[发明专利]一种大型风力发电机组结冰检测方法

权利要求书

1.一种大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，包括：

在非结冰期采集风力发电机组的数据；

选择正常发电状态数据；

根据风速与对应的功率数据，由正常发电状态数据构建风速-功率曲线，得到95％置信区间上边界与95％置信区间下边界；

分别对95％置信区间上边界与95％置信区间下边界进行拟合，获得95％置信区间上边界与95％置信区间下边界的拟合曲线；

实时采集风力发电机组的数据，当处于正常发电状态且环境温度小于结冰监测阈值T时开始进行风力发电机组结冰判断，风速仪采集大型风力发电机组叶片处的风速值，功率表采集实际功率值，由风速值分别代入95％置信区间上边界与95％置信区间下边界的拟合曲线计算获得上边界功率值和下边界功率值，如果实际功率值不在上边界功率值和下边界功率值之间，判定为风力发电机组结冰。

2.根据权利要求1所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，如果实际功率值高于上边界功率值且持续时间t以上，则判定为风速仪结冰；如果实际功率值低于下边界功率值且持续时间t以上，则判定为风力发电机组叶片结冰。

3.根据权利要求2所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，根据风速与对应的功率数据，构建风速-功率曲线，得到95％置信区间上边界与95％置信区间下边界，包括采用高斯过程回归方法。

4.根据权利要求3所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，采用高斯过程回归方法包括：

以输入的风速向量为x，功率观测值为y，构建功率观测值y和功率预测值f_*之间的联合高斯分布为：

由联合高斯分布计算风速测试点x_*对应的功率预测值f_*；

计算功率预测值f_*的均值：

其中k(x_*,x)为x_*,x的协方差矩阵，x_*为风速测试点，k(x_*,x)为x_*,x的协方差矩阵，I为N*N的单位矩阵，k(x,x)表示N*N阶对称正定的风速协方差矩阵，N为学习样本的数据量，为功率观测值的方差；

计算风速测试点x_*对应的功率预测值f_*的方差：

计算95％置信区间上边界曲线：

计算95％置信区间下边界曲线:

其中y1_*为风速测试点x_*对应95％置信区间上边界功率预测值，y2_*为风速测试点x_*对应95％置信区间下边界功率预测值，z值表示标准差的倍数，通过z检验表获得,n为功率观测值样本数量。

5.根据权利要求1或2所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，对95％置信区间上边界与95％置信区间下边界进行拟合，包括，分别对风速区间进行等间隔划分，每个间隔内进行分段线性拟合。

6.根据权利要求1或2所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，在非结冰期采集风力发电机组的数据，包括风速、风向、机组发电功率、环境温度、齿轮箱温度以及机组运行状态；选择风速在设定范围内、风向与叶轮方向夹角小于阈值、环境温度高于结冰监测阈值、齿轮箱温度在设定范围内、机组运行状态为正常运行状态的风力发电机组的数据，作为正常发电状态数据。

7.根据权利要求1或2所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，实时采集风力发电机组的数据包括风速、风向、机组发电功率、环境温度、齿轮箱温度以及机组运行状态；当风速在设定范围内、风向与叶轮方向夹角小于阈值、环境温度低于结冰监测阈值、齿轮箱温度在设定范围内、机组运行状态为正常运行状态时进行风力发电机组结冰判断。

8.根据权利要求1或2所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，T为1～5℃。

9.根据权利要求1或2所述的大型风力发电机组结冰检测方法，其特征在于，t为5～10min。