用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒狀態(tài)的系 統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類對(duì)資源的需求不斷增加，煤和石油等不可再生能源日益減少，對(duì)可再生 資源的開(kāi)發(fā)利用已成為大勢(shì)所趨，風(fēng)能作為一種可再生資源在人類生活中的地位逐漸提 高，風(fēng)力發(fā)電已成為人類大規(guī)模開(kāi)發(fā)風(fēng)能的主要方式。
[0003] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要包括塔筒、位于塔筒上的機(jī)艙、機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)以及安裝在發(fā) 電機(jī)上的葉片。作為整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)，塔筒對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行起到關(guān)鍵 的作用，但由于風(fēng)力的作用以及機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的偏航、變槳、剎車等操作，使得塔筒在不 斷的擺動(dòng)，塔筒的擺動(dòng)會(huì)產(chǎn)生塔筒徑向位移和基礎(chǔ)沉降等問(wèn)題，使塔筒的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變，嚴(yán) 重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，如果塔筒的擺動(dòng)幅度過(guò)大，還可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的倒塌，給企 業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因而需要準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地對(duì)塔筒的形狀變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)塔筒的監(jiān)測(cè)一般有兩種方法:通過(guò)安裝傳感器來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及利用 衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中，在通過(guò)安裝傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)塔筒狀態(tài)改變的方法中，可使用傾 斜傳感器或加速度傳感器來(lái)執(zhí)行檢測(cè)。安裝傾斜傳感器的方法是以塔筒為剛體的假設(shè)以及 傾斜傳感器的傾斜位移為線性為前提進(jìn)行監(jiān)測(cè)的。然而，由于塔筒的形變是非線性的，因此 該方法在監(jiān)測(cè)中易產(chǎn)生較大的誤差。安裝加速度傳感器的方法對(duì)獲得塔筒運(yùn)動(dòng)的加速度進(jìn) 行兩次積分得到塔筒的形變，然而通常無(wú)法準(zhǔn)確獲得塔筒運(yùn)動(dòng)的初始位置，因此測(cè)量精度 低。
[0005] 另一方面，在利用衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，通常使用單個(gè)衛(wèi)星信號(hào)接收器來(lái)采 集定位坐標(biāo)。由于受限于衛(wèi)星定位的精度，因此也產(chǎn)生較大的誤差。雖然通過(guò)增加衛(wèi)星信號(hào) 接收器的數(shù)量來(lái)降低該誤差，但安裝成本較高，實(shí)時(shí)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，以對(duì) 塔筒的形狀變化進(jìn)行實(shí)時(shí)、較準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒狀態(tài)的 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備、第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備、衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備， 所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備設(shè)置于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的預(yù)定位置，用于接收指定衛(wèi)星發(fā)射的第一載 波信號(hào)，參照所述第一載波信號(hào)產(chǎn)生第一基準(zhǔn)信號(hào)，并且將所述第一載波信號(hào)和第一基準(zhǔn) 信號(hào)發(fā)送給所述衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備，所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備分別設(shè)置于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的機(jī)艙上，用于與所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備同步地接收所述指定衛(wèi)星發(fā)射的第二載波信 號(hào)，參照所述第二載波信號(hào)產(chǎn)生第二基準(zhǔn)信號(hào)，并且將所述第二載波信號(hào)和第二基準(zhǔn)信號(hào) 發(fā)送給所述衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備，所述衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備用于根據(jù)從所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集 設(shè)備接收到的所述第一載波信號(hào)和第一基準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算衛(wèi)星信號(hào)的相位修正值，并且根據(jù)從 所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備接收到的所述第二載波信號(hào)和第二基準(zhǔn)信號(hào)以及計(jì)算出的相 位修正值對(duì)所述第二載波信號(hào)的相位值進(jìn)行修正，并且根據(jù)經(jīng)修正的所述第二載波信號(hào)的 相位值獲取所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備的三維坐標(biāo)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)信號(hào)與所述第一載波信號(hào) 的初相和頻率相同，所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)信號(hào)與所述第二載波信號(hào) 的初相和頻率相同。
[0009] 進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括塔筒狀態(tài)分析設(shè)備，其中，所述衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備還用 于將所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備的三維坐標(biāo)發(fā)送給所述塔筒狀態(tài)分析設(shè)備，所述塔筒狀態(tài) 分析設(shè)備根據(jù)接收的所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備的三維坐標(biāo)確定設(shè)置有所述第二衛(wèi)星信 號(hào)采集設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒的位移。
[0010] 進(jìn)一步地，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒的位移包括水平方向的位移和/或豎直方向 的位移，所述塔筒狀態(tài)分析設(shè)備包括:第一塔筒狀態(tài)分析單元，用于根據(jù)多次確定的風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組的塔筒的水平方向的位移繪制所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒徑向位移狀態(tài)圖，和/或，第 二塔筒狀態(tài)分析單元，用于根據(jù)多次確定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒的豎直方向的位移繪制所 述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒基礎(chǔ)沉降狀態(tài)圖。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備分別設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙頂部。
[0012] 進(jìn)一步地，所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備設(shè)置在風(fēng)電場(chǎng)的防雷區(qū)域。
[0013] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒狀態(tài)的方法，所述方法 包括:衛(wèi)星信號(hào)采集步驟:通過(guò)設(shè)置于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的預(yù)定位置的第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備接收 指定衛(wèi)星發(fā)射的第一載波信號(hào)，參照所述第一載波信號(hào)產(chǎn)生第一基準(zhǔn)信號(hào)，并且將所述第 一載波信號(hào)和第一基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)送給預(yù)定的衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備，以及分別通過(guò)設(shè)置于風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組的機(jī)艙上的第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備與所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備同步地接收所述 指定衛(wèi)星發(fā)射的第二載波信號(hào)，參照所述第二載波信號(hào)產(chǎn)生第二基準(zhǔn)信號(hào)，并且將所述第 二載波信號(hào)和第二基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)送給所述衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備;衛(wèi)星信號(hào)處理步驟:通過(guò)所述 衛(wèi)星信號(hào)處理設(shè)備根據(jù)從所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備接收到的所述第一載波信號(hào)和第一 基準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算衛(wèi)星信號(hào)的相位修正值，并且根據(jù)從所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備接收到的所 述第二載波信號(hào)和第二基準(zhǔn)信號(hào)以及計(jì)算出的相位修正值對(duì)所述第二載波信號(hào)的相位值 進(jìn)行修正，并且根據(jù)經(jīng)修正的所述第二載波信號(hào)的相位值獲取所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備 的三維坐標(biāo)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)信號(hào)與所述第一載波信號(hào) 的初相和頻率相同，所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)信號(hào)與所述第二載波信號(hào) 的初相和頻率相同。
[0015] 進(jìn)一步地，所述方法還包括:通過(guò)預(yù)定的塔筒狀態(tài)分析設(shè)備根據(jù)所述衛(wèi)星信號(hào)處 理設(shè)備獲取的所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備的三維坐標(biāo)確定設(shè)置有所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集 設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒的位移。
[0016] 進(jìn)一步地，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒的位移包括水平方向的位移和/或豎直方向 的位移，所述方法還包括:通過(guò)所述塔筒狀態(tài)分析設(shè)備根據(jù)多次確定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔 筒的水平方向的位移繪制所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒徑向位移狀態(tài)圖，和/或，通過(guò)所述塔筒 狀態(tài)分析設(shè)備根據(jù)多次確定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒的豎直方向的位移繪制所述風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的塔筒基礎(chǔ)沉降狀態(tài)圖。
[0017] 進(jìn)一步地，所述第二衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備分別設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙頂部。
[0018] 進(jìn)一步地，所述第一衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備設(shè)置在風(fēng)電場(chǎng)的防雷區(qū)域。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，通過(guò) 在觀測(cè)站和基準(zhǔn)站上設(shè)置衛(wèi)星信號(hào)采集設(shè)備，并且對(duì)采集到的衛(wèi)星載波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)相位 差分處理，以高精度地、實(shí)時(shí)地對(duì)塔筒的形狀變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)觀測(cè)站上只需安裝一臺(tái)衛(wèi) 星信號(hào)采集設(shè)備即可，節(jié)省了風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)資金。<