[发明专利]监测风力发电机叶片结冰的方法及装置

说明书

提供一种监测风力发电机叶片结冰的方法及装置。所述方法包括：通过摄像头拍摄叶片的图像；从拍摄的图像中检测叶片所在区域；从拍摄的图像中去除叶片所在区域之外的背景区域的图像信息，以获取叶片图像；将获取的叶片图像输入到基于样本集训练得到的叶片结冰识别模型，来确定所拍摄的叶片是否已结冰，其中，所述样本集包括多个指示叶片已结冰的叶片图像。根据所述方法及装置，能够快捷、准确地监测风力发电机叶片是否结冰。

技术领域

本发明总体说来涉及风力发电领域，更具体地讲，涉及一种监测风力发电机叶片结冰的方法及装置。

背景技术

鉴于化石燃料消费对生态环境所造成的负面影响，近些年可再生能源备受关注，新型的清洁能源取代传统能源是大势所趋。随着新能源技术的广泛应用及风能技术的快速发展，风力发电机装机量不断创下新高，由于其建设周期短、发电效率高而得到越来越多的青睐，风力发电已成为我国新能源发电的主力军。开发利用风能等可再生的清洁能源资源符合能源发展的轨迹，对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护发挥着重大作用。

高原、寒冷地区、以及山脊、山顶的风能资源十分丰富，具有很大的开发价值，由于电能需求不同及风资源分布不均等原因，我国的优质风资源多分布于三北(东北、西北、华北)地区、高原地区，然则这些地区在冬季气温低、湿度大，因此很容易造成风力发电机的叶片结冰，同时南方部分风场也存在叶片结冰现象，叶片结冰可引起风力发电机叶片气动性能的变化而导致叶片过载、叶片载荷分布不均，进而捕风能力下降，影响发电量；其次易造成过载，缩短部件使用寿命；同时在叶片旋转过程中，当冰层黏着力下降时极易出现冰块脱落，造成运营事故。

叶片结冰是水蒸汽凝结在叶片表面形成水滴，由于温度低于冰点而在叶片上凝结成的冰晶的过程，叶片结冰后对风力发电机主要会造成如下影响：升力系数下降，导致Cp降低，造成发电量的损失；阻力系数增加，导致传动链轴向载荷过大，可能造成机舱加速度超限；叶片质量增加，轮毂转矩增大，影响叶根处疲劳寿命；叶轮气动、质量不平衡；在额定转速下，风力发电机控制系统不能对叶片变桨动作做精确控制。

目前风力发电机叶片结冰成了阻碍风能发展的一个重要因素，也是风电场建设的不确定性因素，大大降低了风力发电机的利用率，严重威胁风力发电机的安全运行，同时也是现场作业人员的一个潜在危险源，因此如何准确识别风力发电机叶片结冰问题也就具有重大的现实意义。

目前叶片结冰检测方法主要包括：依赖风功率不匹配进行检测、使用结冰传感器进行检测、或者在叶片上布置光纤传感器进行检测。然而，造成风功率不匹配的原因较多，难以较为精准的确定叶片是否由于结冰而造成风功率不匹配。结冰传感器是一种间接测量方法，其仅仅可以确定是否结冰，但是对于结冰现象是否消失无从判断，若依赖结冰传感器则容易造成冬季长时间停机，无法确定风力发电机恢复运行时间从而造成经济损失。光纤传感器成本较高，安装难度大，需要专业技术人员进行安装，很难在已有风场进行部署。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供一种监测风力发电机叶片结冰的方法及装置，以解决现有的叶片结冰监测方法存在的问题。

根据本发明的示例性实施例，提供一种监测风力发电机叶片结冰的方法，其特征在于，所述方法包括：通过摄像头拍摄叶片的图像；从拍摄的图像中检测叶片所在区域；从拍摄的图像中去除叶片所在区域之外的背景区域的图像信息，以获取叶片图像；将获取的叶片图像输入到基于样本集训练得到的叶片结冰识别模型，来确定所拍摄的叶片是否已结冰，其中，所述样本集包括多个指示叶片已结冰的叶片图像。