1.本发明涉及风电机组技术领域，具体是一种风电机组变桨距系统故障诊断方法、系统及设备。
背景技术：
2.风力发电机组包括风轮和发电机，风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。变桨距也就是调节桨距角，是指安装在轮毂上的叶片通过控制可以改变其桨距角的大小，在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在零度位置不变，不作任何调节。
3.在长时间的使用过程中，日晒风吹雨淋，使得变桨距的系统容易出现故障，出现问题的因素较多，外部和内部的部件都有可能成为故障的原因，如果不进行合理的诊断分析，很难发现并解决问题。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种风电机组变桨距系统故障诊断方法、系统及设备，解决了现有技术中存在的上述不足。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.本发明提供的一种风电机组变桨距系统故障诊断方法，包括以下步骤：
7.步骤1，获取处于不同风向区域的多个风电机组的实时运行数据；
8.步骤2，对实时运行数据中的发电机组的功率特性进行分析；
9.步骤3，根据得到的功率特性分析结果对变桨故障进行诊断。
10.优选实施例，多个风电机组分别布置在迎风区域、背风区域以及迎风区域与背风区域之间的中间区域。
11.优选实施例，步骤2中，利用下式对实时运行数据中的发电机组的功率特性进行分析，得到风力发电机组可捕获的风能功率：
[0012][0013][0014]
其中，c
p
为风能利用系数；p为风力发电机组可捕获的风能功率；β为桨距角；λ为叶尖速比；ρ为空气密度；υ为转子的有效风速；r为风轮半径。
[0015]
优选实施例，步骤3中，根据得到的功率特性分析结果对变桨故障进行诊断，具体方法是：
[0016]
根据得到的功率特性分析结果绘制曲线图，根据得到的曲线图检测得到异常风电机组；
[0017]
对异常风电机组的变桨角度进行采集，将采集到的变桨角度与预设值进行比对，根据比对结果判断异常风电机组的变桨是否故障。
[0018]
优选实施例，利用a编码器和b编码器对异常风电机组的变桨角度进行采集。
[0019]
优选实施例，a编码器为变桨电机上的旋转编码器。
[0020]
优选实施例，b编码器为叶片角度计算器。
[0021]
优选实施例还提供一种风电机组变桨距系统故障诊断系统，包括：
[0022]
数据获取单元，用于获取处于不同风向区域的多个风电机组的实时运行数据；
[0023]
特性分析单元，用于对实时运行数据中的发电机组的功率特性进行分析；
[0024]
故障诊断单元，用于根据得到的功率特性分析结果对变桨故障进行诊断。
[0025]
优选实施例还提供一种风电机组变桨距系统故障诊断设备，包括处理器、以及能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
[0026]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027]
本发明提供的一种风电机组变桨距系统故障诊断方法，通过对变桨系统的各个可能产生故障位置进行分析和检查，快速找出故障原因，以利于工作人员进行修复，保证风电机组的正常运行；利用设置有对多个对照组进行对比，以快速发现故障的所在，并对诊断的正确率进行分析，使得诊断的结果更加准确，还能预测故障发生的可能性，提高诊断结果的准确率。
附图说明
[0028]
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，请参阅图1，本发明提供三种技术方案：
[0030]
实施例1
[0031]
本发明提供的一种风电机组变桨距系统故障诊断方法，包括以下步骤：
[0032]
s1、选取风电机组：确定要进行诊断分析的风电机组，按照正常运行的状态调整好该风电机组的运行数据，并记录相关的数值；
[0033]
s2、分析相关运行数据：在风电机组运行的状态下，利用式(1)、式(2)对发电机组的功率特性分析，得到风力发电机组可捕获的风能功率p：
[0034][0035][0036]
其中，c
p
为风能利用系数；p为风力发电机组可捕获的风能功率；β为桨距角；λ为叶尖速比；ρ为空气密度；υ为转子的有效风速；r为风轮半径。
[0037]
s3、将得到的所有的风能功率绘制曲线图，检测得到异常风电机组；
[0038]
s4、对异常风电机组的变桨故障分析诊断：a.对变桨角度故障进行分析诊断，通过a编码器和b编码器进行变桨角度的测量，将测量数值与设计要求的角度进行比照和相关计算，通过比较判断是否符合设定值，进而深入判断桨距角是否故障及其原因；
[0039]
b.对变桨转矩故障进行分析诊断，仔细检查螺栓是否松动，仔细检查润滑情况，检
查轴承磨损情况，判断惯性载荷的情况是否正常，还需要对减速器进行检查和测试，观察减速器运行情况，看使用是否顺畅或者发生故障导致坏死；
[0040]
c.对变桨电机故障进行分析诊断，测量检测变桨电机的温度，判断是否超出正常值，判断电机功率大小进行对比，并观察电机运行状态；
[0041]
s4、进行结果分析：对结果进行综合判断，并计算分析诊断的正确率，并对数据进行记录，计算诊断的正确率公式为；
[0042][0043]
其中，tp为正确地诊断出风电机组处于故障状态的次数；fp为将实际处于正常状态的风电机组错误地诊断为故障状态的次数；fn为将实际处于故障状态的风电机组错误地诊断为正常状态的次数；tn为正确地诊断出风电机组处于正常状态的次数；acc为诊断正确率。
[0044]
s5、诊断评估：将所得信息进行汇总并分析，总结故障原因和故障发生的最多因素，并将所得信息作为下次诊断使用的对照组。
[0045]
本发明实施例中，在步骤s1中，运行数据为风速、桨距角、风轮转速和功率，取值为五秒内的平均值。
[0046]
本发明实施例中，在步骤s3中，机组不能捕获风能，不能响应风速的变化，则桨距角故障性顺桨；直接导致变桨距系统失效，则额定风速以下桨距角启动过早；风轮受风面积减小，风能利用率降低，为额定风速以上桨距角过度增大。
[0047]
本发明实施例中，在步骤s3中，a编码器为变桨电机上的旋转编码器，b编码器为叶片角度计算器。
[0048]
本发明实施例中，所述步骤s3中，电机不能产生电能，机组被迫停机，为电机故障性停转；不能达到对应风速下的正常转速，减缓风电机组达到额定状态的速度，则额定风速以下电机转速响应过缓；电机不能在额定状态下工作，发电效率下降，则额定风速以上电机转速过低；检查电机内部齿轮是否发生堵塞影响使用，分析内部是否短路或者外部是否过载。
[0049]
本发明实施例中，可对s1～s5中，将对比所用数据和检测收集的数据进行留档，并绘制曲线图进行比较，分析故障趋势，方便下次有针对性的进行诊断修复。
[0050]
本发明实施例中，所述步骤s1中，在选取风电机组时，设置10组风电机组作为对比参考，其中，3组作为迎风向的机组，3组作为非迎风向上机组，4台作为中间区域机组。
[0051]
实施例二
[0052]
一种风电机组变桨距系统故障诊断方法，包括以下步骤：
[0053]
s1、选取风电机组：确定要进行诊断分析的风电机组进行对照，按照正常运行的状态调整好各机组的运行数据，并记录相关的数值；
[0054]
s2、分析相关运行数据：在风机运行的状态下，对发电机组的功率特性分析，进行分析的公式为：
[0055]
[0056][0057]
s3、变桨故障分析诊断：a.对变桨角度故障进行分析诊断，通过a编码器和b编码器进行变桨角度的测量，将测量数值与设计要求的角度进行比照和相关计算，通过比较判断是否符合设定值，进而深入判断桨距角是否故障及其原因；
[0058]
b.对变桨转矩故障进行分析诊断，仔细检查螺栓是否松动，仔细检查润滑情况，检查轴承磨损情况，判断惯性载荷的情况是否正常，还需要对减速器进行检查和测试，观察减速器运行情况，看使用是否顺畅或者发生故障导致坏死；
[0059]
c.对变桨电机故障进行分析诊断，测量检测变桨电机的温度，判断是否超出正常值，判断电机功率大小进行对比，并观察电机运行状态；
[0060]
s4、进行结果分析：对结果进行综合判断，并计算分析诊断的正确率，并对数据进行记录，计算诊断的正确率公式为；
[0061][0062]
s5、诊断评估：将所得信息进行汇总并分析，总结故障原因和故障发生的最多因素，并将所得信息作为下次诊断使用的对照组。
[0063]
本发明实施例中，在步骤s1中，运行数据为风速、桨距角、风轮转速和功率，取值为五秒内的平均值。
[0064]
本发明实施例中，在步骤s2中，c
p
为风能利用系数，p为风力发电机组可捕获的风能功率，β为桨距角，λ为叶尖速比，ρ为空气密度，υ为转子的有效风速，r为风轮半径。
[0065]
本发明实施例中，在步骤s3中，机组不能捕获风能，不能响应风速的变化，则桨距角故障性顺桨；直接导致变桨距系统失效，则额定风速以下桨距角启动过早；风轮受风面积减小，风能利用率降低，为额定风速以上桨距角过度增大。
[0066]
本发明实施例中，在步骤s3中，a编码器为变桨电机上的旋转编码器，b编码器为叶片角度计算器。
[0067]
本发明实施例中，所述步骤s3中，电机不能产生电能，机组被迫停机，为电机故障性停转；不能达到对应风速下的正常转速，减缓风电机组达到额定状态的速度，则额定风速以下电机转速响应过缓；电机不能在额定状态下工作，发电效率下降，则额定风速以上电机转速过低；检查电机内部齿轮是否发生堵塞影响使用，分析内部是否短路或者外部是否过载。
[0068]
本发明实施例中，在步骤s4中，tp为正确地诊断出风电机组处于故障状态的次数，fp为将实际处于正常状态的风电机组错误地诊断为故障状态的次数，fn为将实际处于故障状态的风电机组错误地诊断为正常状态的次数，tn为正确地诊断出风电机组处于正常状态的次数，acc为诊断正确率。
[0069]
本发明实施例中，可对s1～s5中，将对比所用数据和检测收集的数据进行留档，并绘制曲线图进行比较，分析故障趋势，方便下次有针对性的进行诊断修复。
[0070]
本发明实施例中，所述步骤s1中，在选取风电机组时，设置15组风电机组作为对比参考，7组作为迎风向的机组，7组作为非迎风向上机组，1台作为中间区域机组。
[0071]
实施例三
[0072]
一种风电机组变桨距系统故障诊断方法，包括以下步骤：
[0073]
s1、选取风电机组：确定要进行诊断分析的风电机组进行对照，按照正常运行的状态调整好各机组的运行数据，并记录相关的数值；
[0074]
s2、分析相关运行数据：在风机运行的状态下，对发电机组的功率特性分析，进行分析的公式为：
[0075][0076][0077]
s3、变桨故障分析诊断：a.对变桨角度故障进行分析诊断，通过a编码器和b编码器进行变桨角度的测量，将测量数值与设计要求的角度进行比照和相关计算，通过比较判断是否符合设定值，进而深入判断桨距角是否故障及其原因；
[0078]
b.对变桨转矩故障进行分析诊断，仔细检查螺栓是否松动，仔细检查润滑情况，检查轴承磨损情况，判断惯性载荷的情况是否正常，还需要对减速器进行检查和测试，观察减速器运行情况，看使用是否顺畅或者发生故障导致坏死；
[0079]
c.对变桨电机故障进行分析诊断，测量检测变桨电机的温度，判断是否超出正常值，判断电机功率大小进行对比，并观察电机运行状态；
[0080]
s4、进行结果分析：对结果进行综合判断，并计算分析诊断的正确率，并对数据进行记录，计算诊断的正确率公式为；
[0081][0082]
s5、诊断评估：将所得信息进行汇总并分析，总结故障原因和故障发生的最多因素，并将所得信息作为下次诊断使用的对照组。
[0083]
本发明实施例中，在步骤s1中，运行数据为风速、桨距角、风轮转速和功率，取值为五秒内的平均值。
[0084]
本发明实施例中，在步骤s2中，c
p
为风能利用系数，p为风力发电机组可捕获的风能功率，β为桨距角，λ为叶尖速比，ρ为空气密度，υ为转子的有效风速，r为风轮半径。
[0085]
本发明实施例中，在步骤s3中，机组不能捕获风能，不能响应风速的变化，则桨距角故障性顺桨；直接导致变桨距系统失效，则额定风速以下桨距角启动过早；风轮受风面积减小，风能利用率降低，为额定风速以上桨距角过度增大。
[0086]
本发明实施例中，在步骤s3中，a编码器为变桨电机上的旋转编码器，b编码器为叶片角度计算器。
[0087]
本发明实施例中，所述步骤s3中，电机不能产生电能，机组被迫停机，为电机故障性停转；不能达到对应风速下的正常转速，减缓风电机组达到额定状态的速度，则额定风速以下电机转速响应过缓；电机不能在额定状态下工作，发电效率下降，则额定风速以上电机转速过低；检查电机内部齿轮是否发生堵塞影响使用，分析内部是否短路或者外部是否过载。
[0088]
本发明实施例中，在步骤s4中，tp为正确地诊断出风电机组处于故障状态的次数，fp为将实际处于正常状态的风电机组错误地诊断为故障状态的次数，fn为将实际处于故障状态的风电机组错误地诊断为正常状态的次数，tn为正确地诊断出风电机组处于正常状态的次数，acc为诊断正确率。
[0089]
本发明实施例中，可对s1～s5中，将对比所用数据和检测收集的数据进行留档，并绘制曲线图进行比较，分析故障趋势，方便下次有针对性的进行诊断修复。
[0090]
本发明实施例中，所述步骤s1中，在选取风电机组时，设置11组风电机组作为对比参考，5组作为迎风向的机组，5组作为非迎风向上机组，1台作为中间区域机组。
[0091]
本实施例还提供一种风电机组变桨距系统故障诊断系统，包括：
[0092]
数据获取单元，用于获取处于不同风向区域的多个风电机组的实时运行数据；
[0093]
特性分析单元，用于对实时运行数据中的发电机组的功率特性进行分析；
[0094]
故障诊断单元，用于根据得到的功率特性分析结果对变桨故障进行诊断。
[0095]
本实施例还提供所述一种风电机组变桨距系统故障诊断设备，该设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述一种风电机组变桨距系统故障诊断设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
……
。
[0096]
所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
[0097]
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。