DE60311271T2 - Überwachungs- und Datenverarbeitungseinheit für Windräder und System für eine vorbeugende Wartung für Windräderanlagen - Google Patents

Überwachungs- und Datenverarbeitungseinheit für Windräder und System für eine vorbeugende Wartung für Windräderanlagen Download PDF

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Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich von prädikativen Überwachungs- und Verwaltungssystemen, anwendbar auf die sich in einem Windpark befindlichen Windenergieanlagen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Grundsätzlich produziert eine Windenergieanlage auf die folgende Art und Weise Energie: Der Wind läst den Rotor der Anlage rotieren, welche den Generator (Dynamo) zur Energieerzeugung anregt.
  • Die Hauptbestandteile einer Windenergieanlage sind:
    • – Rotor: besteht aus mehreren Rotorblättern, welche den Wind auffangen und in eine Rotationsbewegung umwandeln; der Rotor ist an der Hauptachse verschraubt.
    • – Hauptachse: Verbindung zwischen Rotor und Übersetzungsgetriebe.
    • – Übersetzungsgetriebe: angebracht zwischen Rotor (mit Hauptachse) und dem elektrischen Generator.
    • – Windnachführsystem: erlaubt das Drehen der Gondel um den Rotor im Wind zu positionieren, dies geschieht entsprechend dem Signal der Windfahne, welche sich auf der Gondel befindet und mit dem Kontrollsystem verbunden ist.
    • – Kontrollsystem (PLC): Steuert einen Großteil der Komponenten der Windanlage, so auch beispielsweise das Windnachführsystem.
  • Ein Windpark besteht aus einer oder mehreren (bis zu Hunderten) Windenergieanlagen sowie anderen Elementen wie etwa ein Transformatorenzentrum oder einer elektrischen Nebenstation und einem oder mehrerer meteorologischen Messwarten. All diese Elemente werden normalerweise von einem Parküberwachungs- und Kontrollsystem (oder einer Fernsteuerung), welches auf einem zentralen Computersystem im Park selbst installiert ist und mit den einzelnen Windanlagen mittels lokalem Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, beaufsichtigt. Die Anwendung, die auf diesem Zentralrechner installiert ist, sammelt die Betriebskennwerte besagter Elemente, sowie die von ihnen ausgehenden Alarmmeldungen.
  • Die Schwierigkeit traditionelle prädikative Verwaltungssysteme für Windanlagen anzuwenden ist hauptsächlich mit folgenden Aspekten zu begründen:
    • a) Die Notwendigkeit, eine große Anzahl von prädikativen Geräten – ein Gerät pro Windanlage – und die Erzeugung einer immensen Menge an Daten um eventuelle Probleme erkennen zu können.
    • b) Die Schwierigkeit auf die Daten zuzugreifen, da die Geräte in der Gondel der Windanlage, meist weit entfernt von Standorten von Städten oder anderen bewohnten Gegenden, untergebracht sind.
    • c) Die Notwendigkeit die Kosten und den Aufwand zu minimieren, sowie die Instandhaltung so einfach wie möglich zu gestalten, und
    • d) Die Notwendigkeit Daten eines Betriebszustandes hinreichend genau abzutasten um somit die Lärmentwicklung im transienten Betriebsverhalten zu verringern und um des weiteren nützliche Informationen über den Zustand kritischer Komponenten zu erlangen.
  • WO-99/57435-A beschreibt eine Windenergieanlage mit Sensoren in zumindest einem Rotorblatt. Der Sensor besteht aus einem Drei-Achsen-Beschleunigungsmesser um die Belastungen, die auf das Rotorblatt wirken, aufzunehmen. Als Folge davon werden genaue Daten über die Vibrationen, sowohl das flattern als auch das Vibrieren des Rotorblattes, erstellt. Mittels dieser Daten kann die Eigenfrequenz des Rotorblattes ermittelt werden. Ändert sich diese merklich oder schlagartig ist dies ein Zeichen dafür, dass das Rotorblatt beschädigt ist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung beschreibt ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät (SMP) für Windenergieanlagen entsprechend Anspruch 1, und ein prädikatives Verwaltungssystem für Windparks entsprechend Anspruch 11. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Gerätschaft sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Das prädikative Verwaltungssystem löst die obengenannten Problemaspekte und zwar mittels eines Systems, welches sich der üblichen in einem Windpark vorhandenen Infrastruktur bedient und des weiteren aufgrund seiner stabilen und abgestimmten Überwachung und seiner Rechenleistung den Bedarf an Ressourcen zur Überwachung und Analyse von Informationen drastisch reduziert.
  • Das prädikative Überwachungs- und Verwaltungssystem dieser Erfindung basiert auf der Analyse von Schwingungen und ist für Windenergieanlagen optimiert.
  • Die Hauptaufgabe dieses prädikativen Verwaltungssystems für Windanlagen ist das frühzeitige Erkennen von Verschleiß, Defekten und Ausfällen in den folgenden Komponenten der Windenergieanlage: Hauptachse, Übersetzungsgetriebe und Generator.
  • Es ist eine der Aufgaben dieser Erfindung, ein günstiges, einfach integrierbares und wartungsarmes Gerät für eine Windanlage zur Verfügung zu stellen, welches Daten verarbeiten und selbstständig einen Alarm bezüglich einer kritischen mechanischen Komponente der Windanlage erkennen und durch das Windpark eigene Kommunikationsnetz zum normalen zentralen Überwachungs- und Steuersystem weiterleiten kann, ohne Notwendigkeit dabei eine spezielle Zusatzsoftware im Park selbst installieren zu müssen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungs- und Verwaltungsgerät für eine Windenergieanlage. Besagte Windenergieanlage beinhaltet ein Kontrollsystem und ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät, welches entsprechend der Art der Windanlage konfiguriert und eingestellt wird.
  • Besagtes Gerät für eine Windanlage beinhaltet:
    • – Anschlussmöglichkeiten für Verbindung mit dem Kontrollsystem der Windanlage, und
    • – Anschlussmöglichkeiten für die Verbindung mit einer Gruppe von Beschleunigungssensoren, welche in vorgefertigten Komponenten der Anlage vorhanden sind, besagtes Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist konfiguriert um mit der Aufzeichnung von Signalen der Beschleunigungssensoren zu beginnen, solange vorbestimmte Betriebskennwerte der Anlage, welche von den Sensoren aufgenommen werden, innerhalb vorgegebener Wertebereiche liegen, und besagtes Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist konfiguriert um besagte Aufzeichnung abzuschließen, solange die Beträge besagter aufgezeichneter Betriebskennwerte sich innerhalb oberer und unterer Grenzen, welche diesem Gerät eingestellt wurden, bewegen.
    • – Verarbeitungsmöglichkeiten um die aufgezeichneten Signale der Beschleunigungssensoren zu verarbeiten und daraus allgemeine Gesamtwerte zu bestimmten, und
    • – Möglichkeiten verschiedene Alarme zu erzeugen, welche Fehlfunktionen oder Ausfälle einer mechanischen Komponente der Anlage signalisieren.
  • Die vorgefertigten Komponenten der Anlage sind vorzugsweise die Hauptachse, das Übersetzungsgetriebe und der Generator.
  • Die vorbestimmten Betriebskennwerte der Anlage, welche von den Beschleunigungssensoren aufgenommen werden, sind vorzugsweise der Ist-Wert der Ausgangsleistung der Windanlage, die Umdrehungen pro Minute des Generators und die Aktivität der Windnachführung.
  • Die vorbestimmten Grenzen, in welchen sich besagte Betriebskennwerte bewegen um von der Aufzeichnung als gültig erkannt zu werden, sind vorzugsweise auf Nennwerte (beispielsweise Nennleistung) der Windanlage bezogen; Allgemein kann man davon ausgehen, dass sie sich in einem Bereich, entsprechend dem Betrieb der Windanlage, von etwas mehr als der halben Nennleistung bewegen.
    • – Ein kleinerer Operationsbereich als der, welcher definiert wurde, ist nicht geeignet um Probleme mit den mechanischen Komponenten festzustellen, da diese nicht einer entsprechend großen Last ausgesetzt sind um brauchbare Informationen aus der Analyse der Messungen zu ziehen.
    • – Ein größerer Operationsbereich als der, welcher definiert wurde, ist nicht geeignet um Probleme mit den mechanischen Komponenten festzustellen, da aufgrund der Arbeit des Kontrollsystems die Messungen zu große Streuungen aufweisen.
    • – Auch werden keine Messungen der Beschleunigungssensoren aufgenommen, wenn der Windnachführungsmechanismus aktiv ist und sie die Gondel in einer Drehung befindet, da die Zähne des Mechanismuses das gemessene Signal stören können.
  • Während des Aufnahmeprozesses der Signale der Beschleunigungssensoren sollten die Kennwerte, welche den Start und das Ende der Aufnahme bestimmen, innerhalb gewisser Grenzen bleiben, welche für jeden Betriebskennwert durch einen prozentualen Anteil des Startwertes dieses Kennwertes gegeben werden, welche wiederum als "stabile Arbeitsbedingungen" bezeichnet werden. Sofern diese Arbeitsbedingungen nicht befolgt werden, werden die entsprechenden Werte verworfen.
  • Das System dieser Erfindung vollführt also eine kontinuierliche Überwachung von kritischen Komponenten, vorzugsweise der Hauptachse, dem Übersetzungsgetriebe und dem Generator, und diese Überwachung ist:
    • – Abhängig: vom Betriebszustand der Maschine, der vom Kontrollsystem der Windanlage bestimmt wird.
    • – Stabil: die Betriebsbedingungen müssen während der kompletten Messung aufrecht erhalten werden.
  • Wie vorher schon erwähnt, ist das Überwachungsgerät (SMP) mit Möglichkeiten ausgestattet die Signale der Beschleunigungssensoren zu verarbeiten, vorzugsweise mit:
    • • Möglichkeiten zur Signalbearbeitung, vorzugsweise: anti-aliasing Filter, Signal Digitalisierung, Ausführung einer FFT (fast fourier transformation) um das Signalspektrum zu erhalten;
    • • Möglichkeiten eine Reihe von Gesamtwerten zu berechnen, welche vorzugsweise bestehen aus: Crest-Faktor, Gesamter Effektivwert (RMS) des Signals, Effektivwert der Signalspektren;
    • • Möglichkeiten einen Levelalarmerkennungsalgorithmus auszuführen;
    • • Möglichkeiten einen Tendenzalarmerkennungsalgorithmus auszuführen.
  • Die erwähnten Möglichkeiten zur Erzeugung von Alarmen des Überwachungs- und Verarbeitungsgeräts schließt Möglichkeiten mit ein, Alarme als Resultat der Anwendung der beiden vorhergehenden Alarmerkennungsalgorithmen zu erzeugen.
  • Vorzugsweise werden bei der Signalaufzeichnung drei aufeinanderfolgende Messungen aufgenommen: Eine für die Hochfrequenzverarbeitung, eine weitere für die Tieffrequenzverarbeitung und eine für die digitale Filterverarbeitung.
  • Die Parameter für die Alarmerkennungsalgorithmen, ebenso wie die Definition der Maximalfrequenzen, der Frequenzbänder und anderer Werte, können im Überwachungs- und Verarbeitungsgerät eingestellt werden.
  • Das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät verfügt vorzugsweise selbst über Möglichkeiten zur Speicherung von erlangten oder vom Überwachungs- und Verarbeitungsgerät selbst erzeugten Daten. Diese Informationen beinhalten die verarbeiteten Messdaten wie etwa Spektren, Gesamtwerte, Alarme und Systemzustände, Operationskennwerte der Windanlage, die Konfiguration des Geräts und die gesamten Variablen und Alarm Aufzeichnungen.
  • Mit anderen Worten, diese Speicherung umfasst vorzugsweise:
    • – Speicherung der Spektren, zusammen mit den Gesamtwerten, die mit jedem Spektrum in Verbindung stehen, und den Operationskennwerten, welche die Datensammlung auslösen;
    • – Speicherung der Alarme, die nach dem Ausführen der beiden genannten Alarmerkennungsalgorithmen.
  • Die Methode der Informationsspeicherung kann im Überwachungs- und Verarbeitungsgerät selbst, entsprechend der Verarbeitungs- und Analysebedürfnissen, eingestellt werden, die folgende umfassen
    • – Anzahl der zu speichernden Spektren: alle, die letzten n Tage, die letzten n Tage alle x Stunden;
    • – Anzahl der zu speichernden Gesamtwerte: alle, die letzten n Tage, die letzten n Tage alle x Stunden.
    • – Anzahl der zu speichernden Alarme: Anzahl der der mit dem Alarm in Verbindung stehenden Spektren.
  • Des weiteren Befasst sich diese Erfindung mit einem prädikativen Verwaltungssystem für Windparks, der Windpark umfasst eine Anzahl von Windenergieanlagen ein Kommunikationsnetzwerk und ein Überwachungs- und Kontrollsystem.
  • Dieses prädikative Verwaltungssystem beinhaltet:
    • – Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät (wie beschrieben), welches mit dem Kontrollsystem der Windanlage verbunden ist. Das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist so konfiguriert, dass es einen Alarm durch das Kontrollsystem der Windanlage an das Überwachungs- und Verwaltungssystem des Windparks sendet.
  • Das prädikative Verwaltungssystem dieser Erfindung ist in das bestehende Kommunikationssystem eingebunden und verwendet die bestehende Infrastruktur um die Informationen zu versenden, die vom Überwachungs- und Verarbeitungsgerät erzeugt werden; Dieses Gerät ist in der Gondel der Windanlage untergebracht und mit dem Kontrollsystem der Windanlage verbunden, welches üblicherweise wiederum mit dem Parküberwachungssystem verbunden ist; und braucht somit keinen weiteren Computer oder keine andere Anwendung als das schon vorhandene Überwachungs- und Kontrollsystem des Windparks. Das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist in der Lage, einen Alarm über das Kontrollsystem der Windanlage an das Überwachungs- und Kontrollsystem des Parks zu senden, und die versendeten Alarme werden in gleicher Weise übermittelt, wie die anderen, sonst üblichen Informationen, die von den Windanlagen an besagtes System gesendet werden.
  • In anderen Worten, um die Parkbetreiber von den aufgenommenen Signalen oder eventuell aufgetretenen Alarmen in Kenntnis zu setzen, bedient sich das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät dem Kontrollsystem der entsprechenden Windanlage und sendet diese Informationen über das bestehende Kommunikationsnetz an das Parküberwachungssystem und bindet sich somit vollständig in das bestehende Kommunikationssystem mit ein. Besteht besagte Infrastruktur aus einem Ethernet-Netzwerk, sendet besagtes Gerät die kompletten Informationen (Spektren, Gesamtwerte und Alarme) zur Vibrationsanalyse, so konfiguriert und aufbereitet, dass eine entsprechend befähigte Person diese Informationen im Detail analysieren kann. Um die Daten des in jeder Windanlage installierten Geräts auswerten zu können, hat das prädikative Verwaltungssystem eine Expertensoftware installiert. Diese Ermöglicht es geschultem Personal, Spektral- und Vibrationsanalysen durchzuführen.
  • Die Informationen werden je nach Windparkkommunikationssystem durch einen oder mehrere Kanäle aus der Windanlage gesendet:
    • – Hat der Windpark ein serielles Kommunikationsnetzwerk, an welches das Überwachungssystem angeschlossen ist, werden die Alarme und die Gesamtwerte mit Aufnahmebedingungen (jedoch ohne die Spektren, welche sehr groß sind) übermittelt. Die Alarme sind wie die sonst auch verwendeten Alarme codiert und sind somit vollständig in das System integriert. Wird im Falle eines im Windpark verwendeten seriellen Kommunikationssystems anhand der Gesamtwerte ein Problem er kannt, welches einer genaueren Analyse bedarf, könnte es nötig sein, dass die Spektren (welche in dem Gerät in der Gondel gespeichert sind) von der Windanlage selbst abgeholt werden müssen.
    • – Im Falle eines bestehenden Ethernet-Netzwerkes im Windpark, werden zusätzlich zu den Gesamtwerten und den Alarmen, die zum Parküberwachungssystem gesendet werden, auch alle weiteren die Messungen betreffenden Daten (Spektren, Gesamtwerte, Alarme und Messbedingungen) an einen Zentralrechner im Park versendet und gespeichert. Des weiteren erlauben die Analysetools, die vorzugsweise auf Rechnern außerhalb des Parks installiert sind (beispielsweise in einem Büro der Wartungsabteilung), Leuten mit entsprechenden Fähigkeiten auf dem Gebiet der Vibrationsanalyse die Durchführung der Datenauswertung der Spektren, Gesamtwerte und Alarme, welche vom Überwachungsgerät jeder einzelnen Windanlage erzeugt und aufgezeichnet wurden.
  • Das prädikative Verwaltungssystem verfügt über eine spezielle Anwendung, welche es ihm erlaubt auf dem prädikativen Gerät der Windanlage folgende Aufgaben auszuführen:
    • – Komplette Konfiguration des Überwachungs- und Verarbeitungsgerätes, wie etwa Parameter für: Grenzen für die Aufnahme geeigneter Signale und die Definition der stabilen Betriebszustände; IP-Adresse des Geräts; Max-Frequenzen; Anzahl der Zeilen und Bänder für hohe und niedrige Frequenzverarbeitung und digitale Filterung; Verfahren für die Speicherung der Informationen auf dem Gerät; Parameter für die Level- und Tendenzalarmalgorithmen; Eigenschaften der Beschleunigungsmesser; Eigenschaften des Übersetzungsgetriebes; Eigenschaften des Generators, und weitere.
    • – Kontinuierliches Sammeln von Daten des prädikativen Geräts, hauptsächlich der Status des Geräts, Kommunikationsstatus, Sensorstatus, alle Variablen, Spektren, Erzeugte Alarme, Gesamtwerte und Alarmverlauf.
  • Diese oben genannte spezielle Anwendung des prädikativen Geräts erlaubt das ausführen verschiedener Aufgaben in Verbindung mit dem in den Windturbinen installierten prädikativen Verwaltungssystem gesammelten Daten, einige davon sind:
    • – Erzeugung einer Hierarchie der Elemente in Verbindung mit dem prädikativen System, Überwachungs- und Kontrollgerät und Beschleunigungssensoren,
    • – Definition der Zugriffsprofile und die Ausnutzung von Daten,
    • – Erzeugung von Konfigurationsprofilen für das prädikative Gerät entsprechend des Maschinentyps und Eigenschaften der kritischen Komponenten,
    • – Analyse der Tendenzen von den gesamten Kennwerten des prädikativen Geräts,
    • – Spektralanalyse der Spektren, die vom prädikativen Gerät gesammelt werden,
    • – Datenvergleich.
  • Das System dieser Erfindung kann somit in das bereits bestehende Kontrollsystem der Windturbine integriert werden, ebenso in die Kommunikationsnetzwerke, die in den Windparks Verwendung finden, und ebenso in das vorhandene Windpark Überwachungssystem. So ist es ohne zusätzliches manuelles Zutun von Experten in der Lage Probleme in den kritischen Komponenten zu erkennen und diese zusammen mit den Betriebsumständen, in welchen dieses Probleme aufgetreten sind, im normalen im Park installierten System, welche den normalen Betrieb gewährleisten, zu präsentieren.
  • Die folgenden der wichtigen Vorteile der Installation eines prädikativen Verwaltungssystems können hervorgehoben werden:
    • – Korrigierende Verwaltungsfunktionen
    • – Schutz der restlichen Komponenten der Windanlage
    • – Erhöhung der Nutzlebensdauer der Windanlage und Verbesserung ihres Betriebes.
  • Die folgenden der wichtigen Vorteile der Installation des der Erfindung entsprechenden Gerätes können hervorgehoben werden:
    • – Minimum an Wartung und günstiges Gerät, welches vollständig in die restlichen Komponenten der Windanlage integriert wird;
    • – Kontinuierliches Überwachen und Filtern der Signale entsprechend des Betriebszustandes der Windanlage, was die Menge der irrelevanten Informationen drastisch reduziert;
    • – Die Fähigkeit des in der Windanlage installierten Geräts, eine sensitive Analyse der gesammelten Informationen durchzuführen und Alarme zu erzeugen, welche mit Problemen an kritischen Komponenten zusammenhängen. Dies reduziert den Bedarf an Ressourcen die zur Informationsanalyse benötigt werden;
    • – Die Fähigkeit, dieses Gerät in das normale Windparküberwachungssystem zu integrieren, was einen normalen Betrieb der Windanlage ermöglicht ohne Ressourcen zu verdoppeln oder spezielle zusätzliche Systeme zur Verwaltung des prädikativen Systems zu verwenden.
  • Kurze Beschreibung der Bilder
  • Die Reihe von Bildern ist untenstehend sehr kurz beschrieben, was zu einem besseren Verständnis der Erfindung beiträgt. Besagte Bilder stellen explizit nur eine mögliche Ausführungsform dieser Erfindung dar und soll dieses Patent in keinstem Fall einschränken.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Windparks.
  • 2 und 3 zeigen Flussdiagramme der Operation des prädikativen Verwaltungssystems dieser Erfindung.
  • 4 zeigt schematisch die Verarbeitung und die Erkennung von Alarmen im System der Erfindung.
  • 5 zeigt die Frontpartie einer Ausführungsform des Überwachungs- und Verarbeitungsgeräts.
  • Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
  • 1 zeigt ein einfaches Schema eines Windparks; um eine zu komplexe Darstellung zu vermeiden sind lediglich zwei Windanlagen A1 und A2 und ein Transformatorenzentrum oder Nebenstation SB in diesem Windpark dargestellt. Die unterschiedlichen Elemente des Parks werden vom Überwachungs- und Kontrollsystem (oder Fernsteuerung) ST, welches auf einem Zentralcomputer im Park installiert ist und mittels lokalem Kommunikationsnetz RS mit den Turbinen verbunden ist, überwacht. Besagtes Kommunikationsnetz RS könnte beispielsweise ein RS-232 Netzwerk sein. Die Anwendung, welche auf dem Zentralrechner installiert ist, sammelt die Betriebskenndaten der Elemente des Parks und ebenso die durch sie auftretenden Alarme. Der Park kann zusätzlich noch über ein Ethernet-Kommunikationsnetz RE verfügen. In der Nebenstation SB kann zusätzlich zum Kontrollsystem ST noch ein Computer SP vorhanden sein, auf welchem die Expertensoftware zur Vibrations- und Datenanalyse durch geschultes Personal der von dem Überwachungs- und Verarbeitungsgerät SMPi gesammelten Daten, welches in jeder einzelnen Windanlagen Ai installiert ist, zur Verfügung steht.
  • Von den Windanlage Ai sind in 1 lediglich die kritischen Komponenten, in welchen die Beschleunigungssensoren Si angebracht sind, dargestellt: Achse Ei, Übersetzungsgetriebe Mi und Generator Gi.
  • Das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät SMPi ist in der Gondel der Windanlage installiert, und es ist mit dem Kontrollsystem PLCi der Windanlage verbunden; letzteres ist wiederum mit dem Kontrollsystem ST des Parks verbunden; Somit wird kein zusätzlicher Computer und keine zusätzliche Anwendung im Überwachungs- und Kontrollsystem ST Parks benötigt, da das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät SMPi in der Lage ist, einen Alarm über das Kontrollsystem PLCi der Windanlage Ai an das Kontrollsystem ST des Parks zu senden. Diese besagten Alarme werden also im Kontrollsystem ST auf die gleiche Weise verschlüsselt und vom Kontrollsystem ST erkannt wie die sonst auch üblichen im Windpark auftretenden Alarme.
  • Somit ist das prädikative Verwaltungssystem dieser Erfindung vollständig in das Informationssystem integriert und verwendet die bereits vorhandene Infrastruktur um die vom Überwachungs- und Verarbeitungsgerät SMPi erzeugten Informationen zu versenden.
  • Eine Ausführungsform des Überwachungs- und Verarbeitungsgerät SMPi ist in 5 dargestellt.
  • Es handelt sich um ein relativ kleines Gerät von etwa der Größe eines DinA4 Bogens, etwa 10cm hoch und einem Gewicht von ca. 2kg. Es kann in den Schaltkasten, welcher in der Gondel der Windanlage verbaut wird, integriert werden und benutzt dessen Klimatisierung und Versorgung.
  • Es besitzt einen An/Aus Schalter 1 und eine Status-LED, die Auskunft über den Betriebsstatus (an oder aus) gibt. Es verfügt über eine Gruppe von acht LEDs 3, welche den Status der Beschleunigungssensoren angibt. Das Gerät SMPi verfügt über acht Kanäle, an welche die Beschleunigungssensoren angeschlossen werden; somit hat das Gerät die Fähigkeit, die Daten von acht Sensoren zu empfangen.
  • In dieser Ausführungsform kann in 1 gesehen werden, dass sechs Beschleunigungssensoren Si (einer an der Hauptachse, drei am Übersetzungsgetriebe und zwei im Generator) angeschlossen sind, somit bleiben zwei Kanäle unbelegt.
  • Das Gerät hat acht Anschlüsse 4 um ein weiteres systemfremdes (nicht zur Erfindung gehörendes) Gerät anzuschließen, um eventuell die Sensordaten zu überprüfen; somit wäre es möglich zweite "redundante" Informationen über die Signale der Beschleunigungssensoren zu erlangen und die Signale zusätzlich mit anderen handelsüblichen Geräten zu analysieren.
  • Das Gerät verfügt ebenfalls über einen Ethernetanschluss 5, und ebenso über einen RS-232 Anschluss 6 (9 pins) um es mit dem Kontrollsystem (PLC) der Windanlage zu verbinden.
  • Es verfügt über einen Versorgungsanschluss 7 (24Volt) und eine Gruppe von Status-LEDs 9 und 10, welche Auskunft über den Betriebsstatus der Ethernet- und der RS-232-Kommunikation geben. Die Anschlüsse 5 und 6 sind konfigurierbar.
  • Es verfügt über einen internen DSP Signalprozessor und einen Mikrochip mit TCP/IP stack ebenso wie einen Prozessor zur Kommunikation.
  • Untenstehend ist ein Beispiel für eine Operation des Gerätesund des Systems entsprechend der Erfindung dargestellt (ebenfalls schematisch in 2 dargestellt).
  • Angenommen dieses Gerät ist in einer Windanlage mit 850kW Ausgangsleistung installiert und mit dem Kontrollsystem (PLC) besagter Anlage verbunden.
  • Angenommen besagtes Gerät ist mit folgenden Parametern konfiguriert:
    • – Ist-Ausgangsleistung valid range = [550, 600]; stable operating conditions = 5%
    • – Umdrehungen pro Minute der Windanlage valid range = [550, 600]; stable operating conditions = 5%
  • Die Parameter der Levelalarm- und Tendenzalarmalgorithmen seien ebenso wie die Speichereinstellungen ebenfalls Konfiguriert.
  • Ist das Gerät einmal Konfiguriert, beginnt das kontinuierliche Überwachen der kritischen Komponenten. Das PLC ist in kontinuierlicher Kommunikation mit dem Überwachungsgerät des Systems dieser Erfindung; das PLC sendet ständig, beispielsweise alle 200ms, die Informationen über die Betriebskenngrößen (Schritt 101) an besagtes Gerät, zusammen mit weiteren Informationen wie etwa Datum und Uhrzeit, sowie den Informationen über bislang produzierte Energie.
  • Zu einer bestimmten Zeit sendet das PLC dann die folgenden Informationen an das prädikative Gerät:
    instantaneous power = 575 kw
    rpm of the generator = 1615
    rotation of the ring = stopped.
  • In diesem Fall werden die Bedingungen für die Signalaufzeichnung erfüllt (Schritt 102) und das Gerät beginnt mit beschriebenem Prozess; dies dauert ca. acht Sekunden und besteht aus drei Messreihen (Schritt 103), bei jeder dieser Messreihen werden die Signale aller an das Gerät angeschlossenen Beschleunigungssensoren aufgenommen: Eine für die Hochfrequenzanalyse, eine für die Niederfrequenzanalyse und die letzte für die digitale Filterverarbeitung.
  • Angenommen im nächsten Samplingschritt (200ms später), solange das Gerät am Messen ist, sendet das PLC die folgenden Werte:
    instantaneous power= 580;
    rpm of the generator= 1635 and
    rotation of the ring = stopped.
  • Der Windnachführmechanismus (rotation of the ring) ist immer noch inaktiv; die Schwankungen des Ist-Wertes der Leistung ist innerhalb der 5%, jedoch ist der Drehzahl-Istwert über die 1% Marke hinaus gestiegen. Somit werden die Messungen verworfen, da die Messreihen während nicht stabiler Arbeitsbedingungen aufgenommen wurden.
  • Angenommen nun, das PLC sendet Werte innerhalb der eingestellten Grenzen und diese Werte bleiben während des gesamten Messprozesses stabil, sodass die Messreihen erfolgreich aufgenommen werden können.
  • In diesem Fall würde das Gerät damit beginnen die aufgenommenen Daten zu verarbeiten. Zunächst wird das aufgenommene Signal durch einen anti-aliasing-Filter (Tiefpass) geschickt, anschließend wird das Signal digitalisiert und durch eine Reihe von Filtern geschickt, und anschließend wird mittels einer FFT das Signalspektrum ermittelt (Schritte 104 und 105). Dann beginnt die Berechnung der Gesamtwerte (Schritt 106): Crest-Faktor, gesamter Effektivwert (RMS) und Effektivwerte der einzelnen Frequenzbänder. Sind diese etwa 21 Werte ermittelt, wird der Levelalarmalgorithmus auf Basis der eingestellten Parameter ausgeführt (Schritt 107b), diese Parameter sind beispielsweise die Anzahl der Messwerte, die überhalb eines gewissen Wertes liegen müssen um den Alarm auszulösen. Anschließen wird der Tendenzalarmalgorithmus ausgeführt. Angenommen nun, das Gerät entdeckt einen Alarm (Schritt 108).
  • Ist der Prozess abgeschlossen, werden alle Daten in einem permanenten Speicher des Gerätes abgelegt (Schritt 109a und 109b), dies geschieht entsprechend der Speichereinstellungen und Gerätekonfiguration. Diese Informationen bestehen aus dem Spektrum, den bestimmten Gesamtwerten, den Alarmen und den Betriebsparametern der Windanlage, welche zur Zeit der Messungen vorherrschten einschließlich dem Datum und der Uhrzeit.
  • Die Informationen werden durch einen oder mehrere Kanäle aus der Windanlage versendet (wie in 3 ersichtlich ist).
  • Ist also eine Messung am Laufen (Schritt 110) und es gibt zu versendende Daten (Schritt 111) werden diese Informationen entsprechend der Konfiguration des Windparks versendet:
    • – Verfügt der Park lediglich über ein serielles Netzwerk RS, an welches das Überwachungssystem angeschlossen ist, werden die Alarme und die Gesamtwerte mit den Messbedingungen (nicht jedoch die Spektren aufgrund ihrer Größe) durch das PLC der Windanlage an das Parküberwachungssystem ST geschickt (Schritt 112 und Schritt 113). Die Alarme werden wie die restlichen im Park auftretenden Alarme vom Überwachungssystem verarbeitet und behandelt. Bei einem Park mit einem seriellen Kommunikationsnetz könnte es, um eine genauere Analyse der Messdaten vorzunehmen, von Nöten sein, die Spektren aus der Gondel der betreffenden Windanlage, vom sich dort befindlichen Gerät SMP selbst herunter zu laden, welche auf den dort befindlichen Speichermedium abgelegt sind.
    • – Existiert in dem Windpark noch ein Ethernet-Netzwerk RE (Schritt 114), werden zusätzlich zu den Alarmen und den Gesamtwerten, welche über das PLC an das Parküberwachungssystem versendet werden, auch noch die übrigen mit den Messungen in Verbindung stehenden Daten (Spektren, sämtliche Variablen, Alarme und Messbedingungen) an eine Datenspeichereinheit in einem Computer im Park versendet. Somit erlaubt der Computer SP, welcher über eine Analysesoftware verfügt, eine genauere Analyse der Spektren und der gesamten Kennwerte, sowie der Alarme, die vom Überwachungsgerät erzeugt wurden.
  • 4 zeigt schematisch und in vereinfachter Weise, wie die Gesamtwerte berechnet werden und das Erkennen von Alarmen entsprechend dem System dieser Erfindung; um eine zu komplizierte Darstellung zu vermeiden wurde im Bild nur die Niederfrequenz-Verarbeitung dargestellt; Die Entwicklung des Schaubildes ist analog zu den übrigen Zweigen (Hochfrequenz-Verarbeitung und Demodulation).
  • Wenn das Kontrollsystem PLC erkennt, dass die Betriebsbedingungen geeignet sind, werden die Signale der Beschleunigungssensoren aufgenommen: Eine Messung für die Hochfrequenzverarbeitung HF, eine für die Niederfrequenzverarbeitung BF und die letzte Messung zur digitalen Filterung FD oder Demodulierung. Wie vorher schon angedeutet wurde, werden für jede der drei Messungen folgendes berechnet: Spektren, gesamt Effektivwert (RMS), Crest-Factor und Effektivwert einzelner Frequenzbänder, und für jede der drei Messungen wird im Überwachungs- und Verarbeitungsgerät SMP der Level- und Tendenzalarmalgorithmus ausgeführt. Die entsprechenden Spektralanalysen könnten dann auf dem Computer SP (befindlich in der Nebenstation SP), auf welchen eine Expertensoftware installiert ist, ausgeführt werden.

Claims (12)

  1. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät (SMP) für eine Windenergieanlage (Ai), welche über ein Kontrollsystem (PLC) verfügt; besagtes Gerät beinhaltet: – Möglichkeiten zur Verbindung mit besagtem Kontrollsystem (PLC) der Windanlage, und – Möglichkeiten zur Verbindung mit einer Gruppe von Beschleunigungssensoren (Si), welche in vorgefertigten Komponenten (Ei, Mi, Gi) der Windanlage platziert sind, – Möglichkeiten zur Verarbeitung der abgetasteten Signale der Beschleunigungssensoren um einen Satz von Gesamtkennwerten zu bestimmen, welche von den aufgenommenen Signalen abhängen. – Möglichkeiten Alarme zu erzeugen, welche mit Fehlfunktionen oder Ausfällen von mechanischen Komponenten der Windenergieanlage zusammenhängen, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Überwachungs- und Verarbeitungsgerät so konfiguriert ist, dass es selbstständig mit dem Messen von Daten beginnt, wenn vorbestimmte Betriebskennwerte, welche von dem Kontrollsystem der Windanlage geliefert werden, innerhalb vorbestimmter Arbeitsbereiche liegen, besagte Messungen dauern länger als das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nachrichten vom Kontrollsystem (PLC), und besagtes Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist so konfiguriert, dass es die Messungen dann auch beendet, wenn die beschriebenen Betriebskennwerte, welche die Messungen ausgelöst haben, während der gesamten Messungen nicht schwanken und innerhalb, im Gerät eingestellter, oberer und unterer Grenzen bleiben, diese oberen und unteren Grenzen sind die zweiten Parameterbereiche die sich im Bereich der erstgenannten Betriebskennwerte befinden, und wobei die gemessenen Signale verworfen werden, falls eine der besagten Betriebskennwerte während der Messungen über den Bereich der oberen und unteren Grenzen hinausläuft.
  2. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Betriebskennwerte der Windanlage (Ai) aus Ausgangsleistung der Windanlage, Umdrehungen pro Minute des Generators (Gi) und die Aktivität des Windnachführmechanismus bestehen.
  3. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten vorbestimmten Bereiche der vorbestimmten Betriebskennwerte von den Nennwerten der Windanlage (Ai) abhängen.
  4. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten oberen und unteren Grenzen jedes Betriebskennwertes durch einen prozentualen Anteil des Anfangswertes dieses Kennwertes gegeben ist.
  5. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Signale der Beschleunigungssensoren aus drei aufeinanderfolgenden Messungen besteht: eine für die Hochfrequenzverarbeitung (HF), eine für Niederfrequenzverarbeitung (BF) und eine zur digitalen Filterung (FD).
  6. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Verarbeitungsmöglichkeiten folgendes umfassen: – Möglichkeiten das Signal aufzubereiten, – Möglichkeiten um einen Satz von Gesamtwerten zu berechnen, – Möglichkeiten einen Levelalarmalgorithmus auszuführen; und – Möglichkeiten einen Tendenzalarmalgorithmus auszuführen.
  7. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter für die Alarmerkennungsalgorithmen ebenso wie die Definition der Maximalfrequenzen, der Frequenzbänder und anderer Werte im Überwachungs- und Verarbeitungsgerät konfiguriert werden können.
  8. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es über Möglichkeiten zur Speicherung der Daten, die vom Gerät aufgenommen oder erzeugt werden, verfügt.
  9. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Gerät gespeicherten Informationen Spektren, Gesamtwerte, Alarme, Betriebskennwerte der Anlage, komplette Konfiguration des Gerätes, die gesamten Kennwerte und die Alarmverläufe, umfassen.
  10. Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät entsprechend einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte vorgefertigte Komponenten der Windanlage die Hauptachse (Ei), das Übersetzungsgetriebe (Mi) und den Generator (Gi) umfassen.
  11. Ein prädikatives Verwaltungssystem für Windparks, welches eine Gruppe von Windenergieanlagen (Ai), ein Kommunikationsnetzwerk (RS) und ein Überwachungs- und Kontrollsystem (ST) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das prädikative Verwaltungssystem beinhaltet: – Ein Überwachungs- und Verarbeitungsgerät (SMP) entsprechend einem der vorherigen Ansprüche, besagtes Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist mit dem Kontrollsystem (PLC) der Windanlage (Ai) verbunden, und das Überwachungs- und Verarbeitungsgerät ist so konfiguriert, dass es Alarme durch das Kontrollsystem der Windanlage an das Überwachungs- und Kontrollsystem sendet.
  12. Ein prädikatives Verwaltungssystem entsprechend Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es über Mittel zur Spektral- und Vibrationsanalyse (SP) verfügt, um die Informationen, die vom Überwachungs- und Verarbeitungsgerät (SMP) übermittelt werden zu untersuchen.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046156A1 (de) * 2008-09-06 2010-03-11 DeWind, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Nevada), Irvine Verfahren zur diagnostischen Überwachung
DE102008049530A1 (de) * 2008-09-29 2010-04-01 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren zum Überwachen einer Triebstrangkomponente einer Windenergieanlage
DE102009008891A1 (de) 2009-02-14 2010-08-19 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Windenergieanlage
CN102808740A (zh) * 2011-05-30 2012-12-05 三一电气有限责任公司 一种风电机组故障的检修方法、设备及系统
DE102011112627A1 (de) 2011-09-06 2013-03-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder zum Betrieb wenigstens einer Windenergieanlage sowie entsprechende Anordnung
DE102011056093B3 (de) * 2011-12-06 2013-04-11 Kenersys Gmbh Verfahren und System zur Überwachung eines Getriebes einer Windenergieanlage und entsprechende Windenergieanlage
DE102012205214A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Suzlon Energy Gmbh Windturbine mit einer Überwachungsvorrichtung
US9026258B2 (en) 2008-08-23 2015-05-05 Dewind Co. Method for controlling a wind farm
EP2169221B1 (de) 2008-09-25 2015-07-15 Senvion SE Verfahren zum Überwachen eines Getriebes einer Windenergieanlage
US11300106B2 (en) 2018-07-18 2022-04-12 Poseidon Systems, LLC System and method for utilizing wear debris sensor to reduce damage and extend remaining useful life of gearboxes

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2299347B1 (es) * 2006-05-08 2009-04-01 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Procedimiento de captura masiva de datos operacionales de un aerogenerador.
BRPI0715737A2 (pt) 2006-09-01 2013-05-07 Vestas Wind Sys As sistema de pelo menos duas turbinas eàlicas distribuÍdas, turbina eàlica compreendendo pelo menos um ponto de interseÇço uso da prioridade, e acionador de dispositivo de um ponto de interseÇço de uma turbina eàlica em uma rede de comunicaÇço de dados
MX2009001796A (es) 2006-09-01 2009-04-06 Vestas Wind Sys As Sistema y metodo para controlar una turbina eolica en una central de energia eólica.
US10254270B2 (en) 2006-11-16 2019-04-09 General Electric Company Sensing system and method
DE102007027849A1 (de) 2007-06-13 2008-12-18 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DK179081B1 (da) * 2007-06-25 2017-10-16 Siemens Wind Power As Overvågning af en vindmølles vingefrekvenser
US7895018B2 (en) * 2007-08-10 2011-02-22 General Electric Company Event monitoring via combination of signals
EP2072975A1 (de) 2007-12-19 2009-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur vibrationsbasierten, automatischen überwachung des zustands einer windkraftanlage
US8230266B2 (en) * 2008-06-03 2012-07-24 General Electric Company System and method for trip event data acquisition and wind turbine incorporating same
CN102119270B (zh) * 2008-07-11 2013-08-28 维斯塔斯风力系统集团公司 用于监测风力涡轮机群的恢复因数的系统
ES2383562T3 (es) 2008-10-01 2012-06-22 Siemens Aktiengesellschaft Método y sistema de monitorización de estado de turbina eólica
CN102089519B (zh) * 2008-10-09 2013-06-19 三菱重工业株式会社 海上风力发电装置及海上风力发电场
US20110313726A1 (en) * 2009-03-05 2011-12-22 Honeywell International Inc. Condition-based maintenance system for wind turbines
US10031492B2 (en) * 2009-04-30 2018-07-24 Vestas Wind Systems A/S Network in wind turbine
US8707193B2 (en) * 2009-05-15 2014-04-22 Incheck Technologies, Inc. Remote monitoring system and method
EP2264314B1 (de) * 2009-05-25 2016-05-25 Vestas Wind Systems A/S Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs einer Windturbine
EP2284392B2 (de) * 2009-06-03 2019-09-25 Vestas Wind Systems A/S Windkraftanlage, Windkraftanlagensteuerung und Verfahren zur Steuerung einer Windkraftanlage
ES2562253T3 (es) * 2009-06-24 2016-03-03 Vestas Wind Systems A/S Un procedimiento y un sistema para controlar el funcionamiento de una turbina eólica
DK176915B1 (en) * 2009-08-25 2010-05-03 Vestas Wind Sys As Method and system for adjusting the alarm level of a component of a wind turbine.
US8162788B2 (en) * 2009-08-27 2012-04-24 General Electric Company System, device and method for wind turbine control based on operating profiles
US7895016B2 (en) * 2009-08-31 2011-02-22 General Electric Company System and method for wind turbine health management
EP2502174B1 (de) 2009-11-16 2018-06-13 Simmonds Precision Products, Inc. Datenerfassungssystem für bedingungsbasierte pflege
US8352092B2 (en) * 2009-11-17 2013-01-08 International Business Machines Corporation Method and system for workload balancing to assist in power grid load management
US20110153096A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Sujan Kumar Pal Method and system for monitoring operation of a wind farm
US7939956B1 (en) * 2010-04-09 2011-05-10 General Electric Company Torsional protection system and method for wind turbine
AT12932U1 (de) * 2010-04-23 2013-02-15 Bachmann Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betrieb von windpark-verbundnetzen mit verbessertem daten-übertragungsprotokoll
WO2011143531A2 (en) * 2010-05-13 2011-11-17 University Of Cincinnati Turbine-to-turbine prognostics technique for wind farms
US8924162B2 (en) 2010-05-13 2014-12-30 University Of Cincinnati Turbine-to-turbine prognostics technique for wind farms
BRPI1004895A2 (pt) * 2010-05-28 2017-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd aparelho e método de monitoramento e controle e usina de energia eólica equipada com os mesmos.
CN103140672B (zh) * 2010-06-28 2016-04-20 维斯塔斯风力系统有限公司 在风力发电厂中执行状况监测的方法
US20120041716A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Christopher Higginbotham Method and system for maintenance optimization
US8043054B2 (en) * 2010-08-25 2011-10-25 General Electric Company Method and system for monitoring wind turbine
US8141416B2 (en) * 2010-09-30 2012-03-27 General Electric Company Systems and methods for identifying wind turbine performance inefficiency
US8560106B2 (en) * 2010-11-30 2013-10-15 Applied Materials, Inc. Predictive maintenance for third party support equipment
EP2472103B1 (de) * 2010-12-28 2015-04-22 Vestas Wind Systems A/S Windturbinenwartungssystem und Verfahren zur Wartung darin
ES2642670T3 (es) * 2011-01-20 2017-11-17 Vestas Wind Systems A/S Un método para supervisión de diagnóstico de un sistema de generador de turbina eólica
GB201110003D0 (en) * 2011-06-14 2011-07-27 Romax Technology Ltd Identifying wind turbines for maintenance
US8994359B2 (en) 2011-08-29 2015-03-31 General Electric Company Fault detection based on current signature analysis for a generator
US8326577B2 (en) * 2011-09-20 2012-12-04 General Electric Company System and method for predicting wind turbine component failures
CN102392784A (zh) * 2011-09-22 2012-03-28 苏州能健电气有限公司 变桨系统的plc控制系统
CN102434388B (zh) * 2011-11-17 2013-11-20 高丙团 风力发电机组健康状态在线监测装置及其监测方法
US9606518B2 (en) 2011-12-28 2017-03-28 General Electric Company Control system and method of predicting wind turbine power generation
JP2013170566A (ja) * 2012-02-23 2013-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置の監視方法及びシステム
CN102748214B (zh) * 2012-07-10 2014-09-03 国电联合动力技术有限公司 耦合于控制系统的风电机组状态监测与故障诊断系统
DE102012221498A1 (de) 2012-11-23 2014-05-28 Wobben Properties Gmbh Übergabestation zur Einspeisung elektrischer Energie, sowie Windenergieanlagenpark mit solcher Übergabestation
WO2015058209A1 (en) 2013-10-18 2015-04-23 Tramontane Technologies, Inc. Amplified optical circuit
CN103529825B (zh) * 2013-10-23 2015-12-09 上海白丁电子科技有限公司 一种自动分析和诊断设备故障的方法
DE102014207612A1 (de) * 2014-04-23 2015-10-29 Senvion Gmbh Windenergieanlagen-Diagnosevorrichtung für Generatorkomponenten
ES2613902B1 (es) * 2015-11-26 2018-03-14 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Método y sistemas de monitorización en tiempo real del estado del aislamiento de los devanados de generadores eólicos
CN105351153B (zh) * 2015-12-18 2018-07-10 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 风电机组变桨控制器的性能评估方法
CN108150361B (zh) * 2016-12-05 2019-07-23 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组机舱振动的监测方法和装置
CN110139983B (zh) * 2016-12-30 2020-12-01 远景能源（江苏）有限公司 实证评估风力涡轮机发电机运行的方法和系统
JP6503419B2 (ja) 2017-07-07 2019-04-17 三菱重工業株式会社 風力発電施設のデータ収集システム及びデータ収集方法並びに風力発電施設
EP3740670A4 (de) * 2018-01-18 2021-09-22 ABB Schweiz AG Verfahren, vorrichtung und system zur windumrichterverwaltung
KR102143757B1 (ko) 2019-05-07 2020-08-12 오토시맨틱스 주식회사 딥러닝을 포함한 인공지능을 적용시킨 풍력 발전장치
CN111158848A (zh) * 2019-12-05 2020-05-15 深圳市智象科技有限公司 基于ai技术的运维监控、分析处理平台
US11428212B2 (en) 2020-02-11 2022-08-30 Inventus Holdings, Llc Wind turbine drivetrain wear detection using azimuth variation clustering

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983001490A1 (en) * 1981-10-13 1983-04-28 Werner, Per-Axel Safety device for windmills
DK58998A (da) * 1998-04-30 1999-10-31 Lm Glasfiber As Vindmølle
DE10113038C2 (de) 2001-03-17 2003-04-10 Aloys Wobben Turmschwingungsüberwachung
DE10113039B4 (de) 2001-03-17 2017-12-07 Aloys Wobben Windenergieanlage
US7160083B2 (en) * 2003-02-03 2007-01-09 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine rotor load control

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9026258B2 (en) 2008-08-23 2015-05-05 Dewind Co. Method for controlling a wind farm
DE102008046156A1 (de) * 2008-09-06 2010-03-11 DeWind, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Nevada), Irvine Verfahren zur diagnostischen Überwachung
EP2169221B1 (de) 2008-09-25 2015-07-15 Senvion SE Verfahren zum Überwachen eines Getriebes einer Windenergieanlage
DE102008049530A1 (de) * 2008-09-29 2010-04-01 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren zum Überwachen einer Triebstrangkomponente einer Windenergieanlage
DE102009008891A1 (de) 2009-02-14 2010-08-19 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Windenergieanlage
CN102808740A (zh) * 2011-05-30 2012-12-05 三一电气有限责任公司 一种风电机组故障的检修方法、设备及系统
DE102011112627A1 (de) 2011-09-06 2013-03-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder zum Betrieb wenigstens einer Windenergieanlage sowie entsprechende Anordnung
DE102011056093B3 (de) * 2011-12-06 2013-04-11 Kenersys Gmbh Verfahren und System zur Überwachung eines Getriebes einer Windenergieanlage und entsprechende Windenergieanlage
DE102012205214A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Suzlon Energy Gmbh Windturbine mit einer Überwachungsvorrichtung
US11300106B2 (en) 2018-07-18 2022-04-12 Poseidon Systems, LLC System and method for utilizing wear debris sensor to reduce damage and extend remaining useful life of gearboxes

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