ble Logic Controller，PLC)的工作頻率為50Hz，運行/環(huán)境數(shù)據(jù)的采樣速率為0.02秒。
[0038]在本實施例中，可選的，第一組運行/環(huán)境數(shù)據(jù)包括但不限于該風(fēng)力發(fā)電機組的輸 出功率、外部風(fēng)速和外部空氣密度等。
[0039]在S120,根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電機組的第二組運行/環(huán)境數(shù)據(jù)確定風(fēng)力發(fā)電機組的理論 風(fēng)能利用系數(shù)序列。
[0040] 在本實施例中，可選的，第二組運行/環(huán)境數(shù)據(jù)包括但不限于風(fēng)力發(fā)電機組的槳距 角、葉片旋轉(zhuǎn)角速度和外部風(fēng)速等。
[0041] 在S130,當上述實際風(fēng)能利用系數(shù)序列相對于理論風(fēng)能利用系數(shù)序列的變化率大 于變化率閾值時，確定該風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)生故障。
[0042]當實際風(fēng)能利用系數(shù)序列相對于理論風(fēng)能利用系數(shù)序列的變化率小于變化率閾 值時，可以認為這種實際風(fēng)能利用系數(shù)序列相對于理論風(fēng)能利用系數(shù)序列的變化是由于誤 差造成的，此時的實際風(fēng)能利用系數(shù)序列與理論風(fēng)能利用系數(shù)序列對應(yīng)的值是相等的，風(fēng) 力發(fā)電機組的發(fā)電量以及運行狀態(tài)正常。其中，實際風(fēng)能利用系數(shù)序列相對于理論風(fēng)能利 用系數(shù)序列的變化率=(實際風(fēng)能利用系數(shù)序列中實際風(fēng)能利用系數(shù)的值-理論風(fēng)能利用 系數(shù)序列中對應(yīng)的理論風(fēng)能利用系數(shù)的值)/理論風(fēng)能利用系數(shù)序列中對應(yīng)的理論風(fēng)能利 用系數(shù)的值。
[0043]當風(fēng)力發(fā)電機組正常運行時，由于實際風(fēng)能利用系數(shù)序列與理論風(fēng)能利用系數(shù)序 列對應(yīng)的值是相等的，因此將風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計發(fā)電量(理論值)作為風(fēng)力發(fā)電機組的實 時發(fā)電量(實際值）。
[0044]本發(fā)明實施例提供的用于風(fēng)力發(fā)電機組的故障檢測方法，相對于人工對風(fēng)力發(fā)電 機組的各組件進行機械性能測試以及環(huán)境因素測試的方式，分別根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的不同 運行/環(huán)境數(shù)據(jù)確定實際風(fēng)能利用系數(shù)序列和理論風(fēng)能利用系數(shù)序列，當該實際風(fēng)能利用 系數(shù)序列相對于理論風(fēng)能利用系數(shù)序列的變化率大于變化率閾值時，自動確定該風(fēng)力發(fā)電 機組故障，可以對風(fēng)力發(fā)電機組的故障進行智能檢測，節(jié)省大量的人力物力和財力的投入， 保證了時效性，安全高效。
[0045] 實施例二
[0046]本實施例提供用于風(fēng)力發(fā)電機組的故障檢測方法，在本實施例中，對應(yīng)于實施例 一中的S110,根據(jù)貝茨理論，風(fēng)力發(fā)電機組從風(fēng)中得到的功率為:P = 0.53iR2pCp(Aj)v3,其 中，P代表風(fēng)力發(fā)電機組輸出功率;R代表風(fēng)力發(fā)電機組葉輪半徑;P為風(fēng)力發(fā)電機組的外部 空氣密度;V為風(fēng)力發(fā)電機組的外部風(fēng)速;β代表槳距角;λ代表葉尖速比，Cp代表風(fēng)能利用系 數(shù)。
[0047] 由于λ= coR/v，其中ω代表葉片旋轉(zhuǎn)角速度，因此可以得到實際風(fēng)能利用系數(shù)Cp 的計算公式Cp = P/0.5JiR2pv3。其中，P為所述風(fēng)力發(fā)電機組的輸出功率，R為所述風(fēng)力發(fā)電機 組的葉輪半徑，P為所述風(fēng)力發(fā)電機組的外部空氣密度，V為所述風(fēng)力發(fā)電機組的外部風(fēng)速。 實際風(fēng)能利用系數(shù)序列包括至少一個實際風(fēng)能利用系數(shù)。
[0048] 在本實施例中，根據(jù)所采集到的輸出功率P、風(fēng)速V、空氣密度P這第一組運行/環(huán)境 數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)，可以實時得到該風(fēng)力發(fā)電機組的實際風(fēng)能利用系數(shù)Cp。將一段時間內(nèi)的 實際風(fēng)能利用系數(shù)Cp序列繪制成實際風(fēng)能利用系數(shù)曲線。
[0049]對應(yīng)于實施例一中的在S120,在設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機組的過程中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)擬合 的方式得到風(fēng)電機組的理論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'，理論風(fēng)能利用系數(shù)包括至少一個理論風(fēng)能 利用系數(shù)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)擬合方法，風(fēng)電機組的理論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'會有不同的表達 式，但是這些表達式都能夠準確的描述出Cp'的變化規(guī)律，也就是說雖然表達式不同，它們 的變化規(guī)律是一樣的。例如，包括但不限于：
[0050] 可以通iS
汁算該風(fēng) 電機組的理論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'，其中，β為風(fēng)力發(fā)電機組的槳距角，ω為風(fēng)力發(fā)電機組的葉 片旋轉(zhuǎn)角速度，V為風(fēng)力發(fā)電機組的外部風(fēng)速。
[0051] 或者，可以通過
計算所述風(fēng)電機 組的理論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'，其中
其中，β為風(fēng)力發(fā)電機組的槳距角， ω為風(fēng)力發(fā)電機組的葉片旋轉(zhuǎn)角速度，V為風(fēng)力發(fā)電機組的外部風(fēng)速。
[0052] 或者，根據(jù)、
計算所述風(fēng)電機組的理 論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'，其中
；其中，β為風(fēng)力發(fā)電機組的槳距角，ω為 風(fēng)力發(fā)電機組的葉片旋轉(zhuǎn)角速度，V為風(fēng)力發(fā)電機組的外部風(fēng)速。
[0053] 在本實施例中，根據(jù)采集到的槳距角β、葉片旋轉(zhuǎn)角速度ω以及風(fēng)速V這第二組運 行/環(huán)境數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)，可以實時的得到風(fēng)力發(fā)電機組的理論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'。將一段 時間內(nèi)的理論風(fēng)能利用系數(shù)Cp'序列繪制成理論風(fēng)能利用系數(shù)曲線。
[0054]通過比較實際風(fēng)能利用系數(shù)曲線和理論風(fēng)能利用系數(shù)曲線便能夠很直觀地看出 該風(fēng)力發(fā)電機組的實際發(fā)電情況。
[0055]可選的，在本實施例中，將變化率閾值設(shè)置為5%，具體的比較過程可以如下所示： [0056]當Cp與Cp'兩條曲線上相對應(yīng)值的偏差在5%以內(nèi)時，此時可以忽略由于誤差所造 成的影響，即認為此時的風(fēng)能利用系數(shù)的實際值Cp與理論值Cp '是相等的，確定此時Cp '的 發(fā)電量以及運行狀態(tài)是正常的。
[0057]當Cp與Cp'兩條曲線上相對應(yīng)值的偏差大于5%甚至更高時，此時可以判定風(fēng)力發(fā) 電機組的運行狀態(tài)出現(xiàn)了異常，應(yīng)該及時地對風(fēng)力發(fā)電機組進行故障診斷及預(yù)警。
[0058]可選的，對于本實施例而言，當確定風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)生故障時，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組 的運行/環(huán)境數(shù)據(jù)和故障模型，對風(fēng)力發(fā)電機組進行故障診斷并預(yù)警。
[0059] 可以設(shè)置計算機終端和/或亞馬遜云服務(wù)(Amazon Web Services，AWS)云平臺，采 用Matlab、Python、R語言或者Labview等軟件，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及數(shù)理統(tǒng)計的相關(guān)知識 對采集到的大量的風(fēng)力發(fā)電機組的運行/環(huán)境數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，利用數(shù)學(xué)的相關(guān)知識在 計算機終端通過matlab仿真軟件對葉片出現(xiàn)的各類故障進行數(shù)學(xué)建模，待模型完善之后將 數(shù)據(jù)的分析結(jié)果與故障模型做匹配后，進而得到實際風(fēng)能利用系數(shù)與理論風(fēng)能利用系數(shù)出 現(xiàn)偏差的原因是由于葉片出現(xiàn)的哪些具體故障所引起的，從而實現(xiàn)風(fēng)電機組發(fā)電量的實時 在線檢測以及對風(fēng)電機組的葉片所出現(xiàn)的各類故障做出智能預(yù)測和預(yù)警。
[0060] 故障模型可以根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組實際運行過程中的運行/環(huán)境數(shù)據(jù)建立，在建立 時可以通過統(tǒng)計風(fēng)力發(fā)電機組的各種運行/環(huán)境數(shù)據(jù)的權(quán)重來實現(xiàn)，同時，可以采用多個修 正系數(shù)作為調(diào)整參數(shù)以適應(yīng)不同機型和不同的地區(qū)；故障模型的建立可以基于一個風(fēng)場一 臺或多臺風(fēng)力發(fā)電機組的數(shù)據(jù)，然后直接推廣到該風(fēng)場的其他風(fēng)力發(fā)電機組以及其他的風(fēng) 場進行應(yīng)用，也可能在每一個風(fēng)場都會采集數(shù)據(jù)，建立特定風(fēng)場的故障模型。
[0061] 故障模型也可以不根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組實際運行過程中的運行/環(huán)境數(shù)據(jù)建立，而 是通過在實驗室搭建類似葉片的實驗?zāi)Ｐ?，然后通過此實驗?zāi)Ｐ偷玫綄嶒灁?shù)據(jù)，然后對數(shù) 據(jù)進行分析處理并且建立故障模型，最后推廣應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機組中；或者，直接通過計算 機軟件仿真數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型(故障模型），然后推廣應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機組。
[0062] 實施例三
[0063] 圖2是示出本發(fā)明示例性實施例三的一種用于風(fēng)力發(fā)電機組的故障檢測裝置結(jié)構(gòu) 圖。
[0064] 參照圖2,一種用于風(fēng)力發(fā)電機組的故障檢測裝置，包括實際風(fēng)能利用系數(shù)序列確 定單元201、理論風(fēng)能利用系數(shù)序列確定單元202和故障確定單元203。
[0065]實際風(fēng)能利用系數(shù)序列確定單元201，用于根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的第一組運行/環(huán)境 數(shù)據(jù)確定該風(fēng)力發(fā)電機組的實際風(fēng)能利用系數(shù)序列。
[0066]理論風(fēng)能利用系數(shù)序列確定單元202,用于根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的第二組運行/環(huán)境 數(shù)據(jù)確定該風(fēng)力發(fā)電機組的理論風(fēng)能利用系數(shù)序列。
[0067]故障確定單元203,用于當實際風(fēng)能利用系數(shù)序列相對于理論風(fēng)能利用系數(shù)序列 的變化率大于變化率閾值時，確定該風(fēng)力發(fā)電機組故障。
[0068]可選的，第一組運行/環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)力發(fā)電機組的輸出功率、外部風(fēng)速和外部空 氣密度。
[0069]可選的，第二組運行/環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)力發(fā)電機組的槳距角、葉片旋轉(zhuǎn)角速度和所 述外部風(fēng)速。
[0070] 可選的，實際風(fēng)能利用系數(shù)序列確定單元根據(jù):Cp = P/0.53iR2pv3計算風(fēng)電機組的 實際風(fēng)能利用系數(shù)Cp，其中，P為風(fēng)力發(fā)電機組的輸出功率，R為風(fēng)力發(fā)電機組的葉輪半徑，P 為風(fēng)力發(fā)電機組的外部空氣密度，V為風(fēng)力發(fā)電機組的外部風(fēng)速。
[0071] 可選的，理論風(fēng)能利用系數(shù)序列確定單元用于：根據(jù)

計算所述風(fēng)電機組的理論風(fēng)能利用系數(shù) Cp'；或者，根據(jù) _
計算所述風(fēng)電機組的理論風(fēng)能利用 系數(shù)Cp'，其中