一种风电机组监测方法和装置与流程

1.本发明涉及风电机组监测技术领域，具体涉及一种风电机组监测方法和装置。


背景技术：

2.风电机组是将风的动能转换为电能的设备，一般由若干个风力发电机组成，在风电机组工作过程中，需要对风电机组的运行状况进行监测，目前通常采用scada系统来对风电机组进行管理，在采集风电机组的数据后上传至scada系统中进行分析，实现对风电机组运行状况的监测，但是到目前为止，还没有关于通过模拟风电机组的仿真工作来计算风电机组的实时理论输出功率并根据风电机组的实时理论输出功率来对风电机组进行监测寻找其中发生故障风力发电机的现有技术。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种风电机组监测方法和装置，解决了现有技术中没有通过模拟风电机组的仿真工作来计算风电机组的实时理论输出功率并根据风电机组的实时理论输出功率对风电机组进行监测并找出其中发生故障风力发电机的方法的问题。
4.一种风电机组监测方法，包括以下步骤：
5.获取现实风电机组所在位置的环境参数以及风电机组各个风力发电机的参数；
6.根据获取的环境参数构建一虚拟环境，在虚拟环境中根据现实风电机组各个风力发电机的参数构建与之对应的虚拟风电机组；
7.将现实风电机组的输出功率数据与虚拟风电机组的输出功率数据进行比对，判断风电机组工作是否正常；
8.在判定现实风电机组工作不正常时，将虚拟风电机组中各个虚拟风力发电机的输出功率数据与现实风电机组各个风力发电机的输出功率数据进行对比，找出其中输出功率异常的风力发电机并发出预警信息。
9.进一步的，环境参数包括天气参数，将实时获取的天气参数同步映射到虚拟环境中。
10.进一步的，现实风电机组各个风力发电机的参数为风电机组各个风力发电机物理参数，用于构建与之对应的虚拟风电机组。
11.进一步的，设置一个阈值，并计算虚拟风电机组与现实风电机组输出功率的差值，在差值低于阈值时判定现实风电机组工作正常，在差值高于阈值时判定现实风电机组工作不正常。
12.第二方面，本发明实施例提供一种风电机组监测装置，包括：
13.环境参数采集模块，用于采集环境参数；
14.机组参数采集模块，用于采集现实风电机组各个风力发电机的参数；
15.仿真模块，用于通过环境参数和现实风电机组各个风力发电机的参数构建出一与现实风电机组所在位置的环境同步的虚拟环境和在虚拟环境中的虚拟风电机组；
16.计算模块，用于采集现实风电机组的输出功率数据和虚拟风电机组的输出功率数据，根据预设的阈值对上述输出功率数据进行分析，在差值小于阈值时，判定现实风电机组的工作正常，在差值大于阈值时，判定现实风电机组的工作不正常；
17.风力发电机管理模块，用于在在差值大于阈值判定现实风电机组的工作不正常时，根据输出功率数据比对，找出其中输出功率异常的风力发电机并通过预警模块发出预警信息。
18.进一步的，虚拟风电机组在虚拟环境中的中的位置、分布与现实风电机组的位置、分布一致。
19.进一步的，还包括故障管理模块，用于在找出输出功率异常的风力发电机后对其故障进行记录，同时记录故障过程中现实风电机组中各个风力发电机的数据，形成故障数据库。
20.进一步的，所述故障管理模块还用于对故障数据库中数据进行分析，得到故障与风力发电机数据的关联分析结果。
21.进一步的，根据得到的故障与风力发电机数据的关联分析结果对风力机组的故障进行预测，并根据预测结果制定维护计划。
22.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
23.本发明通过构建一个与现实对应的虚拟环境和虚拟风电机组并进行仿真工作，并将虚拟风电机组输出的功率作为现实风电机组输出的理论功率来对现实风电机组进行监测，在虚拟风电机组与现实风电机组的输出功率出现差异时，对现实风电机组进行判断并找出其中故障的风力发电机，解决了现有技术中没有通过模拟风电机组的仿真工作来计算风电机组的实时理论输出功率并根据风电机组的实时理论输出功率对风电机组进行监测并找出其中发生故障风力发电机的方法的问题。
24.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
25.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1为本发明实施例一公开的风电机组监测方法的流程示意图；
28.图2为本发明实施例二公开的风电机组监测装置的结构示意图；
29.图3为本发明实施例三公开的风电机组监测装置的结构示意图。
30.附图标记：
31.1、环境参数采集模块；2、机组参数采集模块；3、仿真模块；4、计算模块；5、风力发电机管理模块；6、预警模块；7、故障管理模块。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开
的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.实施例一
34.如图1所示，本发明实施例提供一种风电机组监测方法，包括以下步骤：
35.s1，获取现实风电机组所在位置的环境参数以及风电机组各个风力发电机的参数；
36.需要说明的是，环境参数包括天气参数，将实时获取的天气参数同步映射到虚拟环境中，现实风电机组各个风力发电机的参数为风电机组各个风力发电机物理参数，用于构建与之对应的虚拟风电机组；
37.具体的，在现实风电机组所在位置布设若干传感器用于采集环境参数，一种参数的传感器可布设多个，优选为两个，取其均值作为采集的输出值。
38.s2，根据获取的环境参数构建一虚拟环境，在虚拟环境中根据现实风电机组各个风力发电机的参数构建与之对应的虚拟风电机组；
39.具体的，虚拟环境为与现实环境对应的仿真环境，其内部的状况与现实同步，另外，在根据风电机组各个风力发电机物理参数构建虚拟风电机组时，根据现实风电机组各个风力发电机的状况与虚拟风电机组与进行映射，使虚拟风电机组与现实风电机组的参数保持一致；
40.需要说明的是，在构建完成虚拟风电机组后，将现实风电机组的老化、磨损等导致性能变差的因素输入到虚拟风电机组中，使虚拟风电机组与现实风电机组的状况一致。
41.s3，将现实风电机组的输出功率数据与虚拟风电机组的输出功率数据进行比对，判断风电机组工作是否正常；
42.具体的，设置一个阈值，并计算虚拟风电机组与现实风电机组输出功率的差值，在差值低于阈值时判定现实风电机组工作正常，在差值高于阈值时判定现实风电机组工作不正常；
43.需要说明的是，虚拟风电机组与现实风电机组同步运转，其外部的环境参数一致，其输出功率也同样相同，阈值的具体数值根据实际情况进行设置，在虚拟风电机组与现实风电机同步运转过程中对其输出功率进行实时监测，在现实风电机组的输出功率与虚拟风电机组的输出功率相同时判定现实风电机组的输出功率达到了当前环境下的理论功率，此时现实风电机组工作正常，在虚拟风电机组的输出功率大于现实风电机组的输出功率时，单其差值小于设置的阈值，则判定现实风电机组的输出功率未达到当前环境下的理论功率，此时现实风电机组工作正常，在虚拟风电机组的输出功率大于现实风电机组的输出功率时，单其差值大于设置的阈值，则判定现实风电机组的输出功率未达到当前环境下的理论功率，此时现实风电机组工作不正常，可能存在故障。
44.s4，在判定现实风电机组工作不正常时，将虚拟风电机组中各个虚拟风力发电机的输出功率数据与现实风电机组各个风力发电机的输出功率数据进行对比，找出其中输出功率异常的风力发电机并发出预警信息。
45.具体的，在判定现实风电机组工作不正常，可能存在故障时，将虚拟风电机组中各个虚拟风力发电机与对应的现实风电机组各个风力发电机的输出功率进行判定，此时可另
设置一个阈值a，阈值的具体数值根据实际情况进行设置，在单台虚拟风力发电机与对应的现实单台风力发电机对比过程中，现实单台风力发电机的输出功率与虚拟单台风力发电机输出功率之间的差值大于阈值a时，判定当前风力发电机故障，将风力发电机的信息增加到预警信息中并发出。
46.本发明提供的一种风电机组监测方法，通过构建一个与现实对应的虚拟环境和虚拟风电机组并进行仿真工作，并将虚拟风电机组输出的功率作为现实风电机组实时输出的理论功率来对现实风电机组进行监测，在虚拟风电机组与现实风电机组的输出功率出现差异时，对现实风电机组进行判断并找出其中故障的风力发电机，解决了现有技术中没有通过模拟风电机组的仿真工作来计算风电机组的实时理论输出功率并根据风电机组的实时理论输出功率对风电机组进行监测并找出其中发生故障风力发电机的方法的问题。
47.实施例二
48.如图2所示，本发明实施例还公开了一种风电机组监测装置，包括：
49.环境参数采集模块1，用于采集环境参数；
50.机组参数采集模块2，用于采集现实风电机组各个风力发电机的参数；
51.仿真模块3，用于通过环境参数和现实风电机组各个风力发电机的参数构建出一与现实风电机组所在位置的环境同步的虚拟环境和在虚拟环境中的虚拟风电机组；
52.具体的，虚拟风电机组在虚拟环境中的中的位置、分布与现实风电机组的位置、分布一致。
53.计算模块4，用于采集现实风电机组的输出功率数据和虚拟风电机组的输出功率数据，根据预设的阈值对上述输出功率数据进行分析，在差值小于阈值时，判定现实风电机组的工作正常，在差值大于阈值时，判定现实风电机组的工作不正常；
54.风力发电机管理模块5，用于在在差值大于阈值判定现实风电机组的工作不正常时，根据输出功率数据比对，找出其中输出功率异常的风力发电机并通过预警模块6发出预警信息。
55.实施例三
56.如图3所示，本发明实施例还公开了另一种风电机组监测装置，其结构包含实施例二中的全部结构，不同之处在于，其还包括故障管理模块7，用于在找出输出功率异常的风力发电机后对其故障进行记录，同时记录故障过程中现实风电机组中各个风力发电机的数据，形成故障数据库，故障管理模块7还用于对故障数据库中数据进行分析，得到故障与风力发电机数据的关联分析结果，根据得到的故障与风力发电机数据的关联分析结果对风力机组的故障进行预测，并根据预测结果制定维护计划。
57.具体的，在形成故障数据库后，再次判定风力发电机故障后，通过与风力发电机数据进行对比，若故障数据库有相同的风力发电机数据，则将对应的故障提取出来并增加到预警信息中，便于对风力发电机进行维修，另外，还可根据故障数据库对风力发电机的故障趋势进行预测，根据预测结果提前制定维护计划，避免风力发电机出现故障。
58.本实施例公开的一种风电机组监测装置，通过构建一个与现实对应的虚拟环境和虚拟风电机组并进行仿真工作，并将虚拟风电机组输出的功率作为现实风电机组输出的理论功率来对现实风电机组进行监测，在虚拟风电机组与现实风电机组的输出功率出现差异时，对现实风电机组进行判断并找出其中故障的风力发电机，解决了现有技术中没有通过
模拟风电机组的仿真工作来计算风电机组的实时理论输出功率并根据风电机组的实时理论输出功率对风电机组进行监测并找出其中发生故障风力发电机的方法的问题。
59.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
60.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
61.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
62.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
63.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
64.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

技术特征：
1.一种风电机组监测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取现实风电机组所在位置的环境参数以及风电机组各个风力发电机的参数；根据获取的环境参数构建一虚拟环境，在虚拟环境中根据现实风电机组各个风力发电机的参数构建与之对应的虚拟风电机组；将现实风电机组的输出功率数据与虚拟风电机组的输出功率数据进行比对，判断风电机组工作是否正常；在判定现实风电机组工作不正常时，将虚拟风电机组中各个虚拟风力发电机的输出功率数据与现实风电机组各个风力发电机的输出功率数据进行对比，找出其中输出功率异常的风力发电机并发出预警信息。2.如权利要求1所述的一种风电机组监测方法，其特征在于，环境参数包括天气参数，将实时获取的天气参数同步映射到虚拟环境中。3.如权利要求1所述的一种风电机组监测方法，其特征在于，现实风电机组各个风力发电机的参数为风电机组各个风力发电机物理参数，用于构建与之对应的虚拟风电机组。4.如权利要求1所述的一种风电机组监测方法，其特征在于，设置一个阈值，并计算虚拟风电机组与现实风电机组输出功率的差值，在差值低于阈值时判定现实风电机组工作正常，在差值高于阈值时判定现实风电机组工作不正常。5.一种风电机组监测装置，应用如权利要求1-4任一项所述的一种风电机组监测方法，其特征在于，包括：环境参数采集模块，用于采集环境参数；机组参数采集模块，用于采集现实风电机组各个风力发电机的参数；仿真模块，用于通过环境参数和现实风电机组各个风力发电机的参数构建出一与现实风电机组所在位置的环境同步的虚拟环境和在虚拟环境中的虚拟风电机组；计算模块，用于采集现实风电机组的输出功率数据和虚拟风电机组的输出功率数据，根据预设的阈值对上述输出功率数据进行分析，在差值小于阈值时，判定现实风电机组的工作正常，在差值大于阈值时，判定现实风电机组的工作不正常；风力发电机管理模块，用于在在差值大于阈值判定现实风电机组的工作不正常时，根据输出功率数据比对，找出其中输出功率异常的风力发电机并通过预警模块发出预警信息。6.如权利要求5所述的一种风电机组监测装置，其特征在于，虚拟风电机组在虚拟环境中的中的位置、分布与现实风电机组的位置、分布一致。7.如权利要求5所述的一种风电机组监测装置，其特征在于，还包括故障管理模块，用于在找出输出功率异常的风力发电机后对其故障进行记录，同时记录故障过程中现实风电机组中各个风力发电机的数据，形成故障数据库。8.如权利要求7所述的一种风电机组监测装置，其特征在于，所述故障管理模块还用于对故障数据库中数据进行分析，得到故障与风力发电机数据的关联分析结果。9.如权利要求8所述的一种风电机组监测装置，其特征在于，根据得到的故障与风力发电机数据的关联分析结果对风力机组的故障进行预测，并根据预测结果制定维护计划。

技术总结
一种风电机组监测方法和装置，涉及风电机组监测技术领域，包括：根据获取的环境参数构建一虚拟环境，在虚拟环境中构建与现实风电机组对应的虚拟风电机组，将现实风电机组的输出功率数据与虚拟风电机组的输出功率数据进行比对，判断风电机组工作是否正常，在判定现实风电机组工作不正常时，将虚拟风电机组中各个虚拟风力发电机的输出功率数据与现实风电机组各个风力发电机的输出功率数据进行对比，找出其中输出功率异常的风力发电机并发出预警信息等步骤，解决了现有技术中没有通过模拟风电机组的仿真工作来计算风电机组的实时理论输出功率并根据风电机组的实时理论输出功率对风电机组进行监测并找出其中发生故障风力发电机的方法的问题。发电机的方法的问题。发电机的方法的问题。


技术研发人员：张聘亭
受保护的技术使用者：武汉盈风能源科技有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/6/7