[发明专利]定位风力涡轮机处的雷击

说明书

技术领域

本发明涉及方法、雷电检测系统、风力涡轮机和风电场。此外，提出相应的计算机程序产品和计算机可读介质。

背景技术

风力涡轮机及其通常在露天区域中的位置的不断增加的高度使得它们完全暴露于直接雷击。风力涡轮机在其寿命期间经历大量雷击，大多数是针对转子叶片。雷电流可以导致对叶片结构材料的严重损害，并且牵涉修复比如例如材料、劳动和停机时间的相当大的成本。因此，一般在风力涡轮机的周围环境中的雷电检测和叶片的雷电保护是非常重要的问题。

US 7,468,505B2涉及一种雷电检测系统，其包括配置成接收雷击并且发射雷电感应电流的导体。该系统还包括配置成从雷电感应电流检测多个雷电参数的光纤电流传感器。通过应用多个光纤传感器，该系统可以被配置成测量雷电的影响的局部化。

实现这样的多个传感器确实牵涉附加的硬件和软件并且因而牵涉附加的成本。

发明内容

一个目的是克服这样的缺点并且特别地提供一种针对风力涡轮机的雷击检测器和定位器的改进的方案。

该问题根据独立权利要求的特征来解决。另外的实施例由从属权利要求产生。

为了克服该问题，提供了一种用于定位风力涡轮机处的雷击的方法，包括以下步骤，

– 检测雷击，

– 基于由雷击导致的声音的测量而导出雷击的位置。

雷电或雷击的现象通过随后是声学声音（还称为“雷”）的闪电来表征，所述声学声音和闪电二者都是电学放电的成果，从而生成光和声音。由此，闪电（通过“光”表征）的出现或检测到和雷的出现（通过“声音”表征）之间的时间特定延迟是物理学中的公知现象，其作为所提出的解决方案的基础。

在第一步骤中，确定雷电，即指示雷击的闪电的存在或出现，并且将所述雷电用作触发物。若干方法或传感器可用于检测闪电，如以下进一步解释的。

在第二步骤中，由所检测到的闪电触发，发起声音测量，例如通过激活包括时间测量的特定声音测量传感器。作为示例，声音测量可以包括声音比如雷在定义位置处的到达的确定。进一步地，确定时间信息（表示例如时间戳），其表示当声音到达定义位置时的时间。声音可以由声波来表示，所述声波典型地以声速从其起始点（比如例如其中所检测到的闪电击中或影响风力涡轮机的结构的位置）开始行进。

作为示例，声波在定义位置处的到达（连同时间信息）可以通过使用安装在该位置处的麦克风或加速度计（其是敏感的以用于检测“冲击波”）来确定。

知晓声波在预定义的或特定位置处的到达（例如，通过所确定的时间信息来表示）允许确定由声音或声波需要以从其起始点行进到特定位置的持续时间。基于此，对定义位置与声音起始点之间的距离的估计是可能的。

使用例如多个（即两个或更多）这样的定义位置以用于确定声音的到达并且因而知晓声音的起始点与定义位置之间的多个所估计的距离允许地理方向在定义坐标系（其通过所述多个位置定义）内的确定，并且因而实现声音的起始点的局部化，即其中雷击击中风力涡轮机的结构的位置的确定。作为示例，这样的位置可以是特定转子叶片处的特定位置。

因此，所提出的解决方案的一个另外的输出可能是，风力涡轮机的结构未被所检测到的雷击击中。在该情形中，所提出的解决方案的一个另外的输出将是其中雷击击中风力涡轮机旁边的物体的定位或位置的确定，所述物体可能是例如在风电场中近处的另一风力涡轮机或者附近的树或建筑物。

作为优点，通过使用简单的，即不复杂的技术，用于定位雷击的所提出的解决方案可以针对低量的金钱实现，并且因而以经济的方式实现。

装置，比如例如用于检测雷电或用于测量声音的传感器可以安装在风力涡轮机的部件上。应当指出的是，那些装置不一定必须是风力涡轮机的部分。可替换地，那些装置还可以安装在风力涡轮机旁边，比如例如在风力涡轮机旁边的分离部件/元件处，或者在附近的另外的风力涡轮机处。作为优点，用于执行所提出的解决方案的必要装置可以被多个风力涡轮机共享并且因而允许进一步的成本节省。

在实施例中，雷击基于至少一个所确定的雷电参数来检测。

在另一实施例中，所述至少一个雷电参数包括以下中的至少一个

– 亮度，

– 感应磁场。

亮度可以通过使用光敏传感器来确定，所述光敏传感器对定义亮度水平是敏感的。高亮度水平或阈值对于闪电的正确检测而言可能是必要的。

感应磁场可以通过已安装的拾波线圈来确定。

将闪电的正性检测用作用于例如通过激活特定声音和时间测量传感器来发起声音测量的触发物。