叶片扫塔风险监测方法、装置、机组及存储介质与流程

本技术属于风力发电机领域，具体涉及一种叶片扫塔风险监测方法、装置、机组及存储介质。

背景技术：

1、风力发电机组在运行过程中，如果机组中叶片的叶尖距离塔架表面之间的距离过近，即叶片的净空不足，会存在叶片扫塔风险。一旦发生叶片扫塔，会导致叶片损毁、整机部件过载出现失效，严重影响风力发电机组运行的稳定性和安全性。

2、相关技术中，在风力发电机组的机舱位置设置激光雷达或者视频净空监测设备。通过激光雷达或者视频净空监测设备对叶片的净空值进行动态检测，根据检测得到的叶片的净空值判断叶片是否存在扫塔风险。

3、然而在采用上述方法时，由于激光雷达的波长短，可穿透性能差，导致抗雨雪雾等恶劣天气的干扰能力差；而视频净空监测设备仅能满足白天光线充足的情况，不适用于夜晚净空监测。同时，激光雷达及视频净空监测设备的成本均比较高，设备维护成本高。

技术实现思路

1、本技术提供一种叶片扫塔风险监测方法、装置、机组及存储介质，能够在不依赖于在风力发电机组中设置激光雷达或者视频净空监测设备的情况下，判断叶片是否存在扫塔风险，从而提升风力发电机组运行的稳定性和安全性。

2、第一方面，提供了一种叶片扫塔风险监测方法，应用于风力发电机组，所述风力发电机组包括叶片以及叶轮，所述方法包括：获取所述叶片的挥舞方向力矩与所述叶片的最小净空值之间的对应关系；基于所述对应关系以及第一最小净空值，获取所述叶片的挥舞方向力矩阈值；若检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险。

3、在一些实施方式中，所述对应关系为第一模型，所述基于所述对应关系以及第一最小净空值，获取所述叶片的挥舞方向力矩阈值，包括；将所述第一最小净空值输入所述第一模型；基于所述第一模型对所述第一最小净空值进行线性变换处理或者非线性变换处理，输出所述叶片的挥舞方向力矩阈值。

4、在一些实施方式中，所述对应关系为第一模型，所述获取所述叶片的挥舞方向力矩与所述叶片的最小净空值之间的对应关系，包括：基于所述风力发电机组的数据集，获得所述第一模型，所述数据集包括多组叶片的挥舞方向力矩以及与叶片的挥舞方向力矩对应的最小净空值。

5、在一些实施方式中，所述第一模型为线性模型或者机器学习模型。

6、在一些实施方式中，所述数据集是通过风机仿真应用对所述风力发电机组的运行状况进行仿真从而获得的；或者，所述数据集是对所述风力发电机组的运行状况进行测试从而获得的；或者，所述数据集是所述风力发电机组在实际运行过程中进行检测从而获得的。

7、在一些实施方式中，所述对应关系为映射关系表，所述基于所述对应关系以及第一最小净空值，获取所述叶片的挥舞方向力矩阈值，包括；基于所述第一最小净空值查找所述映射关系表，以获得与所述第一最小净空值对应的所述叶片的挥舞方向力矩阈值。

8、在一些实施方式中，所述对应关系包括未变桨阶段的第一对应关系，所述基于所述对应关系以及第一最小净空值，获取所述叶片的挥舞方向力矩阈值，包括：基于所述第一对应关系以及所述第一最小净空值，获取所述叶片在所述未变桨阶段的第一挥舞方向力矩阈值；所述若检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险，包括：若在所述未变桨阶段检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述第一挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险。

9、在一些实施方式中，所述对应关系包括已变桨阶段的第二对应关系，所述基于所述对应关系以及第一最小净空值，获取所述叶片的挥舞方向力矩阈值，包括：基于所述第二对应关系以及所述第一最小净空值，获取所述叶片在已变桨阶段的第二挥舞方向力矩阈值；所述若检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险，包括：若在所述已变桨阶段检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述第二挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险。

10、在一些实施方式中，所述检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方之前，所述方法还包括：通过载荷传感器，检测所述叶片的挥舞方向力矩。

11、在一些实施方式中，所述载荷传感器设于所述叶片的根部、中部或者叶尖。

12、在一些实施方式中，所述检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方之前，所述方法还包括：

13、检测所述叶轮的方位角；基于所述叶轮的方位角满足条件，确定所述叶片位于所述叶轮的正下方。

14、在一些实施方式中，所述基于所述叶轮方位角满足条件，确定所述叶片位于所述叶轮的正下方，包括：基于所述叶轮的方位角为第一角度的倍数，确定所述叶片位于所述叶轮的正下方，所述第一角度为相邻两个所述叶片间隔的角度。

15、在一些实施方式中，所述第一角度为120°。

16、在一些实施方式中，所述确定所述叶片存在扫塔风险之后，所述方法还包括以下任意一项或者多项的组合：输出告警信息；限制所述风力发电机组的功率；提高所述风力发电机组的桨距角；控制所述风力发电机组停机。

17、在一些实施方式中，所述方法还包括：基于检测到的所述叶片的挥舞方向力矩，对所述对应关系进行更新。

18、第二方面，提供了一种叶片扫塔风险监测装置，设于风力发电机组，所述风力发电机组包括叶片以及叶轮，所述装置包括：获取模块，用于获取所述叶片的挥舞方向力矩与所述叶片的最小净空值之间的对应关系；所述获取模块，还用于基于所述对应关系以及第一最小净空值，获取所述叶片的挥舞方向力矩阈值；确定模块，用于若检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险。

19、在一些实施方式中，所述对应关系为第一模型，所述获取模块，用于将所述第一最小净空值输入所述第一模型；基于所述第一模型对所述第一最小净空值进行线性变换处理或者非线性变换处理，输出所述叶片的挥舞方向力矩阈值。

20、在一些实施方式中，所述对应关系为第一模型，所述获取模块，用于基于所述风力发电机组的数据集，获得所述第一模型，所述数据集包括多组叶片的挥舞方向力矩以及与叶片的挥舞方向力矩对应的最小净空值。

21、在一些实施方式中，所述第一模型为线性模型或者机器学习模型。

22、在一些实施方式中，所述数据集是通过风机仿真应用对所述风力发电机组的运行状况进行仿真从而获得的；或者，所述数据集是对所述风力发电机组的运行状况进行测试从而获得的；或者，所述数据集是所述风力发电机组在实际运行过程中进行检测从而获得的。

23、在一些实施方式中，所述对应关系为映射关系表，所述获取模块，用于基于所述第一最小净空值查找所述映射关系表，以获得与所述第一最小净空值对应的所述叶片的挥舞方向力矩阈值。

24、在一些实施方式中，所述对应关系包括未变桨阶段的第一对应关系，所述获取模块，用于基于所述第一对应关系以及所述第一最小净空值，获取所述叶片在所述未变桨阶段的第一挥舞方向力矩阈值；所述确定模块，用于若在所述未变桨阶段检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述第一挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险。

25、在一些实施方式中，所述对应关系包括已变桨阶段的第二对应关系，所述获取模块，用于基于所述第二对应关系以及所述第一最小净空值，获取所述叶片在已变桨阶段的第二挥舞方向力矩阈值；所述确定模块，用于若在所述已变桨阶段检测到所述叶片的挥舞方向力矩超过所述第二挥舞方向力矩阈值且所述叶片位于所述叶轮的正下方，确定所述叶片存在扫塔风险。

26、在一些实施方式中，所述装置还包括：检测模块，用于通过载荷传感器，检测所述叶片的挥舞方向力矩。

27、在一些实施方式中，所述载荷传感器设于所述叶片的根部、中部或者叶尖。

28、在一些实施方式中，所述装置还包括：检测模块，用于检测所述叶轮的方位角；基于所述叶轮的方位角满足条件，确定所述叶片位于所述叶轮的正下方。

29、在一些实施方式中，所述检测模块，用于基于所述叶轮的方位角为第一角度的倍数，确定所述叶片位于所述叶轮的正下方，所述第一角度为相邻两个所述叶片间隔的角度。

30、在一些实施方式中，所述第一角度为120°。

31、在一些实施方式中，所述装置还包括控制模块，所述控制模块用于执行以下任意一项或者多项的组合：输出告警信息；限制所述风力发电机组的功率；提高所述风力发电机组的桨距角；控制所述风力发电机组停机。

32、在一些实施方式中，所述装置还包括：更新模块，用于基于检测到的所述叶片的挥舞方向力矩，对所述对应关系进行更新。

33、第三方面，提供了一种风力发电机组，包括：处理器，存储器、叶片以及叶轮；

34、所述处理器与存储器耦合，所述存储器中存储有至少一条计算机程序指令，所述至少一条计算机程序指令由所述处理器加载并执行，以使所述风力发电机组实现上述第一方面及其第一方面任意可选实施方式中的方法。

35、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令在风力发电机组上运行时，使得所述风力发电机组执行上述第一方面及其第一方面任意可选实施方式中的方法。

36、第五方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机加载并运行时，使得所述计算机执行上述第一方面及其第一方面任意可选实施方式中的方法。

37、由此可见，本技术具有如下有益效果：

38、由于基于叶片的挥舞方向力矩与所述叶片的最小净空值之间的对应关系，获得与最小净空值对应的力矩阈值，通过检测叶片的挥舞方向力矩是否超过该力矩阈值以及叶片的位置，即可实现快速判断是否存在叶片净空不足引起的扫塔风险，而无需直接检测叶片的净空值，从而摆脱了需要通过激光雷达或者视频净空监测设备检测净空值的限制，缓解了由于天气原因导致激光雷达或者视频净空检测设备无法工作而检测扫塔风险失败的概率，提高可靠性，提升风力发电机组运行的稳定性和安全性。