山东电力开放基于图像识别的风电机组叶轮不平衡监测方法及系统专利 可下降运维时期提高运维效率 (山东电力开放大学官网)

专利摘要显示，本发明属于风电机组监测技术范围，提供了一种基于图像识别的风电机组叶轮不平衡监测方法及系统，其技术计划为失掉含有叶片及塔筒的图像；提取图像中包括的叶片及塔筒的特征向量，基于叶片及塔筒的特征向量计算叶片的相似度，运行叶片的相似度计算结果判别叶轮的外形；挑选叶轮不平衡外形对应的图像，结合训练后的桨距角外形识别模型，识别失掉桨距角外形；结合桨距角外形识别结果诊断叶轮不平衡出现的要素，采纳对应的调整方法调整叶轮的不平衡。本发明集成在机组已有的叶片视频净空监测设备，不只不介入本钱，且可在线监测，在监测同时可对不平衡要素启动剖析，支撑现场运维，下降运维时期，提高运维效率。

风电机组运转形态 在scada系统中的目的有哪些

风电场的保养关键是指风力发电机组的保养和场区内输变电设备的保养。 风力发电机组的保养关键包括机组惯例巡检和缺点处置、年度例行保养及十分规保养。 在任务中应依据电场实践执行下列规范：　DL/T797-2001《风力发电场检修规程》　SD230-1987《发电厂检修规程》　DL/T573-1995《电力变压器检修导则》　DL/T574-1995《有载分接开关运转维修导则》　一、机组惯例巡检　为出现保证风力发电机组的牢靠运转，提高设备可应用率，在日常的运转保养任务中树立日常登机巡检制度。 保养人员应当依据机组运转保养手册的有关要求并结合机组运转的实践状况，有针对性地列出巡检规范任务内容并构成表格，任务内容叙说应当简易明了，目的明白，便于指点保养人员的现场任务。 经过巡检任务力争及时发现缺点隐患，防范于已然，有效地提高设备运转的牢靠性。 有条件时应当思索借助专业缺点检测设备，增强对机组运转形态的监测和剖析，进一步提高设备控制水平。 二、风力发电机组的日常缺点审核处置　（1）当标志机组有异常状况的报警信号时，运转人员要依据报警信号所提供的缺点信息及缺点出现时计算机记载的相关运转形态参数，剖析查找缺点的要素，并且依据事先的气候条件，采取正确的方法及时启动处置，并在《风电场运转日志》上仔细做好缺点处置记载。 （2）当液压系统油位及齿轮箱油位偏低时，应审核液压系统及齿轮箱有无走漏现象出现。 若是，则依据实践状况采取适当防止走漏措施，并补加油液，恢复到正常油位。 在必要时应审核油位传感器的任务能否正常。 （3）当风力发电机组液压控制系统压力异常而智能停机时，运转人员应审核油泵任务能否正常。 如油压异常，应审核液压泵电动机、液压管路、液压缸及有关阀体和压力开关，必要时应进一步审核液压泵本体任务能否正常，待缺点扫除后再恢复机组运转。 （4）当风速仪、风向标出现缺点，即风力发电机组显示的输入功率与对应风速有偏向时，应审核风速仪、风向标转动能否灵敏。 如无异常现象，则进一步审核传感器及信号检测回路有无缺点，如有缺点予以扫除。 （5）当风力发电机组在运转中发现有异常声响时，应查明声响部位。 若为传动系统缺点，应审核相关部位的温度及振动状况，剖析详细要素，找出缺点隐患，并做出相应处置。 （6）当风力发电机组在运转中出现设备和部件超越设定温度而智能停机时，即风力发电机组在运转中发电机温度、晶闸管温度、控制箱温度、齿轮箱温度、机械卡钳式制动器刹车片温度等超越规则值而形成了智能维护停机。 此时运转人员应结合风力发电机组事先的工况，经过审核冷却系统、刹车片间隙、润滑油脂质量，相关信号检测回路等，查明温度上升的要素。 待缺点扫除后，才干起动风力发电机组。 （7）当风力发电机组因偏航系统缺点而形成智能停机时，运转人员应首先审核偏航系统电气回路、偏航电动机、偏航减速器以及偏航计数器和扭缆传感器的任务能否正常。 必要时应审核偏航减速器润滑油油色及油位能否正常，借以判别减速器外部有无损坏。 关于偏航齿圈传动的机型还应思索审核传动齿轮的啮合间隙及齿面的润滑状况。 此外，因扭缆传感器缺点致使风力发电机组不能智能解缆的也应予以审核处置。 待一切缺点扫除后再恢复起动风力发电机组。 （8）当风力发电机组转速超越限定值或振动超越支持振幅而智能停机时，即风力发电机组运转中，由于叶尖制动系统或变桨系统失灵，瞬时强阵风以及电网频率动摇形成风力发电机组超速；由于传动系统缺点、叶片形态异常等造成的机械不平衡、恶劣电气缺点造成的风力发电机组振动超越极限值。 以下状况的出现均会使风力发电机组缺点停机。 此时，运转人员应审核超速、振动的要素，经审核处置并确认无误后，才支稳健新起动风力发电机组。 （9）当风力发电机组桨距调理机构出现缺点时，关于不同的桨距调理方式，应依据缺点信息审核确定缺点要素，要求进入轮毂时应牢靠锁定叶轮。 在改换或调整桨距调理机构后应审核机构举措能否正确牢靠，必要时应依照保养手册要求启动机构衔接尺寸测量和性能测试。 经审核确认无误后，才支稳健新起动风力发电机组。 （10）当风力发电机组安保链回路举措而智能停机时，运转人员应借助就地监控机提供的缺点信息及有关信号指示灯的形态，查找造成安保链回路举措的缺点环节，经审核处置并确认无误后，才支稳健新起动风力发电机组。 （11）当风力发电机组运转中出现主空气开关举措时，运转人员应当目测审核主回路元器件外观及电缆接头处有无异常，在拉开箱变侧开关后应当测量发电机、主回路绝缘以及晶闸管能否正常。 若无异常可重新试送电，借助就地监控机提供的有关缺点信息进一步审核主空气开关举措的要素。 若有必要应思索审核就地监控机跳闸信号回路及空气开关智能跳闸机构能否正常，经审核处置并确认无误后，才支稳健新起动风力发电机组。 （12）当风力发电机组运转中出现与电网有关缺点时，运转人员应当审核场区输变电设备能否正常。 若无异常，风力发电机组在检测电网电压及频率正常后，可智能恢复运转。 关于缺点机组必要时可在断开风力发电机组主空气开关后，审核有关电量检测组件及回路能否正常，熔断器及过电压维护装置能否正常。 若有必要应思索进一步审核电容补偿装置和主接触器任务形态能否正常，经审核处置并确认无误后，才支稳健新起动机组。 （13）由气候要素造成的机组过负荷或电机、齿轮箱过热停机，叶片振动，过风速维护停机或高温维护停机等缺点，假设风力发电机组自起动次数过于频繁，值班长可依据现场实践状况选择风力发电机组能否继续投入运转。 （14）若风力发电机组运转中出现系统断电或线路开关跳闸，即当电网出现系统缺点形成断电或线路缺点造成线路开关跳闸时，运转人员应审核线路断电或跳闸要素（ 若逢夜间应首先恢复主控室用电），待系统恢复正常，则重新起动机组并经过计算机并网。 （15）风力发电机组因异常要求立刻启动停机操作的顺序：　1）应用主控室计算机遥控停机。 2）遥控停机有效时，则就地按正常停机按钮停机。 3）当正常停机有效时，经常使用紧急停机按钮停机。 4）上述操作仍有效时，拉开风力发电机组主开关或衔接此台机组的线路断路器，之后疏散现场人员，做好必要的安保措施，防止事故范围扩展。 （16）风力发电机组事故处置：在日常任务中风电场应当树立事故预想制度，活期组织运转人员做坏事故预想任务。 依据风电场自身的特点完善基本的突发事情应急措施，对设备的突发事故争取做到指挥迷信、措施合理、冷静应对。 出现事故时，值班担任人应当组织运转人员采取有效措施，防止事故扩展并及时上报有关指导。 同时应当维护事故现场（特殊状况除外），为事故调查提供便利。 事故出现后，运转人员应仔细记载事情经过，并及时经过风力发电机组的监控系统失掉反映机组运转形态的各项参数记载及举措记载，组织有关人员研讨剖析事故要素，总结阅历经验，提出整改措施，汇报下级指导。

风力发电机组经常出现缺点

2.风力发电机组的缺点风电机组关键分为三类①双馈式变桨变速机型，是目前大部分企业采用的主流机型；②直驱永磁式变桨变速机型是近几年开展起来的，是未来风电的开展方向之一；③失速定桨定速机型是非主流机型，运转保养简易。 发电机是风电机组的中心部件，担任将旋转的机械能转化为电能，并为电气系统供电。 随着风力机容量的增大，发电机的规模也在逐渐参与，使得对发电机的密封维护遭到制约。 发电机常年运转于变工况和电磁环境中，容易出现缺点。 经常出现的缺点形式有发电机振动过大、发电机过热、轴承过热、转子／定子线圈短路、转子断条以及绝缘损坏等。 据统计，在发电机的一切缺点中，轴承的缺点率为40％，定子的缺点率为38％，转子的缺点率为10％，其他缺点占12％。 依据发电机的缺点特点，采用的诊断方法关键是基于转子／定子电流信号、电压信号以及输入功率信号等形态检测手腕。 POPA等借助定子电流和转子电流信号的时域剖析失掉其幅值信息，再经过FFT失掉电流信号的谐波重量，最后经过判别谐波重量的变化成功对发电机3种模拟缺点的识别。 WATSON等借助延续小波变换，对输入功率信号启动剖析，识别出了发电机转子公允缺点和轴承缺点。 DJUROVIC等研讨了稳态状况下，短时傅里叶变换方法在发电机定子开环缺点中的运行。 经过对比发现，虽然基于定子电流和瞬时功率的诊断方法均可识别出缺点，但瞬时功率信号中包括了更多的缺点信息。 发电机的转子公允现象是轴承过度磨损或其他缺点隐患的表现。 基于输入电流、电压、功率等信号的检测方法是识别转子公允缺点的有效手腕。 此外，MOHANTY等针对多级齿轮箱研讨经过解调异步发电机的电流信号来诊断齿轮箱缺点。 另外，BENNOLrNA等在变转速下树立了基于多项式的双馈式异步发电机线性与非线性数学模型，应用缺点特征剖析法检测出了转子公允缺点，但是此方法也仅能判别发电机出现缺点类型，而不能准确找出缺点源。 YANG针对同步发电机为消弭变转速的影响，提出了基于转矩和主轴转速的判别准绳。 模拟定子绕组线圈的短路，对发电机定子绕组电流／功率信号，先用团圆小波去除噪声，再经常使用延续小波提取特征频率，有效地识别出了缺点。 3.风力发电机组叶片缺点风力发电机组装置在野外比拟恶劣的环境，经常处于无人值守的形态，对其运转形态的监测尤其关键。 由于环境要素，机体各部件缺点率较高，叶片作为风力发电机组的关键部件之一，对其缺点监测十分必要，一旦出现缺点，要是不及时处置，叶片就会很快的断裂。 轻则形成停机，重则烧坏机组，影响正常供电，形成无法拯救的损失.风机叶片缺点类型可分为裂纹、凹痕和破损等，叶片的振动方式关键包括摆振、挥舞振动、改动振动和复合振动，叶片的缺点信息通常依托现场监测的震动信号启动反响。 在风力发电机组缺点中，突变信号和非颠簸信号往往会随同缺点存在。 通常上讲，当叶片出现裂纹时，振动信号中会随同有较强的高频冲击波，并且这些团圆的缺点信号是或许存在恣意频段内的。 缺点诊断常用方法有时域剖析方法和频域剖析方法，时域剖析方法关键研讨不同时辰信号之间的相关，关于某些有清楚特征的缺点信号，可做出定性剖析。 频域剖析方法经过研讨波形的谐波重量来识别多种频率成分。 这两种方法都具有单一性，而小波分解方法具有部分化剖析的性能，在时域和频域都能加快定位。 小波分解在低频部分，可以采用宽的时期窗，频率分辨力则大大增强; 在高频部分则采用宽的时期窗，频率分辨力则会削弱。 小波分解方法的这种特性十分适宜非颠簸信号的缺点诊断。 4.轴承缺点检测风电机组关键零部件的牢靠性研讨标明，在风电机组的缺点中电气和控制系统缺点率最高，传动系统如齿轮箱、主轴承等缺点率相对较低。 但进一步的研讨标明电气和控制系统的缺点容易扫除，停机时期短，并且也不要求吊车等辅佐工具。 从机组缺点引发的停机时期、保养费用和能否容易形成的继发缺点等角度剖析，与电气和控制系统相比，机械传动系统的形态监测与预警保养更为关键。 轴承是旋转机械的关键部件，也是风电机组机械传动系统的中心部件，机械传动系统的非轴承如齿轮箱、桨叶等缺点，亦多是由轴承缺点惹起或可在轴承的运转形态中失掉反映。 因此对轴承的运转形态启动实时监测，对整个机械传动系统的缺点诊断和运转保养具有关键的意义。 风力发电机用轴承大致可以分为四类：变桨轴承、偏航轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)和发电机轴承。 偏航轴承装置在塔架与座舱的衔接部，变桨轴承装置在每个叶片的根部与轮毂衔接部位(除部分小功率兆瓦级以下的风力发电机为无法调桨叶，无变桨轴承外，每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承)，主轴衔接轮毂和齿轮箱，都是低速重载轴承，其中偏航和变桨轴承还是不完全旋转轴承。 齿轮箱为增速箱，将叶轮的低速变为输入到发电机的高转速，二者的轴承与通常的发电机组除了在经常使用寿命和牢靠性方面要求较高，并无其他不同。 目前的实践运行的风电轴承运转形态监测与缺点识别的方法关键有基于数据采集与监视控制系统(SCADA，Supervisory Control And Data Acquisition)的方法，基于振动剖析、润滑油检测的方法，基于声响、红外图像的方法以及多种方法相结合等方法。 4．1 基于SCADA的方法关于运转形态监测，风电机组与通常的发电机组相比有自己的特点：通常的火力或水利发电机机组的单机功率比风电机组大的多，机组数目少，因此形态监测点少，而一个风电场通常几十台甚至上百台风电机组，因此要求的传感器数目和采集与通讯的数据量比通常的发电机组要大的多，参与了风电机组的本钱和复杂性，也限制了监测系统的运行普及。 假设能应用机组已有的SCADA数据，不装配额外的传感器失掉机组轴承的运转形态，是最经济的方法。 研讨标明发电机的机械缺点可以由感应电机的终端发电机的输入反响出来，经过对感应电机的电压、电流和功率的稳如泰山功率谱剖析，对发电机的轴承、转子的断条、气隙倾向等缺点启动缺点监测。 关于传动轴承缺点诊断，相似的研讨还比拟少，用对电机电流解调的方法监测多级齿轮箱的缺点，用定子电机电流识别齿轮箱滚动轴承的缺点，由于电流的非颠簸特点，引入了小波包变换的方法。 在缺少振动传感器的状况下，由SCADA参数反响的传动系统轴承的运转形态不够详细。 由多所大学、咨询机构和风电机组制造商协作的欧盟项目ReliaWind’在主轴承、齿轮箱和发电机轴承处装置振动传感器，经过将每十分钟的振动平均数据和SCADA数据参数相结合判别风电机组的运转形态。 4．2基于振动的方法基于振动的方法在旋转机械和其他发电机组的缺点诊断中已普遍运行，且取得了很好的效果。 风电机组的发电机和齿轮箱高速轴承可以运行现有的基于振动的缺点诊断技术，只是由于风电机组的负载是非颠簸的变量，常用的时域和频域FFT剖析方法的性能会受影响，在信号处置的方法上要求改良。 而关于主轴承和齿轮箱低速轴承，由于轴承的转速低(每分钟10—30转)，计算出的缺点频率低，而高通滤波器会将3Hz以下的频率过滤掉，再加上遭到环境噪声的影响，使得频谱剖析效果很差甚至无法启动；而在冲击缺点的瞬态性疑问中，由于每次缺点冲击的距离较长，经常使用冲击法很难准确地检测到缺点信号；同时由缺点点发生的冲击照应的频率较低，不能奖励起较高的频率成份。 以上要素限制了振动监测主轴承运转形态的效果，但可从其运转状况反映叶片的运转形态，比如识别其能否平衡，从而判别其能否遭受冰冻等事故。 4．3基于润滑油液的方法资料显示轴承的缺点多于润滑不良有关，关键要素有 1)由于大气温渡过低，润滑剂凝结，形成润滑剂无法抵达需润滑部位而形成磨损；2)润滑剂散热不好，经常过热，形成润滑剂提早失效而损坏机械啮合外表；3)滤芯梗塞、油位传感器污染，润滑剂“中毒”而失效惹起的缺点有粘附磨损、腐蚀磨损、外表疲劳磨损、微动磨损和气蚀。 这些磨损出现之后，轻则金属微粒会污染润滑剂，影响功率传递，发生噪音，形成齿面严重磨损或断裂，轴承内外圈或滚珠损坏，严重的使机组无法转动而彻底停机。 目前的油液监测系统关键是振动齿轮箱的润滑油液，关于润滑的部件尚没有在线监测的方法。 振动监测室风电轴承监测的趋向，但由于风电负载和风力的不稳如泰山影响了传统的时域和频域FFT剖析方法的效果，亟需引入新的非颠簸信号的处置方法。 5. 风力系统的变频器的缺点的剖析变频器的缺点种类很多，关键有以下几类：和预先估量的结果差得很远、变频器不正确的举措行为、过电流、过电压以及电压不够等等。 风力系统的变频器过电压情形指的是两边的直流回路超越电压，这会使两边直流回路滤波电容器的寿命大大减短。 之所以会发生这种缺点，是由于电源侧的冲击过电压。 风力系统过电流缺点是由于变频器负载有突然地变化，并且负载的不平均散布，输入的还有短路这些种种缘由惹起，加上逆变器过载的性能、性能极端差，因此逆变器过载缺点诊断可谓是相当关键。 另外，整流回路缺点会由于输进的电源缺少而致使电压不够的缺点出现。 还有，高压穿过电网的时刻变频器或许会发生缺点，这也是一大研讨的范围。