DK177602B1 - Overvågning af driften af et vindenergianlæg - Google Patents

Overvågning af driften af et vindenergianlæg Download PDF

Info

Publication number
DK177602B1
DK177602B1 DKPA200400053A DKPA200400053A DK177602B1 DK 177602 B1 DK177602 B1 DK 177602B1 DK PA200400053 A DKPA200400053 A DK PA200400053A DK PA200400053 A DKPA200400053 A DK PA200400053A DK 177602 B1 DK177602 B1 DK 177602B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
blade
wind power
power plant
predefined
point
Prior art date
Application number
DKPA200400053A
Other languages
English (en)
Inventor
Casper Kildegaard
Original Assignee
Lm Wind Power As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DKPA200400053A priority Critical patent/DK177602B1/da
Application filed by Lm Wind Power As filed Critical Lm Wind Power As
Priority to ES05700553.0T priority patent/ES2686069T3/es
Priority to PCT/DK2005/000001 priority patent/WO2005068834A1/en
Priority to CNB2005800024382A priority patent/CN100392238C/zh
Priority to DK12185033.3T priority patent/DK2626553T3/da
Priority to US10/586,090 priority patent/US7883316B2/en
Priority to TR2018/10342T priority patent/TR201810342T4/tr
Priority to PL05700553T priority patent/PL1706638T3/pl
Priority to EP05700553.0A priority patent/EP1706638B1/en
Priority to DK05700553.0T priority patent/DK1706638T3/da
Priority to EP12185033.3A priority patent/EP2626553B1/en
Publication of DK200400053A publication Critical patent/DK200400053A/da
Application granted granted Critical
Publication of DK177602B1 publication Critical patent/DK177602B1/da

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04Automatic control; Regulation
    • F03D7/042Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/10Purpose of the control system
    • F05B2270/20Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/33Proximity of blade to tower
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/331Mechanical loads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/80Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/80Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/821Displacement measuring means, e.g. inductive
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

Opfindelsen angår en metode til at overvågning af driften at et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata. Nye aspekter ved metoden ifølge opfindelsen omfatter, at der i på forhånd definerede punkter på vingen er placeret positionsangivere, som kan anvendes i et positioneringssystem til identificering af positionsangivernes position, og at positionen af positionsangiverne og dermed positionen af de på forhånd definerede punkter fastlægges og opsamles som en de! af nævnte vingerelaterede driftsdata.

Description

i DK 177602 B1
Overvågning af driften af et vindenergianlæg
Opfindelsen angår en metode til overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata.
5 Opfindelsen angår desuden et system til overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata. Opfindelsen angår yderligere en vinge til et vindenergianlæg, hvor vingen er tilpasset overvågning af driften af vindenergianlægget, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata.
10
For at optimere driften af et vindenergianlæg både med hensyn til at maksimere den leverede energi, foregribe eventuelle defekter og forlænge vindenergianlæggets levetid overvåges vindenergianlægget ved at opsamle driftsdata. Driftsdata kan omfatte svingninger i vingerne, tøjning i vingerne, 15 vindhastighed, vindretning, vingens pitch vinkel, vingernes omdrejningshastighed, etc. Vindenergianlægget omfatter måleenheder til at måle egenskaber for vindenergianlægget under drift, og på baggrund af disse egenskaber kan nævnte driftsdata efterfølgende udledes.
2 0 I det følgende er der eksempler på måleenheder til at måle egenskaber i vingen, der kan bruges til at bestemme belastninger i vingen ved at bestemme tøjninger i vingen.
Strain gauges monteres på vingen for derved at kunne overvåge, hvor store 2 5 tøjninger der finder sted på den pågældende lokation. Disse strain gauges er via ledninger tilsluttet elektrisk måleudstyr, hvor de målte data kan behandles. Strain gauges har dog den ulempe, at de udmattes og nedbrydes ved tøjninger af en vis størrelse og/eller ved et vist antal bevægelser.
30 En anden kendt form for måleenheder til bestemmelse af tøjning er angivet i WO 99/57435, hvor et udtryk for tøjninger, nemlig vibrationer i en vinge til et vindenergianlæg, måles ved hjælp af et eller flere accelerometre, som place- DK 177602 B1 2 res i vingens indre. Disse accelerometre måler vibrationer i vingen, og ved vibrationer over en forudbestemt størrelse kan vindenergianlægget stoppes, eller en regulering af vingernes indstilling kan finde sted.
5 Denne form for måling af deformation eller udbøjning er ikke altid tilstrækkelig, da der ikke kan skelnes præcist nok mellem de målte vibrationer, da en del af disse stammer fra svingninger i selve vingen og i vindenergianlæggets tårn. Da der er et ønske om at overvåge vingen under drift, er det nødvendigt at kunne måle den aktuelle belastning på vingen i form af præcise tøj-10 nings- og deformationsmålinger.
Fra WO 03/029750 kendes en metode til måling af udbøjning i eksempelvis en vinge til et vindenergianlæg. Denne metode er meget mekanisk simpel og udgøres af et stangemne, som er fæstnet til vingens indre i den ene ende.
15 Ved udbøjning af vingen sker der en flytning af det nævnte stangemnes frie ende. Denne flytning måles og omsættes til en given værdi for vingens udbøjning. Denne metode til måling af udbøjning af vingen er dog følsom overfor temperaturforskelle eller forskellige temperaturudvidelseskoefficienter mellem stangemne og vinge.
20 WO 2002/02936 beskriver en metode for præcist at bestemme vinklen på en vinge. Afstanden mellem vingen og tårnet i vindenergianlægget er bestemt, hvor den opnåede information er udarbejdet af en computer, og vinklen mellem vingen og afstandsmåleren er bestemt ud fra de gemte værdier.
25 DE 296 092 42 beskriver et måleapparat til undersøgelse og måling af tårn og vinge i vindmøller, hvor en afstandssensor opsamler information for at udregne elevationsvinkel, azimut vinkel og afstanden ved at måle på vindmøllens vinge og tårn under rotation.
Det er således et formål med opfindelsen at finde frem til en metode til at opsamle driftsdata, hvorved vindenergianlæggets drift kan forbedres yderli- 30 3 DK 177602 B1 gere. Samtidig er det et formål at finde frem til en metode til at bestemme belastninger i en vinge, hvor ovennævnte problemer løses.
Det nye ved en metode ifølge opfindelsen er, at der i mindst et på forhånd 5 defineret punkt på vingen er placeret en positionsangiver, som kan anvendes i et positioneringssystem til identificering af positionsangiverens position, og at positionen af positionsangiveren, og dermed positionen af det på forhånd definerede punkt, fastlægges og opsamles som en del af nævnte vingerelaterede driftsdata. Ved at identificere positionen af specifikke vel-10 kendte punkter på en vinge under drift og opsamle disse positioner har man yderligere parametre, som kan anvendes til at overvåge og optimere driften af vindenergianlægget.
I en udførelsesform anvendes positionen af det mindst ene på forhånd defi-15 nerede punkt i en styrings og reguleringsalgoritme til styring af vindenergianlægget. Ved at anvende positionerne i en styrings og reguleringsalgoritme får man et større kendskab til driften, og dermed kan der eksempelvis anvendes algoritmer, der tager for højde for flere driftsfaktorer og derved styrer vindenergianlægget på en måde, der forbedrer effekten leveret fra vindener- 2 0 gianlægget.
I en specifik udførelsesform anvendes positionen af det mindst ene på forhånd definerede punkt til fastlæggelse af materialebelastninger i vingen ved at bestemme udbøjningen af vingen, hvor metoden omfatter følgende trin: 25 - Sammenligne den opsamlede position af det på forhånd definerede punkt med en på forhånd defineret referenceposition af punktet, - på baggrund af sammenligningen mellem den opsamlede position og 3 0 referencepositionen fastlægge udbøjningen og dermed materialebe lastningen ud fra afvigelser mellem den opsamlede position og referencepositionen.
4 DK 177602 B1
Referencepositioner kan være et sæt data, der beskriver punkternes forventede individuelle position. Alternativt kan det være data, der beskriver punkternes forventede relative indbyrdes position.
5
De opsamlede positioner kan anvendes til at bestemme udbøjningen og herunder deformationer af vingen. Anvender man positionerne på denne måde, opnår man et holdbart system uden bevægelige dele, som ret præcist kan bestemme udbøjning og deformation af vingen, hvor målinger udføres tråd-10 løst i forhold til et eller flere fikspunkter.
Endvidere kan man på denne måde regulere den enkelte vinges indstilling i henhold til de aktuelle driftsforhold. Der er med nutidens vinger med længder over 50 meter, og med fremtidens vinger med længder op til 75 meter 15 eller endda over 100 meter, et stigende behov for at kunne foretage individuelle reguleringer af vingernes indstilling, idet der kan være stor forskel på vingernes belastning over en rotoromdrejning. Eksempelvis vil der typisk være en højere vindhastighed i den øverst del af rotorplanet, end der er i den nederste del. Endvidere kan rotorplanet påvirkes uensartet af vindstød.
2 0 Ved individuel regulering af eksempelvis vingernes pitchvinkel kan rotorens belastning på eksempelvis hovedakslen holdes på et regelmæssigt niveau og med en jævn belastning.
I en udførelsesform er den mindst ene på forhånd definerede referenceposi- 2 5 tion fastlagte og opsamlede positioner af det på forhånd definerede punkt, når vindenergianlægget er i drift i en situation som betragtes som værende en referencesituation. Eksempelvis kunne en referencesituation for drift af vindenergianlægget være en situation, hvor der er specifikke vindforhold svarende til, hvad der kan betragtes som en gennemsnitsvind, og man kan 3 0 opsamle referencepositioner under disse forhold. Et alternativ er, at man får vingerne til at rotere på vindenergianlægget, når der er vindstille, og belastningen af vingerne er minimal.
5 DK 177602 B1 I en udførelsesform omfatter positioneringssystemet en eller flere fikspunkter, hvor fikspunkternes position er kendt, og hvor positionen af det mindst ene på vingen på forhånd definerede punkt fastlægges ved anvendelse af 5 afstanden fra fikspunkterne til positionsangiveren placeret i det på forhånd definerede punkter. Ved at anvende afstande kan man let regne sig frem til positionerne af punkterne. Afstandsmåling er mere og mere udbredt og kan eksempelvis være baseret på IR lys eller på radio signaler, hvor udbredelsestiden af IR lyset eller radio signalerne anvendes til at bestemme en af-10 stand mellem fikspunkterne og positionsangiverne. Fikspunkterne kunne eksempelvis være en GPS satellit.
I en udførelsesform omfatter fastlæggelsen af positionen af det mindst ene på vingen på forhånd definerede punkt yderligere anvendelse af vindenergi-15 anlæggets position. Afhængig af den ønskede præcision af positionsbestemmelsen kan man minimere antallet af anvendte GPS satellitter og i stedet kombinere de målte satellitafstande med viden omkring vindenergianlæggets position og dermed punktets fysisk mulige bevægelsesbane. Dette minimerer mængden af afstandsmålinger, der skal foretages mellem fiks-2 0 punkterne og positionsangiverne, og dermed kan positionen hurtigere fastlægges, samtidig med at positionsangiveren og fikspunktets strømforbrug mindskes.
Opfindelsen angår desuden et system til overvågning af driften af et vind- 2 5 energianlæg, hvor systemet omfatter midler til opsamling af vingerelaterede driftsdata. Det nye ved systemet er, at der i mindst et på forhånd defineret punkt på vingen er placeret en positionsangiver, hvor positionsangiveren kan anvendes i et positioneringssystem til identificering af positionsangiverens position, og midler til opsamling af vingerelaterede driftsdata omfatter 3 0 midler til opsamling af positionen af positionsangiveren og dermed positio nen af det på forhånd definerede punkt.
6 DK 177602 B1 I en udførelsesform omfatter systemet et eller flere fikspunkter, hvor fikspunkternes position er kendt, og hvor positionen af det mindst ene på vingen på forhånd definerede punkt fastlægges ved anvendelse af afstanden fra fikspunkterne til positionsangiveren placeret i det på forhånd definerede 5 punkt.
I en særlig udførelsesform anvendes positionssystemet GPS, hvor positionsangiverne er en GPS modtager. Ved at anvende dette allerede kendte positionssystem kan man forholdsvist let opbygge systemet ved at placere 10 GPS modtagere i de på forhånd definerede punkter på vingen, hvor GPS modtagerne er modificeret til at fastlægge deres position og sende denne videre til en computer eksempelvis placeret i vindenergianlægget.
Opfindelsen angår desuden en vinge til et vindenergianlæg, hvor vingen mu-15 liggør overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata. Det nye ved vingen er, at der i mindst et på forhånd defineret punkt på vingen er placeret en positionsangiver, som kan anvendes i et positioneringssystem til identificering af positionsangiverens position, og at positionen af positionsangiveren og dermed 2 0 positionen af det på forhånd definerede punkt fastlægges og opsamles som en del af nævnte vingerelaterede driftsdata.
I en udførelsesform er positionssystemet GPS og positionsangiverne er GPS modtagere.
25 I det følgende beskrives opfindelsen nærmere ved hjælp af figurer, som angiver eksempler på udførelser af opfindelsen:
Fig. 1A viser en vinge til et vindenergianlæg, hvor der i på forhånd defi-30 nerede punkter er placeret midler til identificering af punkternes position, 7 DK 177602 B1
Fig. 1B viser en alternativ udførelsesform af en vinge til et vindenergianlæg,
Fig. 2 viser en computer placeret i huset på et vindenergianlæg, 5
Fig. 3 viser et system til overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af positionen af på forhånd definerede punkter på vingen, 10 Fig. 4 viser en anden udførelsesform af et system til overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af positionen af på forhånd definerede punkter på vingen, 15 Fig. 5 viser et flowdiagram, hvor de opsamlede positioner anvendes til at fastlægge belastningen af en vinge på baggrund af vingens udbøjning.
På figur 1A vises en vinge 101 til et vindenergianlæg, der er tilpasset over-2 0 vågning af driften ifølge opfindelsen. På vingen 101 er der på på forhånd definerede positioner placeret positionsangivere 103, 105, 107, 109 og 111, som kan anvendes i et positionsdetekteringssystem til identificering af deres position og dermed positionen af de på forhånd definerede punkter. Positionsangiverne kan eksempelvis være GPS receiver eller tilsvarende, hvilket 2 5 beskrives nærmere i forbindelse med figur 3 og figur 4.
Ved at identificere positionen af specifikke velkendte punkter på en vinge under drift og opsamle disse positioner har man yderligere en parameter, som kan anvendes til at optimere driften af vindenergianlægget. Med kend-30 skab til punkternes position under drift kan man eksempelvis ud fra ændringer i deres relative indbyrdes position bestemme bøjningen af vingen. Der- 8 DK 177602 B1 udover kan man meget præcist finde frem til hastigheden af en vinge i et af de velkendte punkter.
Antallet af punkter, hvor positionen skal identificeres, afhænger af, hvilken 5 driftsegenskab man ønsker at overvåge og eventuelt optimere. Derudover har valget af punkternes indbyrdes placering også betydning for, hvilken driftsegenskab man ønsker at overvåge og optimere.
På fig. 1B vises en alternativ udførelsesform af en vinge til et vindenergian-10 læg; her er punkterne 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135, 137 placeret langs kanterne på vingen. Denne placering er specielt optimeret til fastlæggelse af torsionsvridninger af vingen.
På figur 2 vises en computer 201 placeret i huset på et vindenergianlæg 15 203. Computeren 201 anvendes til at opsamle driftsdata via forbindelser til diverse transducere placeret på vindenergianlægget. Derudover kan computeren være udstyret med software til at optimere driften af vindenergianlægget ved at anvende de opsamlede data til at styre vindenergianlægget herunder pitche vingerne, dreje hovedet på vindenergianlægget, osv. I nærvæ-20 rende opfindelse kan computeren modtage og opsamle information omkring de enkeltes positionsangiveres position. Denne information kan eksempelvis modtages via en trådløs kommunikationsforbindelse til de enkelte positionsangivere eller fra andre dele af positioneringssystemet.
25 På figur 3 vises et system til overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af positionen af på forhånd definerede punkter på vingen. Positionen af positionsangiverne identificeret i et positioneringssystem er baseret på GPS, hvor positionsangiverne er GPS modtagere, som anvender fikspunkter i form af GPS satellitter 301,303, 305 3 0 til at bestemme deres position. På figuren illustreres positionsbestemmelsen af et punkt 300 på vingen, hvor der i nævnte punkt er placeret en GPS modtager. Afstanden 307, 309, 311 mellem modtageren i punktet 300 og satellit- 9 DK 177602 B1 terne 301,303, 305 fastlægges, og på baggrund af disse afstande 307, 309, 311 kan punktets position beregnes ved anvendelse af triangulation. Enhederne kan i en udførelsesform være standard GPS modtagere og kan enten selv foretage positionsberegningen, eller alternativt kan GPS modtagerne 5 simplificeres yderligere, ved at de sender de målte afstande videre til computeren 201 i vindenergianlægget, som så foretager beregningen. Dette kan være en fordel for at minimere GPS modtagerens strømforbrug.
Positionsberegningen, som er kendt i GPS, er baseret på, at man i princippet 10 afgrænser de punkter, som har den målte afstand til de enkelte GPS satellitter. Har man således kun en GPS satellit 301, er punkter med den målte afstand afgrænset til punkter i en kugle rundt om GPS satellitten. Kombinerer man to GPS satellitter 301 og 303, opnår man to kugler, og de punkter, som samtidig har de målte afstande til begge de to GPS satellitter, er afgrænset 15 til kuglernes fællesmængde i form af punkterne på en cirkel. Anvender man yderligere en GPS satellit 305, er punkterne afgrænset til at være en fællesmængde af tre kugler, hvilket er to punkter. For at være helt sikker på hvilke af de to punkter, der er det rigtige, kan der anvendes en tjerde satellit, alternativt vil man med kendskab til vindenergianlæggets geografiske place-2 0 ring kunne udelukke det ene punkt, hvorefter positionen af GPS modtageren er fundet. Afhængig af den ønskede præcision af positionsbestemmelsen kan man minimere antallet af anvendte GPS satellitter og i stedet kombinere de målte satellitafstande med viden omkring vindenergianlæggets position og dermed punktets fysisk mulige bevægelsesbane. Dette minimerer mæng-2 5 den af afstandsmålinger, der skal foretages mellem GPS satellitterne og GPS modtageren, og dermed kan positionen hurtigere fastlægges, samtidig med at GPS modtagerens strømforbrug mindskes.
Afstandene mellem de enkelte GPS satellitter og GPS modtagerne bestem-30 mes ved, at GPS satellitterne transmitterer radiosignaler med en given bølgelængde og afsendelsestidspunkt. Disse transmitterede signaler modtages 10 DK 177602 B1 af GPS modtagerne, og med kendskab til afsendelsestidspunkt og radiosignalets hastighed kan afstanden bestemmes.
Præcisionen af afstandsbestemmelsen kan yderligere forbedres ved at pla-5 cere en reference GPS modtager på en kendt position, og målingen af positionen af reference GPS basestationen i kombination med målingen beskrevet ovenfor anvendes til at tage højde for usikkerhed og dermed give en mere præcis måling. Reference GPS modtageren kan eventuelt placeres i fundamentet på tårnet af vindenergianlægget for at sikre et referencepunkt, der 10 er konstant i forhold til vingerne.
En GPS modtager, der kunne anvendes som identifikationsmiddel, kunne være baseret på en GPS modtager Paradigm processor fra TOPCON, som anvendes i Topcon’s GPS+ receivere. Disse processorer har et lavt strøm-15 forbrug og er samtidig hurtige til positionsbestemmelse.
På figur 4 vises en anden udførelsesform af et system til overvågning af driften af et vindenergianlæg 407, hvor overvågningen omfatter opsamling af positionen af på forhånd definerede punkter på vingen. Her anvendes et po-2 o sitioneringssystem, som fungerer efter samme princip som GPS, men som er baseret på lokale målinger. I stedet for at anvende GPS satellitter som fikspunkter og måle afstanden til disse, er der placeret nogle fikspunkter i form af transmittere på faste positioner 401,403, 405 i og/eller omkring vindenergianlægget 407. På figur 4 er der placeret 3 transmittere, hvor den ene 2 5 transmitter er placeret på en position 401 i vindenergianlægget 407, og hvor to andre transmittere er placeret på positioner 403 og 405 i andre omkringliggende vindenergianlæg 409, 411.
Afstanden til punktet 413, hvori der er placeret en modtager, kan bestemmes 30 ved at transmittere radiosignaler fra transmitterne til modtageren. De transmitterede signaler modtages af modtageren, og med kendskab til afsendel- 11 DK 177602 B1 sestidspunkt (eksempelvis angivet i radiosignalet), radiosignalets hastighed og transmitterens position kan afstanden bestemmes.
På baggrund af de bestemte afstande kan positionen af punktet 413 fast-5 lægges ved anvendelse af positionsberegninger svarende til de beregninger, der foretages i GPS som beskrevet i forbindelse med figur 3. Da der i denne version af positioneringssystemet anvendes fast placerede transmittere, vil man kunne opnå en præcis positionsdetektering.
ίο I beskrivelsen af figur 3 og figur 4 er der beskrevet positionsangivere i form af radiosignalmodtagere, der er placeret i på forhånd definerede punkter på vingen. For at minimere risikoen for lynnedslag i vingen, ønsker man at undgå at forsyne modtagerne via en forsyningsledning fra møllehuset. En mulighed for at forsyne modtagerne kunne være at anvende optiske fibre i vingen, 15 hvor der transmitteres lys gennem det optiske fiber, og energien opsamles ved modtageren og anvendes til at forsyne modtageren. En anden mulighed kunne være at anvende et selvopladeligt batteri, der udnytter vingens bevægelse til at opsamle energi.
2 o Ovenfor er der givet eksempler på, hvordan positionen af på forhånd definerede punkter på en vinge kan fastlægges og opsamles ved at placere positionsangivere, der anvendes i et positioneringssystem til fastlæggelse af positionsangivernes position, som efterfølgende opsamles af eksempelvis en computer i vindenergianlægget. I det følgende vil der blive givet et eksempel 25 på anvendelse af de opsamlede positioner.
På figur 5 vises et eksempel på anvendelse af de opsamlede positioner, hvor de opsamlede positioner anvendes til at fastlægge belastningen af en vinge på baggrund af vingens udbøjning. Er det eksempelvis computeren i 30 vindenergianlægget, der anvendes til at opsamle positioner, kunne det også være denne, der er udstyret med software, der implementerer en algoritme til på baggrund af de opsamlede positioner at finde frem til udbøjninger. Et ek- 12 DK 177602 B1 sempel på en sådan algoritme er illustreret i figur 5, hvor 501 er de data, som er opsamlet fra positioneringssystemet. Disse data kan enten være positioner afsendt fra positioneringssystemet enten fra modtagerne placeret på vingen eller fra radiosignaltransmitteren. Alternativt kunne data også være 5 de målte afstande mellem transmittere og receivere, på baggrund af hvilke positionerne beregnes ifølge trianguleringsberegningsprincippet beskrevet ovenfor. I tilfælde af at antallet af transmittere ikke gør det muligt at finde frem til en position for de prædefinerede punkter, men derimod en gruppe af positioner, bliver der i 503 udvalgt en position. Dette sker ved, at der i 507 10 foretages en sammenligning af de mulige positioner i 501 med kendskab til vindenergianlæggets position 505, som kunne være lagret i en computer i vindenergianlægget. Herefter er de på forhånd definerede punkters position fastlagt, og i 509 foretages en sammenligning 509 af punkternes fastlagte positioner med deres på forhånd definerede referencepositioner, og på bag-15 grund af forskellen bliver der i 513 sat en diagnose omkring bøjningen af vingen bl.a. på baggrund af kendskab til vingens udformning og vingens materiale. Endelig bliver den målte diagnose gemt i 517 med henblik på overvågning, og i 519 anvendes diagnosen som input til en reguleringsalgoritme, som afhængig af udbøjningen eksempelvis kan initiere, at vingen pitches for 2 0 at minimere udbøjningen og derved undgå skader og/eller optimere den fra vindenergianlægget leverede effekt.
Det må forstås, at opfindelsen, således som denne er omtalt i nærværende beskrivelse og figurer, kan modificeres eller ændres og fortsat være omfattet 2 5 af beskyttelsesomfanget af de nedenstående patentkrav.

Claims (11)

13 DK 177602 B1
1. En metode til overvågning afdriften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata, kendetegnet ved, at der i mindst et på forhånd defineret punkt på vingen er placeret en positi-5 onsangiver, som kan anvendes i et positioneringssystem til identificering af positionsangiverens position, og at positionen af positionsangiveren, og dermed positionen af det på forhånd definerede punkt, fastlægges og opsamles som en del af nævnte vingerelaterede driftsdata.
2. En metode ifølge krav 1, hvor positionen af det mindst ene på forhånd definerede punkt anvendes i en styrings- og reguleringsalgoritme til styring af vindenergianlægget.
3. En metode ifølge krav 1-2, hvor positionen af det mindst ene på forhånd 15 definerede punkt anvendes til fastlæggelse af materialebelastninger i vingen ved at bestemme udbøjningen af vingen, hvor metoden omfatter følgende trin: - Sammenligne den opsamlede position af det på forhånd definerede 2. punkt med en på forhånd defineret referenceposition af punktet, - på baggrund af sammenligningen mellem den opsamlede position og referencepositionen fastlægges udbøjningen og dermed materialebelastningen ud fra afvigelser mellem den opsamlede position og refe- 2. rencepositionen.
4. En metode ifølge krav 3, hvor den mindst ene på forhånd definerede referenceposition er fastlagte og opsamlede positioner af det på forhånd definerede punkt, når vindenergianlægget er i drift i en situation, som betragtes 30 som værende en referencesituation. 14 DK 177602 B1
5. En metode ifølge krav 1-4, hvor positioneringssystemet omfatter en eller flere fikspunkter, hvor fikspunkternes position er kendt, og hvor positionen af det mindst ene på vingen på forhånd definerede punkt fastlægges ved anvendelse af afstanden fra fikspunkterne til positionsangiveren placeret i det 5 på forhånd definerede punkt.
6. En metode ifølge krav 5, hvor fastlæggelsen af positionen af det mindst ene på vingen på forhånd definerede punkt yderligere omfatter anvendelse af vindenergianlæggets position. 10
7. Et system til overvågning af driften af et vindenergianlæg, hvor systemet omfatter midler til opsamling af vingerelaterede driftsdata, kendetegnet ved, at der i mindst et på forhånd defineret punkt på vingen er placeret en positionsangiver, hvor positionsangiveren kan anvendes i et positionerings- 15 system til identificering af positionsangiverens position, og midler til opsamling af vingerelaterede driftsdata omfatter midler til opsamling af positionen af positionsangiveren og dermed positionen af det på forhånd definerede punkt. 2 0 8. Et system ifølge krav 7, hvor systemet omfatter en eller flere fikspunkter, hvor fikspunkternes position er kendt, og hvor positionen af det mindst ene på vingen på forhånd definerede punkt fastlægges ved anvendelse af afstanden fra fikspunkterne til positionsangiveren placeret i det på forhånd definerede punkt. 25
9. Et system ifølge krav 7-8, hvor positionssystemet er GPS, og hvor positionsangiverne er en GPS modtager.
10. En vinge til et vindenergianlæg, hvor vingen muliggør overvågning af 3. driften af et vindenergianlæg, hvor overvågningen omfatter opsamling af vingerelaterede driftsdata, kendetegnet ved, at der i mindst et på forhånd defineret punkt på vingen er placeret en positionsangiver, som kan anven 15 DK 177602 B1 des i et positioneringssystem til identificering af positionsangiveren position, og at positionen af positionsangiveren og dermed positionen af det på forhånd definerede punkt fastlægges og opsamles som en del af nævnte vinge-relaterede driftsdata. 5
11. En vinge til et vindenergianlæg ifølge krav 10, hvor positionssystemet er GPS, og hvor positionsangiverne er GPS modtagere.
DKPA200400053A 2004-01-16 2004-01-16 Overvågning af driften af et vindenergianlæg DK177602B1 (da)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200400053A DK177602B1 (da) 2004-01-16 2004-01-16 Overvågning af driften af et vindenergianlæg
PCT/DK2005/000001 WO2005068834A1 (en) 2004-01-16 2005-01-06 Monitoring the operation of a wind energy plant
CNB2005800024382A CN100392238C (zh) 2004-01-16 2005-01-06 监测风能设备的运行
DK12185033.3T DK2626553T3 (da) 2004-01-16 2005-01-06 Overvågning af driften af et vindenergianlæg
ES05700553.0T ES2686069T3 (es) 2004-01-16 2005-01-06 Supervisión de la operación de una planta de generación eólica
US10/586,090 US7883316B2 (en) 2004-01-16 2005-01-06 Monitoring the operation of a wind energy plant
TR2018/10342T TR201810342T4 (tr) 2004-01-16 2005-01-06 Bir rüzgar enerjisi santralinin çalışmasının izlenmesi.
PL05700553T PL1706638T3 (pl) 2004-01-16 2005-01-06 Monitorowanie działania elektrowni wiatrowej
EP05700553.0A EP1706638B1 (en) 2004-01-16 2005-01-06 Monitoring the operation of a wind energy plant
DK05700553.0T DK1706638T3 (da) 2004-01-16 2005-01-06 Forbedringer af eller i forbindelse med formningsanordning
EP12185033.3A EP2626553B1 (en) 2004-01-16 2005-01-06 Monitoring the operation of a wind energy plant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200400053A DK177602B1 (da) 2004-01-16 2004-01-16 Overvågning af driften af et vindenergianlæg
DK200400053 2004-01-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK200400053A DK200400053A (da) 2005-07-17
DK177602B1 true DK177602B1 (da) 2013-11-18

Family

ID=34778141

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DKPA200400053A DK177602B1 (da) 2004-01-16 2004-01-16 Overvågning af driften af et vindenergianlæg
DK05700553.0T DK1706638T3 (da) 2004-01-16 2005-01-06 Forbedringer af eller i forbindelse med formningsanordning
DK12185033.3T DK2626553T3 (da) 2004-01-16 2005-01-06 Overvågning af driften af et vindenergianlæg

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK05700553.0T DK1706638T3 (da) 2004-01-16 2005-01-06 Forbedringer af eller i forbindelse med formningsanordning
DK12185033.3T DK2626553T3 (da) 2004-01-16 2005-01-06 Overvågning af driften af et vindenergianlæg

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7883316B2 (da)
EP (2) EP2626553B1 (da)
CN (1) CN100392238C (da)
DK (3) DK177602B1 (da)
ES (1) ES2686069T3 (da)
PL (1) PL1706638T3 (da)
TR (1) TR201810342T4 (da)
WO (1) WO2005068834A1 (da)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8608439B2 (en) * 2006-05-22 2013-12-17 Daryl G. Hill System for controlling operation of a crop protection wind machine array

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK1754887T3 (da) 2005-08-17 2016-01-11 Gen Electric Indretning til at detektere lynnedslagsskade på en vindmøllevinge
US7348683B2 (en) * 2005-11-17 2008-03-25 General Electric Company Rotor for a wind energy turbine
US7439712B2 (en) * 2006-02-21 2008-10-21 Mccowen Clint Energy collection
CN101675245A (zh) * 2007-03-30 2010-03-17 维斯塔斯风力系统有限公司 风力涡轮机叶片位置确定系统
DE102007030501A1 (de) * 2007-06-30 2009-01-02 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Einlaufen einer Triebstrangkomponente einer Windenergieanlage und Windenergieanlage zur Ausführung dieses Verfahrens
DE102007031969A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-08 Nordex Energy Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Belastung einer Windenergieanlage
DE602007013557D1 (de) * 2007-09-13 2011-05-12 Alcatel Lucent Antennen-/Windturbinenvorrichtung und Kommunikationsstation damit
US7551130B2 (en) * 2007-11-21 2009-06-23 General Electric Company Wind turbine with data receiver
DE102008009740A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-20 Imo Holding Gmbh Windkraftanlage sowie Verfahren zum Betrieb derselben
ES2524043T3 (es) 2008-03-07 2014-12-03 Vestas Wind Systems A/S Un sistema de control y un procedimiento para controlar una turbina eólica
US8718831B2 (en) 2008-05-09 2014-05-06 General Electric Company Methods and apparatus for sensing parameters of rotating blades
WO2009143850A2 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine rotor, a wind turbine and use thereof
ES2547539T5 (es) * 2008-05-30 2021-11-26 Vestas Wind Sys As Un rotor de turbina eólica, una turbina eólica y uso de los mismos
WO2009143848A2 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Vestas Wind System A/S A wind turbine rotor, a wind turbine and use thereof
US8108155B2 (en) * 2008-07-11 2012-01-31 Vestas Wind Systems A/S System for monitoring a restoration factor of a wind turbine population
GB0814391D0 (en) * 2008-08-07 2008-09-10 Rolls Royce Plc Electrical power provision to a rotatable assembly
JP4939508B2 (ja) * 2008-09-26 2012-05-30 三菱重工業株式会社 風車構造体の応力解析装置及び応力解析プログラム並びに風力発電システム
EP2333327A4 (en) * 2008-10-09 2013-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd OFFSHORE WIND POWER PLANT AND OFFSHORE WIND FARM
US20100140936A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-10 General Electric Company Wind turbine with gps load control
US20100143128A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-10 General Electric Company Wind turbine yaw bearing determination
DE102009009039A1 (de) 2009-02-16 2010-08-19 Prüftechnik Dieter Busch AG Windenergieanlage mit Überwachungssensoren
US20110135466A1 (en) * 2010-01-14 2011-06-09 General Electric Company System and method for monitoring and controlling wind turbine blade deflection
IT1398055B1 (it) * 2010-02-03 2013-02-07 Wilic Sarl Metodo di rilevamento della presenza di ghiaccio su almeno una pala di un impianto eolico per la generazione di energia elettrica e detto impianto eolico
EP2436922A1 (en) * 2010-10-04 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement to supply a sensor in a wind turbine blade with electrical power
US8267655B2 (en) * 2010-12-20 2012-09-18 General Electric Company Method for controlling a wind turbine, and wind turbine arrangement
US8786118B2 (en) * 2011-07-22 2014-07-22 Robert Bosch Gmbh Energy-efficient wireless communication scheme for wind turbines
CN103511181B (zh) * 2012-06-27 2015-09-16 华锐风电科技(集团)股份有限公司 叶片校正方法和系统
CN104755754B (zh) 2012-08-17 2017-08-04 Lm Wp 专利控股有限公司 叶片偏转监测系统
CN102889172B (zh) * 2012-10-16 2015-05-06 国电联合动力技术有限公司 一种顺序记录风力发电机组故障的系统和方法
GB201222540D0 (en) * 2012-12-14 2013-01-30 Lm Wp Patent Holding As A system and method for wind turbine sensor calibration
DE102013201163A1 (de) * 2013-01-24 2014-08-07 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Ausmessen eines Rotorblattwinkels
KR102134008B1 (ko) * 2013-08-16 2020-07-14 두산중공업 주식회사 풍력 발전기의 모션 측정 장치 및 방법
US9331603B2 (en) 2014-08-07 2016-05-03 Ion Power Group, Llc Energy collection
ES2646621T3 (es) 2014-09-12 2017-12-14 Lm Wp Patent Holding A/S Un sistema y método para determinar la flexión de una pala de turbina eólica
DE102015106366B4 (de) 2015-04-24 2019-05-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Position von Fehlstellen oder Schädigungen an Rotorblättern einer Windkraftanlage in eingebautem Zustand
JP6546803B2 (ja) * 2015-07-22 2019-07-17 株式会社日立製作所 風力発電装置及び風力発電装置における無線通信方法
WO2017081230A1 (en) 2015-11-11 2017-05-18 Lm Wp Patent Holding A/S A deflection monitoring system for a wind turbine blade
CN105626389B (zh) * 2015-12-28 2018-04-20 北京金风科创风电设备有限公司 用于监测风力发电机组的塔筒状态的系统和方法
CA3015108A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-31 Lm Wp Patent Holding A/S A blade deflection monitoring system
CN108073180B (zh) * 2016-11-08 2020-07-28 北京金风科创风电设备有限公司 无人机的控制方法、装置和系统
CN107143469B (zh) * 2017-05-27 2020-05-05 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 基于gps定位的风机移动监测方法、装置及系统
WO2022015493A1 (en) 2020-07-13 2022-01-20 WindESCo, Inc. Methods and systems of advanced yaw control of a wind turbine
WO2022053117A1 (en) * 2020-09-09 2022-03-17 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297076A (en) * 1979-06-08 1981-10-27 Lockheed Corporation Wind turbine
US4524620A (en) * 1983-02-07 1985-06-25 Hughes Helicopters, Inc. In-flight monitoring of composite structural components such as helicopter rotor blades
DK58998A (da) * 1998-04-30 1999-10-31 Lm Glasfiber As Vindmølle
US6449565B1 (en) * 1999-04-05 2002-09-10 United Technologies Corporation Method and apparatus for determining in real-time the fatigue life of a structure
US6619918B1 (en) * 1999-11-03 2003-09-16 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling the operation of a wind turbine and wind turbine for use in said method
WO2003029750A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-10 Vestas Wind Systems A/S Sensor construction for measuring the bending of a construction element
US20030006615A1 (en) * 2002-08-19 2003-01-09 Sky Windpower Corporation Precisely controlled flying electric generators
EP1514121B1 (fr) * 2002-05-31 2006-06-21 Ratier-Figeac Dispositif de detection de chocs sur un ensemble d'helice aeronautique
US6940185B2 (en) * 2003-04-10 2005-09-06 Advantek Llc Advanced aerodynamic control system for a high output wind turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8608439B2 (en) * 2006-05-22 2013-12-17 Daryl G. Hill System for controlling operation of a crop protection wind machine array

Also Published As

Publication number Publication date
DK2626553T3 (da) 2020-08-24
DK200400053A (da) 2005-07-17
EP2626553A3 (en) 2014-09-17
US20070297892A1 (en) 2007-12-27
TR201810342T4 (tr) 2018-08-27
EP1706638B1 (en) 2018-06-06
CN100392238C (zh) 2008-06-04
WO2005068834A1 (en) 2005-07-28
CN1910365A (zh) 2007-02-07
EP1706638A1 (en) 2006-10-04
US7883316B2 (en) 2011-02-08
PL1706638T3 (pl) 2018-11-30
DK1706638T3 (da) 2018-09-17
EP2626553B1 (en) 2020-05-20
EP2626553A2 (en) 2013-08-14
ES2686069T3 (es) 2018-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK177602B1 (da) Overvågning af driften af et vindenergianlæg
ES2806806T3 (es) Método de supervisión de la condición de una o más turbinas eólicas y partes de las mismas y ejecución de una alarma instantánea cuando sea necesario
US20100253569A1 (en) Method and arrangement to measure the deflection of a wind turbine blade
DK178827B1 (da) Fremgangsmåder og indretning til at registrere parametre for roterende vinger
CN104838135B (zh) 用于风力涡轮机传感器校准的系统和方法
US10612538B2 (en) Integrated wireless data system and method for pump control
CN102141004A (zh) 用于监视和控制风力涡轮叶片偏转的系统和方法
CN107630794A (zh) 风力机机舱推力与基础沉降实时监测系统及监测方法
ES2923904T3 (es) Método y sistema para determinar la torsión dinámica de una pala de turbina eólica
CN101971109A (zh) 用于控制风力涡轮机的方法和控制系统
WO2016008500A1 (en) Wind turbine generator yaw correction system and method for operating wtg yaw correction system
CN104822616A (zh) 用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机及其操作方法
CN110319881A (zh) 基于毫米波雷达的建筑物变形及爆破振动监测系统与方法
CN201397222Y (zh) 多点挠度快速测量系统
EP3051127A1 (en) Wind turbine device, abnormality detection device for wind turbine device, and abnormality detection method for wind turbine device
JP6471009B2 (ja) 地盤変位観測システム、及び地盤変位観測方法
US20220235738A1 (en) Method and device for determining a rotor orientation of a rotor of a wind turbine
CN109099971A (zh) 基于cors技术的输电塔远程监测系统
JP2018146471A (ja) 地盤変位の観測方法、及び情報処理装置
WO2019057550A1 (en) LIDAR SYSTEM FOR RECIPROCAL SUPPORT OF WIND TURBINES
CN102124217B (zh) 风力涡轮机的控制装置和控制方法
KR20110014395A (ko) 운전 중인 터빈 블레이드에서 발생되는 진동을 측정하기 위한 방법 및 시스템
JP2017106795A (ja) 地盤変位の観測方法、及び情報処理装置
KR101873545B1 (ko) 망 통신을 이용한 데이터 연계 농작물 관리 시스템
CN108731584A (zh) 基于gps的高耸结构动态位移的在线监测系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed

Effective date: 20220116