CN116412085A - 塔架净空传感器异常检测方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种塔架净空传感器异常检测方法及相关设备。塔架净空传感器异常检测方法包括：获取叶片的第一数据点，第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；第一关系是各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；在偏离度高于预设偏离阈值时，确定第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。根据本申请实施例，能够根据载荷值和净空值相比于拟合关系的偏离度判断塔架净空传感器是否发生异常，避免异常数据引发净空保护动作而导致机组发电效率降低。提高塔架净空传感器的数据有效性。

Description

塔架净空传感器异常检测方法及相关设备

技术领域

本申请属于风电技术领域，尤其涉及一种塔架净空传感器异常检测方法及相关设备。

背景技术

目前，风电机组中通常在塔架上设置塔架净空传感器，以测量风力发电机的叶片叶尖部分与塔架之间的距离，即叶片与塔架之间的塔架净空。在塔架净空过小时，需要及时执行净空保护动作，以避免发生叶片扫塔。

然而，现有塔架净空传感器在遭遇到雾气、沙尘、雨雪等极端天气时，所采集的塔架净空数据容易发生失效，从而无法准确反映当前叶片与塔架之间的距离。在塔架净空传感器发生异常时，一方面有可能在塔架净空保持正常时发生误报，从而影响机组的正常运行，导致发电量减少；另一方面则有可能在塔架净空较低时无法进行正常检测和提醒，从而造成叶片扫塔。即，塔架净空传感器发生异常时，会导致机组效率降低或引发风险，从而使得测量数据的有效性降低。

发明内容

本申请实施例提供了一种塔架净空传感器异常检测方法及相关设备，能够解决塔架净空传感器容易发生异常，从而导致塔架净空测量值的有效性降低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种塔架净空传感器异常检测方法包括：

获取叶片的第一数据点，第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；第一关系是对叶轮上的各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；

在偏离度高于预设偏离阈值时，确定第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。

在一些实施例中，获取叶片的第一数据点之前，还包括：

分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二数据点，不同叶片的第二数据点为当叶轮方位角处于不同方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

根据不同叶片分别对应的多个第二数据点，拟合最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系，得到第一关系。

在一些实施例中，分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二数据点，还包括：

分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二原始数据点；

从多个第二原始数据点中选取塔架净空传感器及叶片载荷传感器均无异常的第二原始数据点，以得到多个第二数据点。

在一些实施例中，根据不同叶片分别对应的多个第二数据点，拟合最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系，得到第一关系之后，还包括：

分别计算多个第二数据点与第一关系的偏离度；

根据多个第二数据点分别对应的偏离度生成预设偏离阈值。

在一些实施例中，根据多个第二数据点分别对应的偏离度生成预设偏离阈值，包括：

从多个第二数据点分别对应的偏离度中确定最大偏离度；

根据预设修正系数和最大偏离度计算生成预设偏离阈值。

在一些实施例中，第一预设方位角范围为(60°-Δφ，60°+Δφ)、(180°-Δφ，180°+Δφ)或(300°-Δφ，300°+Δφ)。

第二方面，本申请实施例提供一种塔架净空传感器异常检测装置，装置包括：

第一获取模块，用于获取叶片的第一数据点，第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

第一确定模块，用于计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；第一关系是对叶轮上的各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；

第二确定模块，用于在偏离度高于预设偏离阈值时，确定第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。

第三方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，风力发电机组包括：

塔架；

发电机；

叶轮，叶轮包括多个叶片以及连接多个叶片的轮毂；

多组叶片载荷传感器，多组叶片载荷传感器分别对应设置于多个叶片上；

叶轮方位角传感器，叶轮方位角传感器设置于轮毂；

塔架净空传感器，塔架净空传感器设置于塔架；

控制器，控制器分别与多组叶片载荷传感器、叶轮方位角传感器以及塔架净空传感器通信连接，控制器用于实现如上的塔架净空传感器异常检测方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种塔架净空传感器异常检测设备，设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

处理器执行计算机程序指令时实现如上的塔架净空传感器异常检测方法。

第五方面，本申请实施例提供了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如上的塔架净空传感器异常检测方法。

与现有技术相比，本申请实施例提供的塔架净空传感器异常检测方法，可以在风力发电机组实时运行、叶轮方位角处于预设范围内时，获取叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值，作为叶片的第一数据点。第一关系是预先对叶轮上各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合后得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系。通过计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度，可以在偏离度高于预设偏离阈值时，确定该第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据，从而确定此时塔架净空传感器发生异常。由于叶片载荷传感器相比于塔架净空传感器，不容易受到极端天气等环境因素的影响，从而能够通过当前叶片载荷传感器与塔架净空传感器检测的数据确定对应的第一数据点，并计算第一数据点与以往的数据点拟合成的第一关系之间的偏离度，在偏离度较高时，即可认为是塔架净空传感器受到外部因素的干扰而发生异常，导致检测到的塔架净空值为异常数据。根据第一数据点的偏离度能够判断塔架净空传感器是否发生异常，在检测到的塔架净空值为异常数据时，可以不响应该异常数据，以避免异常数据引发净空保护动作而导致机组发电效率降低。提高塔架净空传感器的数据有效性。

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，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请一实施例提供的塔架净空传感器异常检测方法的流程示意图；

图2是本申请另一实施例提供的塔架净空传感器异常检测方法的流程示意图；

图3是本申请又一实施例提供的塔架净空传感器异常检测方法的流程示意图；

图4是本申请一实施例中叶轮方位角示意图；

图5是本申请一实施例提供的塔架净空传感器异常检测装置的结构示意图；

图6是本申请一实施例提供的塔架净空传感器异常检测设备的硬件结构示意图。

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，以下结合附图及具体实施例，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的更好的理解。

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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

目前，风电机组中通常在塔架上设置塔架净空传感器，以测量风力发电机的叶片的叶尖部分与塔架之间的距离，即叶片与塔架之间的塔架净空。在塔架净空过小时，需要及时执行净空保护动作，以避免发生叶片扫塔。

然而，现有塔架净空传感器测量准确性偏低，容易受到环境影响。例如，在遭遇到雾气、沙尘、雨雪等极端天气时，所采集的塔架净空数据有效性较低，从而无法准确反映当前叶片与塔架之间的距离。在塔架净空传感器发生异常时，一方面有可能在塔架净空保持正常时发生误报，从而影响机组的正常运行，导致发电量减少；另一方面则有可能在塔架净空较低时无法进行正常检测和提醒，从而造成叶片扫塔。即，塔架净空传感器发生异常时，会导致机组效率降低甚至引发事故。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种塔架净空传感器异常检测方法及相关设备。下面首先对本申请实施例所提供的塔架净空传感器异常检测方法进行介绍。

图1示出了本申请一个实施例提供的塔架净空传感器异常检测方法的结构示意图。塔架净空传感器异常检测方法包括：

S110，获取叶片的第一数据点，第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

S120，计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；第一关系是对叶轮上的各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；

S130，在偏离度高于预设偏离阈值时，确定第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。

在风力发电机组中，叶轮上通常设置有多个叶片，多个叶片相互之间的夹角保持一致。以下以叶轮上设置有3个叶片为例进行说明。

请参照图4，叶轮上的3个叶片中，每两个叶片之间的夹角为120°。为了表示各个叶片的当前位置，可以通过叶轮方位角来进行叶片位置的定位。在叶片为顺时针旋转时，可以对叶片进行编号，并将叶片1与叶轮垂直轴线之间的夹角作为叶轮方位角。例如，在叶轮方位角为0°时，表示叶片1此时竖直向上，叶轮方位角为120°时，表示叶片1由竖直向上的方向顺时针旋转120°，此时叶片3为竖直向上。同样地，叶轮方位角为240°时，表示叶片2为竖直向上。

在本实施例中，在风力发电机组实时运行时，可以在叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，对叶片的叶轮面外方向载荷值和塔架净空值进行检测，并确定该范围内叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值，以作为第一数据点。根据机组预先拟合得到的表征最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的相关关系的第一关系，可以计算出该第一数据点与第一关系之间的偏离度。在偏离度高于预设偏离阈值时，表示当前状态下叶片的最小塔架净空值与正常状态下应当对应的塔架净空值的偏差较大。由于叶片载荷传感器相比于塔架净空传感器，不容易受到极端天气等环境因素的影响，从而能够通过当前叶片载荷传感器与塔架净空传感器检测的数据确定对应的第一数据点，并计算第一数据点与以往的数据点拟合成的第一关系之间的偏离度，在偏离度较高时，即可认为是塔架净空传感器受到外部因素的干扰而发生异常，导致检测到的塔架净空值为异常数据。根据第一数据点的偏离度能够判断塔架净空传感器是否发生异常，在检测到的塔架净空值为异常数据时，可以不响应该异常数据，以避免异常数据引发净空保护动作而导致机组发电效率降低。提高塔架净空传感器的数据有效性。

需要说明的是，在叶轮每旋转1圈时，3个叶片均运行至底部范围内一次，此时可以获取每个叶片运行至底部范围内时对应的第一数据点，并根据第一数据点判断塔架净空传感器是否发生异常。即，异常检测的周期时长为叶轮旋转1圈所需时长的三分之一，此时异常检测的检测频率为机组转速的3倍。

可以理解的是，通过减少叶轮旋转时第一数据点的获取次数，也可以降低异常检测频率，从而实现异常检测频率的灵活调整。

在S110中，在风力发电机组实时运行时，机组上的多个叶片在不断旋转。通过叶轮方位角传感器可以检测到机组当前的叶轮方位角，并根据当前叶轮方位角来确定各个叶片的当前位置。

机组中预先设置有第一预设方位角范围，在叶轮方位角传感器检测到叶轮方位角处于该第一预设方位角范围内时，可以通过叶片上设置的叶片载荷传感器检测到叶片的叶轮面外方向载荷值，以及通过设置在机组塔架上的塔架净空传感器检测到塔架净空值。

需要说明的是，塔架净空值是指叶片在运行到底部范围时，与塔架之间的距离。因此，上述第一预设方位角范围为叶片运行至底部范围时的方位角范围。

由于叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片载荷传感器和塔架净空传感器均能够在叶片移动时，检测到多个叶轮面外方向载荷值数据和塔架净空值数据。机组可以从多个叶轮面外方向载荷值数据中选取最大叶轮面外方向载荷值，以及从多个塔架净空值数据中选取最小塔架净空值。该最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值可以作为该叶片的第一数据点。

可以理解的是，最大叶轮面外方向载荷值为叶片在叶轮方位角处于第一预设方位角范围内时，所检测到的多个叶轮面外方向载荷值中的最大值。而最小塔架净空值则是叶片在叶轮方位角处于第一预设方位角范围内时，所检测到的多个塔架净空值中的最小值。即，叶片在对应最大叶轮面外方向载荷值时的位置与对应最小塔架净空值时的位置可以为同一位置，也可以为不同位置。

在S120中，在获取到叶轮旋转一圈时叶片的一个第一数据点后，可以获取预先拟合生成的第一关系，并计算该第一数据点与第一关系之间的偏离度。

在对塔架净空传感器进行异常检测之前，可以在机组正常运行状态下，叶轮旋转时获取各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值。

可以理解的是，叶片在叶轮旋转一圈时的最小塔架净空值，应当是叶片运行至底部范围内的某个位置时对应的塔架净空值。即，检测叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值时，叶片应当处于底部范围内的某个位置。在叶轮旋转一圈时，叶轮上的各个叶片均会经过底部范围内且只经过一次。则每当叶轮旋转一圈时，叶轮上的每个叶片均能够检测并获取到相应的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值。每当叶轮旋转一圈，可以分别检测到3个叶片中的每个叶片在底部范围内对应的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值。

在叶轮正常旋转多圈时，每个叶片均对应有多个最大叶轮面外方向载荷值和多个最小塔架净空值。将所有叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合后，可以确定最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的拟合对应关系，即第一关系。

根据机组实时运行状态下，叶轮方位角处于第一预设方位角范围时获取到的叶片的第一数据点，可以确定该第一数据点为当前实时叶轮面外方向载荷值和塔架净空值。根据该第一数据点与第一关系的相对位置，可以计算第一数据点与第一关系之间的偏移距离，该偏移距离即为第一数据点与第一关系之间的偏离度。

可以理解的是，将第一数据点中的最大叶轮面外方向载荷值代入第一关系中，可以计算得出当前最大叶轮面外方向载荷值下对应的塔架净空值，将该计算得出的塔架净空值与第一数据点中的最小塔架净空值进行比较，即可计算出第一数据点与第一关系之间的偏离度，

在S130中，在确定叶片的第一数据点与预先拟合的第一关系之间的偏离度后，可以根据该偏离度是否高于预设偏离阈值来确定数据是否异常。在偏离度低于预设偏离阈值时，可以确定此时塔架净空传感器未发生异常，第一数据点中的最小塔架净空值为正常数据，可以根据该最小塔架净空值判断是否执行净空保护动作。例如，在该最小塔架净空值低于净空保护阈值时，可以执行相应的净空保护动作，以避免叶片扫塔。

在偏离度高于预设偏离阈值时，可以确定此时塔架净空传感器发生异常，第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据，此时可以不对该最小塔架净空值进行响应。例如，在确定第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据时，若该最小塔架净空值低于净空保护阈值时，可以不执行净空保护动作，以避免影响机组的发电性能。

需要说明的是，在检测到第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据时，不需要将塔架净空传感器进行关闭，仅仅是不对该异常数据进行动作响应。塔架净空传感器仍能继续运行并实时检测叶轮旋转时叶片的最小塔架净空值。在其后检测到的实时的第一数据点中，若对应的偏离度仍高于预设偏离阈值，则将该第一数据点中的最小塔架净空值作为异常数据，不响应该第一数据点的最小塔架净空值；若该第一数据点对应的偏离度低于预设偏离阈值，则根据该第一数据点的最小塔架净空值与净空保护阈值的大小比较结果判断是否执行净空保护动作。

作为一个可选实施例，请参照图2，上述S110之前，还可以包括：

S210，分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二数据点，不同叶片的第二数据点为当叶轮方位角处于不同方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

S220，根据不同叶片分别对应的多个第二数据点，拟合最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系，得到第一关系。

在本实施例中，在对机组进行塔架净空传感器的实时异常检测前，还需要控制机组运行一段时间，并获取该段时间内各个叶片对应的第二数据点。根据第二数据点可以拟合得到第一关系。通过该第一关系可以表征机组在正常运行状态下最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系。则在机组实时运行时，根据实时的第一数据点与该第一关系之间的偏差即可确定塔架净空传感器是否发生异常，从而在传感器发生异常时能够不对异常数据进行响应，避免异常数据下误启动净空保护动作。提高塔架净空传感器的数据有效性。

在S210中，在实时获取叶片的第一数据点并判断最小塔架净空值是否为异常数据以及塔架净空传感器是否发生异常之前，可以控制机组运行一段时间。并获取叶轮上的每个叶片在该运行时间内的多个第二数据点。

对于叶轮上的任一叶片，在运行时间内叶轮每旋转1圈时，该叶片可以在叶轮方位角处于相应的方位角范围内时，通过叶片载荷传感器和塔架净空传感器分别检测到多个叶轮面外方向载荷值和多个塔架净空值，并从中确定最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值作为第二数据点。即，叶轮每旋转1圈时，一个叶片可以确定出一个第二数据点。

若叶轮旋转n圈，则叶轮上的每个叶片可以确定出n个第二数据点。3个叶片共可以确定出3n个第二数据点。

可以理解的是，对于每个叶片，叶轮方位角处于相应的方位角范围内时，该叶片应当处于底部范围内运行。例如，以叶片1为例，叶轮方位角为180°时，表示叶片1竖直向下，则叶片1所对应的叶轮方位角范围可以是包括180°在内的角度范围，例如175°～185°。

在叶轮方位角处于175°～185°之间时，叶片1此时运行在底部范围内，塔架净空传感器可以在叶片1从175°位置运行至185°位置时检测到多个塔架净空值，并确定最小塔架净空值。叶片载荷传感器则可以在叶片1从175°位置运行至185°位置时检测到多个叶轮面外方向载荷值，并确定最大叶轮面外方向载荷值。

作为一个可选实施例，请参照图3，上述S210，可以包括：

S310，分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二原始数据点；

S320，从多个第二原始数据点中选取塔架净空传感器及叶片载荷传感器均无异常的第二原始数据点，以得到多个第二数据点。

在本实施例中，在叶轮旋转时，可以获取不同叶片分别对应的多个第二原始数据点。通过对第二原始数据点进行筛选，可以将异常的数据点进行筛除，以得到拟合第一关系所需的多个第二数据点，将第二原始数据点进行筛除，可以使得拟合第一关系的第二数据点为传感器正常运行时的数据点，从而提升拟合得到的第一关系的精确性。

在S310中，由于叶轮每旋转一圈时，叶轮上的每个叶片均可以运行至底部范围一次，并确定出对应的一个第二数据点。即，叶轮每旋转一圈，可以确定出与叶片数量相等的第二数据点。

在叶轮旋转n圈时，叶轮上的3个叶片能够确定3n个第二原始数据点。

在S320中，在叶轮上的不同叶片所确定的多个第二原始数据点后，可以从多个第二原始数据点中选取塔架净空传感器及叶片载荷传感器均无异常的第二原始数据点。

对于叶轮上的每个叶片，在机组正常运行时，叶片上的叶轮面外方向载荷位于正常载荷范围内，叶片与塔架之间的塔架净空值也位于正常的净空范围内。对于叶轮旋转n圈后所获得的3n个第二原始数据点，可以分别对每个第二原始数据点中的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行筛选，以筛选出未处于正常载荷范围内的最大叶轮面外方向载荷值和未处于正常净空范围内的最小塔架净空值。在某个最大叶轮面外方向载荷值发生异常或者某个最小塔架净空值发生异常时，可以将对应的第二原始数据点筛选出来，作为数据异常的第二原始数据点。在筛选后得到的数据正常的第二原始数据点即可作为拟合第一关系的第二数据点。

可以理解的是，上述筛选方式可以是预先设置叶轮面外方向载荷值的正常范围和塔架净空值的正常范围，并对各个第二原始数据点中的数值进行筛选。也可以是采用人工筛选的方式手动筛选出数值存在异常的第二原始数据点。

在S220中，在叶轮旋转n圈并获取到不同叶片对应的多个第二数据点后，可以对多个第二数据点中的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，以得到拟合结果，并将该拟合结果作为第一关系。例如，通过对最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行线性拟合，可以得到线性拟合结果L。

可以理解的是，在线性拟合过程中，可以将多个最大叶轮面外方向载荷值作为参量x，多个最小塔架净空值作为参量y，线性拟合所得到的回归方程为：

L：y＝a*x+b。

作为一个可选实施例，上述S220之后，还可以包括：

S410，分别计算多个第二数据点与第一关系的偏离度；

S420，根据多个第二数据点分别对应的偏离度生成预设偏离阈值。

在本实施例中，在确定第一关系后，用于拟合第一关系的多个第二数据点即可以作为相应的样本点，并计算该第一关系与各个样本点之间的偏离度。在确定各个第二数据点对应的偏离度后，可以根据该多个偏离度计算生成预设偏离阈值。由于第二数据点为传感器正常运行时所采集的数据，根据第二数据点所确定的预设偏离阈值，可以确保任意第二数据点均未超出预设偏离阈值。在实际运行过程中，若检测到的第一数据点与该第二数据点相同，则第一数据点必然不会超出预设偏离阈值，从而可以确定该第一数据点下的传感器为正常运行。

需要说明的是，由于第二数据点均为塔架净空传感器及叶片载荷传感器无异常时所检测到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值。即，第二数据点与第一关系之间的偏离度均应当小于预设偏离阈值。

在S410中，在根据多个第二数据点中的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行线性拟合后，可以根据计算得到的第一关系确定每个第二数据点与该第一关系之间的偏离度。

可以理解的是，第一关系即为拟合后的回归方程，每个第二数据点则分别对应一个样本点。

对于每个第二数据点，若其最大叶轮面外方向载荷值为x1，最小塔架净空值为y1，则偏离度可以表示为该第二数据点中的最小塔架净空值y1与回归方程中横坐标为x1时对应的塔架净空值的差值。例如，在对多个第二数据点进行线性拟合得到拟合结果为L时，偏离度可以表示为y1-(a*x1+b)。

可以理解的是，在第二数据点位于拟合直线L的上方时，偏离度为正值；在第二数据点位于拟合直线L的下方时，偏离度为负值。

在S420中，在确定每个第二数据点与第一关系之间的偏离度后，可以从多个偏离度中计算出预设偏离阈值。

作为一个可选实施例，上述S420，可以包括：

S510，从多个第二数据点分别对应的偏离度中确定最大偏离度；

S520，根据预设修正系数和最大偏离度计算生成预设偏离阈值。

在本实施例中，根据第二数据点所确定出的偏离度均应当小于预设偏离阈值，以使得第二数据点所对应的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值在进行判定是不会被认为是异常数据。从多个偏离度中确定出最大的偏离度，并根据预设修正系数以及该最大偏离度计算出预设偏离阈值，可以使得第二数据点所对应的偏离度均小于预设偏离阈值，从而提升在实际运行过程中的异常检测的准确性。其中，在预设偏离阈值为预设修正系数和最大偏离度的乘积时，该预设修正系数应当大于1。

在S510中，在确定每个第二数据点与第一关系之间的偏离度后，可以从多个偏离度中确定最大偏离度。

可以理解的是，在第二数据点位于拟合直线的下方时，该第二数据点对应的偏离度为负值。为了从所有第二数据点中确定最大偏离度，可以将为负值的多个偏离度取绝对值后，与为正值的多个偏离度进行比较，以确定最大偏离度。

在S520中，机组可以获取预设的修正系数，并根据该预设修正系数和最大偏离度计算生成预设偏离阈值。

需要说明的是，上述预设修正系数可以设置为大于等于1，以使得计算得到的预设偏离阈值大于或等于最大偏离度。

由于第二数据点均为塔架净空传感器及叶片载荷传感器正常运行时所采集到的数据。在多个第二数据点中的最大偏离度下，塔架净空传感器仍为正常运行状态。若设置预设偏离阈值低于该最大偏离度，则叶片的当前偏离度，即第二数据点与第一关系之间的偏离度与该最大偏离度相等时，虽然塔架净空传感器为正常运行，但由于最大偏离度大于预设偏离阈值，使得机组将会判定最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。因此，为了避免机组在塔架净空传感器正常运行时判定为异常，需要设置预设偏离阈值大于或等于第二数据点中的最大偏离度，以使得叶片在实际运行时检测到的第一数据点与第一关系之间的偏离度与该最大偏离度相等时，机组能够判定塔架净空传感器正常运行。

作为一个可选实施例，上述第一预设方位角范围可以为(60°-Δφ，60°+Δφ)、(180°-Δφ，180°+Δφ)或(300°-Δφ，300°+Δφ)。

在叶轮方位角为60°时，叶片2为竖直向下；叶轮方位角为180°时，叶片1为竖直向下；叶轮方位角为300°时，叶片2为竖直向下。则第一预设方位角范围为(60°-Δφ，60°+Δφ)时，叶片3处于底部区域；第一预设方位角范围为(180°-Δφ，180°+Δφ)时，叶片1处于底部区域；第一预设方位角范围为(300°-Δφ，300°+Δφ)时，叶片3处于底部区域。其中，Δφ可以根据塔架净空传感器的检测性能进行设置。例如，在第一预设方位角范围为(60°-Δφ，60°+Δφ)内，叶片1的旋转角度移动范围内为2*Δφ，即，在叶片1移动2*Δφ所需的时间内，塔架净空传感器需要检测得到多个塔架净空值。

在叶轮转动第k圈的过程中，叶片1在该圈内检测到的多个叶轮面外方向载荷值中的最大值为M_k1，多个塔架净空值中的最小值为C_k1；叶片2在该圈内检测到的多个叶轮面外方向载荷值中的最大值为M_k2，多个塔架净空值中的最小值为C_k2；叶片3在该圈内检测到的多个叶轮面外方向载荷值中的最大值为M_k3，多个塔架净空值中的最小值为C_k3。其中，k为正整数。

在叶轮旋转n圈时，叶片1、叶片2和叶片3所检测到的第二数据点的数据合集为：(Mni、Cni)(i＝1、2、3)；

从上述数据合集中可以筛选出塔架净空传感器及叶片载荷传感器均无异常的第二数据点，形成样本Y，用于训练模型。

根据样本Y中的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值可以生成Mni与Cni的线性拟合结果L。

对于样本Y中的每个第二数据点，可以计算该第二数据点中的最大叶轮面外方向载荷值在线性拟合结果L中的拟合塔架净空值，并根据第二数据点的最小塔架净空值和该拟合塔架净空值的差值确定该第二数据点与线性拟合结果L的偏离度。

在计算每个第二数据点的偏离度后，可以从多个偏离度中确定最大偏离度R。

在机组实时运行时，可以获取叶片在底部区域内的最大叶轮面外方向载荷值Mi和最小塔架净空值Ci。例如，在第一预设方位角范围为(180°-Δφ，180°+Δφ)时，表示叶片1经过底部区域，此时可以获取叶片1的第一数据点(M₁、C₁)。根据该第一数据点中的最大叶轮面外方向载荷值在线性拟合结果L中的拟合塔架净空值与该第一数据点中的最小塔架净空值的差值，可以确定该第一数据点与第一关系之间的偏离度r。该偏离度r即为机组当前的实时偏离度r。

在计算出机组当前的实时偏离度r后，可以根据最大偏离度R和预设修正系数α确定预设偏离阈值为R*α。

若r大于R*α，则机组可以确定此时最小塔架净空值C₁为异常数据以及塔架净空传感器发生异常，并且不响应该最小塔架净空值C₁。

若r小于R*α，则机组可以确定此时最小塔架净空值C₁为正常数据以及塔架净空传感器未发生异常。若此时最小塔架净空值C₁未低于净空保护阈值，则机组不执行净空保护动作；若此时最小塔架净空值C₁低于净空保护阈值，则机组需要执行净空保护动作，以避免叶片扫塔风险。

基于上述实施例提供的塔架净空传感器异常检测方法，相应地，本申请还提供了塔架净空传感器异常检测装置的具体实现方式。请参见以下实施例。

首先参见图5，本申请实施例提供的塔架净空传感器异常检测装置500包括以下模块：

第一获取模块501，用于获取叶片的第一数据点，第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

第一确定模块502，用于计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；第一关系是对叶轮上的各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；

第二确定模块503，用于在偏离度高于预设偏离阈值时，确定第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。

在本实施例中，在风力发电机组实时运行时，可以在叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，对叶片的叶轮面外方向载荷值和塔架净空值进行检测，并确定该范围内叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值，以作为第一数据点。根据机组预先拟合得到的表征最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的相关关系的第一关系，可以计算出该第一数据点与第一关系之间的偏离度。在偏离度高于预设偏离阈值时，表示当前状态下叶片的最小塔架净空值与正常状态下应当对应的塔架净空值的偏差较大。由于叶片载荷传感器不容易受到环境因素的影响，则第一数据点与第一关系之间的偏离度较大时，通常可以认为是塔架净空传感器受到外部因素的干扰而发生异常，导致检测到的塔架净空值为异常数据。此时可以不响应该异常数据，以避免异常数据引发净空保护动作而导致机组发电效率降低。

作为本申请的一种实现方式，为了预先拟合生成第二关系，上述异常检测装置500还可以包括：

第二获取模块，用于分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二数据点，不同叶片的第二数据点为当叶轮方位角处于不同方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

拟合模块，用于根据不同叶片分别对应的多个第二数据点，拟合最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系，得到第一关系。

作为本申请的一种实现方式，为了筛选出无异常的传感器数据，上述第二获取模块还可以包括：

获取单元，用于分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二原始数据点；

筛选单元，用于从多个第二原始数据点中选取塔架净空传感器及叶片载荷传感器均无异常的第二原始数据点，以得到多个第二数据点。

作为本申请的一种实现方式，为了提供第二数据点是否发生异常的判定依据，上述拟合模块还可以包括：

计算单元，用于分别计算多个第二数据点与第一关系的偏离度；

阈值单元，用于根据多个第二数据点分别对应的偏离度生成预设偏离阈值。

作为本申请的一种实现方式，为了确定预设偏离阈值，上述阈值单元还可以包括：

确定子单元，用于从多个第二数据点分别对应的偏离度中确定最大偏离度；

修正子单元，用于根据预设修正系数和最大偏离度计算生成预设偏离阈值。

本申请实施例提供的塔架净空传感器异常检测装置500能够实现图1至图3的方法实施例中的各个步骤，为避免重复，这里不再赘述。

本申请实施例还提供一种风力发电机组，风力发电机组包括塔架、发电机以及叶轮，叶轮包括多个叶片以及连接多个叶片的轮毂，风力发电机组还包括分别设置于多个叶片上的多组叶片载荷传感器、设置于轮毂上的叶轮方位角传感器、设置于塔架上的塔架净空传感器以及控制器。

控制器可以分别与多组叶片载荷传感器、叶轮方位角传感器以及塔架净空传感器通信连接，以分别接收叶轮面外方向载荷值、叶轮方位角以及塔架净空值。控制器可以实现上述各个塔架净空传感器异常检测方法实施例中的各个步骤。

图6示出了本申请实施例提供的塔架净空传感器异常检测设备的硬件结构示意图。

在塔架净空传感器异常检测设备可以包括处理器601以及存储有计算机程序指令的存储器602。

具体地，上述处理器601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602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602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602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602可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器602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601通过读取并执行存储器602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塔架净空传感器异常检测方法。

在一个示例中，塔架净空传感器异常检测设备还可包括通信接口603和总线610。其中，如图6所示，处理器601、存储器602、通信接口603通过总线610连接并完成相互间的通信。

通信接口603，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610包括硬件、软件或两者，将塔架净空传感器异常检测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610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。

该塔架净空传感器异常检测设备可以基于上述实施例，从而实现结合图1至图5描述的塔架净空传感器异常检测方法和装置。

另外，结合上述实施例中的塔架净空传感器异常检测方法，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塔架净空传感器异常检测方法，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，上述计算机可读存储介质可包括非暂态计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等，在此并不限定。

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，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)

1.一种塔架净空传感器异常检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取叶片的第一数据点，所述第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；所述第一关系是对叶轮上的各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；

在所述偏离度高于预设偏离阈值时，确定所述第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。

2.根据权利要求1所述的塔架净空传感器异常检测方法，其特征在于，所述获取叶片的第一数据点之前，还包括：

分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二数据点，不同叶片的第二数据点为当叶轮方位角处于不同方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

根据不同叶片分别对应的多个第二数据点，拟合最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系，得到第一关系。

3.根据权利要求2所述的塔架净空传感器异常检测方法，其特征在于，所述分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二数据点，还包括：

分别获取叶轮上的不同叶片分别对应的多个第二原始数据点；

从所述多个第二原始数据点中选取塔架净空传感器及叶片载荷传感器均无异常的第二原始数据点，以得到多个第二数据点。

4.根据权利要求3所述的塔架净空传感器异常检测方法，其特征在于，所述根据不同叶片分别对应的多个第二数据点，拟合最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值之间的关系，得到第一关系之后，还包括：

分别计算多个第二数据点与所述第一关系的偏离度；

根据多个第二数据点分别对应的偏离度生成预设偏离阈值。

5.根据权利要求4所述的塔架净空传感器异常检测方法，其特征在于，所述根据多个第二数据点分别对应的偏离度生成预设偏离阈值，包括：

从多个第二数据点分别对应的偏离度中确定最大偏离度；

根据预设修正系数和所述最大偏离度计算生成预设偏离阈值。

6.根据权利要求1所述的塔架净空传感器异常检测方法，其特征在于，所述第一预设方位角范围为(60°-Δφ，60°+Δφ)、(180°-Δφ，180°+Δφ)或(300°-Δφ，300°+Δφ)。

7.一种塔架净空传感器异常检测装置，其特征在于，所述塔架净空传感器异常检测装置包括：

第一获取模块，用于获取叶片的第一数据点，所述第一数据点包括当叶轮方位角处于第一预设方位角范围时，叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值；

第一确定模块，用于计算叶片的第一数据点与第一关系之间的偏离度；所述第一关系是对叶轮上的各个叶片的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值进行拟合，得到的最大叶轮面外方向载荷值和最小塔架净空值的关系；

第二确定模块，用于在所述偏离度高于预设偏离阈值时，确定所述第一数据点中的最小塔架净空值为异常数据以及塔架净空传感器发生异常。

8.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：

塔架；

发电机；

叶轮，所述叶轮包括多个叶片以及连接多个叶片的轮毂；

多组叶片载荷传感器，所述多组叶片载荷传感器分别对应设置于所述多个叶片上；

叶轮方位角传感器，所述叶轮方位角传感器设置于所述轮毂；

塔架净空传感器，所述塔架净空传感器设置于所述塔架；

控制器，所述控制器分别与多组叶片载荷传感器、叶轮方位角传感器以及塔架净空传感器通信连接，所述控制器用于实现权利要求1至6中任一项所述的塔架净空传感器异常检测方法。

9.一种塔架净空传感器异常检测设备，其特征在于，所述塔架净空传感器异常检测设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至6中任一项所述的塔架净空传感器异常检测方法。

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如权利要求1至6中任一项所述的塔架净空传感器异常检测方法。

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