。可选择地，所述风力发电机的变桨轴承异常检测方法还可在风电场的控制器中运行或者在其他任何能够与风力发电机进行通信的控制器中运行。

参照图4，在步骤S401中，获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流。这里，可通过各种方法获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流，本公开对此不做限制。

接下来，在步骤S402中，确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致。例如，可确定在一段时间内的各个轴的变桨速度的平均值是否一致。这里，当各个轴的变桨速度之间的差值小于预设的速度阈值并且各个轴的桨距角之间的差值小于预设的角度阈值时，可确定各个轴的变桨速度和桨距角一致。具体地讲，可针对所有轴，两两轴地比较变桨速度和桨距角，从而确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致。这里，速度阈值和角度阈值可由本领域技术人员根据实际需要来设置，例如，速度阈值可以为0.5度/秒，角度阈值可以为2度，但不限于此。

通过确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致，可以排除电机侧的机械卡滞、刹车阀异常、编码器异常等情况。

在步骤S403中，响应于各个轴的变桨速度和桨距角一致，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。然而，如果各个轴的变桨速度和桨距角不一致，说明存在机械卡滞、刹车阀异常、编码器异常等情况，因此可退出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法，以便进行其他相应的处理。

具体地讲，在步骤S403中，可首先计算预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和，并且计算预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和，然后基于预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。这里，预定时间T的长度可以是例如但不限于30秒，预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和/变桨电机电流之和可以是预定时间T内的各个采样点获取的变桨电机电压/变桨电机电流的和。下面参照图5具体描述基于预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常的步骤。

图5是示出图4中的步骤S403的流程图。

参照图5，在步骤S501中，确定预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和是否存在偏差。这里，可确定预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和之间的比值是否大于预设阈值(例如但不限于1.1)，并且响应于预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和之间的比值大于预设阈值，确定预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和存在偏差。如上所述，可针对所有轴，两两轴地比较变桨电机电压之和，从而确定各个轴的变桨电机电压之和是否存在偏差。各个轴的变桨电机电压之和存在偏差，说明各个轴的磁通发生了不一致的情况。

接下来，在步骤S502中，响应于预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和存在偏差，确定预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差。这里，可确定预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值是否大于第一预定阈值(例如但不限于3)，并且响应于预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值大于第一预定阈值，确定预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差。如上所述，可针对所有轴，两两轴地比较变桨电机电流之和，从而确定各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差。

另一方面，如果预定时间T内各个轴的变桨电机电压之和不存在偏差，则说明各个轴的磁通保持一致，因此可退出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法。

在步骤S503中，响应于预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。具体地讲，响应于预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，可确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流是否波动，并且响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。这里，可计算变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流的方差，并且当计算的方差大于第二预定阈值时，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动。例如，可在预设时间(例如但不限于1秒)内对变桨电机电流进行采样，并计算变桨电机电流的方差。当计算的方差大于第二预定阈值(例如但不限于1000)时，可确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动。此外，响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，可确定变桨电机电流之和最大的轴所对应的变桨轴承出现异常。

另一方面，如果预定时间T内各个轴的变桨电机电流之和不存在偏差，则说明不存在变桨轴承异常的情况，因此可退出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法。

可选择地，根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法还可包括以下步骤(未示出)：响应于风力发电机的变桨轴承出现异常，输出指示变桨轴承异常的报警消息。例如，可以以声、光、电、振动等形式向外输出指示变桨轴承异常的报警消息。此外，可以将指示变桨轴承异常的报警消息输出到风电场的控制中心或者风电场外部的站点。

根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法能够有效地检测变桨轴承异常，防止风力发电机中发生严重故障。此外，所述变桨轴承异常检测方法通过变桨系统的运行数据分析，对变桨轴承运行情况进行评估，不需要加装硬件，因此便于实现且能够节省成本。此外，所述变桨轴承异常检测方法通过多种数据对比，可以有效地与卡桨、刹车阀磨损、速度异常、编码器异常等情况区分。

图6是示出根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测装置的框图。根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测装置可设置在风力发电机的主控制器中，设置在各个变桨控制器中，或设置在其他专用处理器中，或者可实现为风力发电机中的专用装置。

参照图6，风力发电机的变桨轴承异常检测装置600可包括数据获取单元610、一致性确定单元620和异常确定单元630。数据获取单元610可获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流。一致性确定单元620可确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致。异常确定单元630可响应于各个轴的变桨速度和桨距角一致，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。可选择地，变桨轴承异常检测装置600还可包括报警单元(未示出)。报警单元可响应于风力发电机的变桨轴承出现异常，输出指示变桨轴承异常的报警消息。

具体地讲，异常确定单元630可首先计算预定时间内各个轴的变桨电机电压之和，并且计算预定时间内各个轴的变桨电机电流之和，然后基于预定时间内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

进一步讲，异常确定单元630可确定预定时间内各个轴的变桨电机电压之和是否存在偏差。响应于预定时间内各个轴的变桨电机电压之和存在偏差，异常确定单元630可确定预定时间内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差。响应于预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，异常确定单元630可确定风力发电机的变桨轴承出现异常。根据本公开的实施例，异常确定单元630可确定预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值是否大于第一预定阈值。响应于预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值大于第一预定阈值，异常确定单元630可确定预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差。响应于预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，异常确定单元630可确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流是否波动。响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，异常确定单元630可确定风力发电机的变桨轴承出现异常。这里，异常确定单元630可计算变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流的方差，并且响应于计算的方差大于第二预定阈值，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动。可选择地，响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，异常确定单元630可确定变桨电机电流之和最大的轴所对应的变桨轴承出现异常。

图7是示出根据本公开的实施例的风力发电机的控制器的框图。

参照图7，根据本公开的实施例的风力发电机的控制器700可以是但不限于风力发电机的主控制器。例如，根据本公开的实施例的风力发电机的控制器700可以是风电场的控制器，或者是风力发电机中设置的专用控制器。根据本公开的实施例的风力发电机的控制器700可包括处理器710和存储器720。处理器710可包括(但不限于)中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。存储器720存储将由处理器710执行的计算机程序。存储器720包括高速随机存取存储器和/或非易失性计算机可读存储介质。当处理器710执行存储器720中存储的计算机程序时，可实现如上所述的风力发电机的变桨轴承异常检测方法。

可选择地，控制器700可以以有线/无线通信方式与风力发电机中的其他组件进行通信，还可以以有线/无线通信方式与风电场中的其他装置进行通信。此外，控制器700可以以有线/无线通信方式与风电场外部的装置进行通信。

根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法可被编写为计算机程序并被存储在计算机可读存储介质上。当所述计算机程序被处理器执行时，可实现如上所述的风力发电机的变桨轴承异常检测方法。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、非易失性存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、蓝光或光盘存储器、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、卡式存储器(诸如，多媒体卡、安全数字(SD)卡或极速数字(XD)卡)、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置，所述任何其他装置被配置为以非暂时性方式存储计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将所述计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得处理器或计算机能执行所述计算机程序。在一个示例中，计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。

另一方面，根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法可被实现为一种包括计算机程序的计算机程序产品，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的变桨轴承异常检测方法。

根据本公开的实施例的风力发电机的变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置能够有效地检测变桨轴承异常，防止风力发电机中发生严重故障。此外，所述变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置通过变桨系统的运行数据分析，对变桨轴承运行情况进行评估，不需要加装硬件，因此便于实现且能够节省成本。此外，所述变桨轴承异常检测方法和变桨轴承异常检测装置通过多种数据对比，可以有效地与卡桨、刹车阀磨损、速度异常、编码器异常等情况区分。

虽然已表示和描述了本公开的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (11)

1.一种风力发电机的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，所述变桨轴承异常检测方法包括：

获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流；

确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致；

响应于各个轴的变桨速度和桨距角一致，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

2.如权利要求1所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，所述变桨轴承异常检测方法还包括：

响应于风力发电机的变桨轴承出现异常，输出指示变桨轴承异常的报警消息。

3.如权利要求1所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常的步骤包括：

计算预定时间内各个轴的变桨电机电压之和，并且计算所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和；

基于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

4.如权利要求3所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，基于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和以及各个轴的变桨电机电流之和，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常的步骤包括：

确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和是否存在偏差；

响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电压之和存在偏差，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差；

响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。

5.如权利要求4所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和是否存在偏差的步骤包括：

确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值是否大于第一预定阈值；

响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和之间的比值大于第一预定阈值，确定所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差。

6.如权利要求4所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定风力发电机的变桨轴承出现异常的步骤包括：

响应于所述预定时间内各个轴的变桨电机电流之和存在偏差，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流是否波动；

响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定风力发电机的变桨轴承出现异常。

7.如权利要求6所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，计算变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流的方差，并且响应于计算的方差大于第二预定阈值，确定变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动。

8.如权利要求6所述的变桨轴承异常检测方法，其特征在于，确定风力发电机的变桨轴承出现异常的步骤还包括：

响应于变桨电机电流之和最大的轴的变桨电机电流波动，确定变桨电机电流之和最大的轴所对应的变桨轴承出现异常。

9.一种风力发电机的变桨轴承异常检测装置，其特征在于，所述变桨轴承异常检测装置包括：

数据获取单元，被配置为获取风力发电机的各个轴的变桨速度、桨距角、变桨电机电压以及变桨电机电流；

一致性确定单元，被配置为确定各个轴的变桨速度和桨距角是否一致；

异常确定单元，被配置为响应于各个轴的变桨速度和桨距角一致，基于各个轴的变桨电机电压以及变桨电机电流，确定风力发电机的变桨轴承是否出现异常。

10.一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8中任意一项所述的风力发电机的变桨轴承异常检测方法。

11.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：

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8中任意一项所述的风力发电机的变桨轴承异常检测方法。

Images