风力涡轮机的警报掩码生成和状态监控的方法

专利名称：风力涡轮机的警报掩码生成和状态监控的方法
技术领域：
本发明涉及一种自动生成用于风力涡轮机中的状态监控的警报掩码的 方法，以及一种风力涡轮机的状态监控方法和一种风力涡轮机状态监控系统。
背景技术：
在现有的风力涡轮机控制系统中，警报掩码用来确定风力涡轮机或它 的一个部件是否处于临界状态。例如，如果风力涡轮机的某一部件测得的
振动量超出由对应的警报掩码限定的某个值或状态，就出现了临界操作状 态。
通常，通过条件变量使测量值与它们的对应的风力涡轮机部件相关 联。这样，代表着某一风力涡轮机部件或子系统的条件变量的测量值可以 给出该子系统的当前操作状态的精确报告。
然而，条件变量的测量值会在相同类型和结构的涡轮机之间发生变 化，因为每个风力涡轮机的动态特性在一定程度上独立于那个特定涡轮 机，尽管这些风力涡轮机具有相同的尺寸和结构。
因此，对相同类型的所有风力涡轮机应用相同的掩码到可能对一些风 力涡轮机产生过多的错误警报数，然而，同时使其它风力涡轮机得到低得 不可接受的检测可靠性。
因此，对于每个单独的风力涡轮机，正确的状态监控所需的警才艮掩码 必须单独设置。因为在当前系统中这通常是手动地执行，警报掩码的设置 过程费用大且耗时。
美国专利6,785,637Bl示出一种系统，其涉及估计当前记录的振动谱 与在先记录的参考谱之间的差值。如果该系统检测到偏差超出预定阈值， 就会产生故障信息。
P. Caselitz、 J. Giebhardt和R. Kewitsch在他们的文章"Advanced Condition Monitoring System for Wind Energy Converters" (Proceedings of the EWEC 1999, Nice, France的第63至66页)中提出一种风力涡轮机状 态监控系统，该系统提供一种学习模式，并且在该系统中，在正常和无故
5障操作期间根据平均值和测量值的标准偏差产生警报级别。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种自动生成用于风力涡轮机的状态 监控的警报掩码的方法，其中，在每个单独的涡轮机中执行警报掩码生成， 生成的警报掩码与它的特定风力涡轮机的动态特性处于精确对应关系，并 且提供一种状态监控方法和一种风力涡轮机状态监控系统。
通过权利要求1、 13或19的任一项的主题实现该目的。
根据权利要求1所述的发明提供一种自动生成用于风力涡轮机的状 态监控的警报掩码的方法，包括以下步骤
-从风力涡轮机的状态监控系统的控制界限储存库中选择参考数据选 择界限，其中，该参考数据选择界限规定了记录参考数据的时间间隔，其 例如由通过风力涡轮机的状态监控器记录的许多条件变量给出，这些条件 变量受到它们的标准偏差的限制，这意味着这些条件变量在记录数据被使 用(被选定)的时间间隔内必须是"可靠的"；
-在该时间间隔内选择由位于风力涡轮机中的至少 一个传感器记录的 参考数据；
-根据该参考数据计算至少一个参考值，也称为特征力矩； -从控制界限储存库中选择第 一警报掩码因子和第二警报掩码因子； -通过用该参考值乘该第 一警报掩码因子计算第 一警报掩码； -通过用该参考值乘第二警报掩码因子计算第二警报掩码。 由状态监控器所监控的测量，也就是条件变量的测量值，通常取决于 被监控的风力涡轮机的操作状态。描述风力涡轮机的操作状态的这些参数 的n元空间被细分成许多收集器，每个都对风力涡轮机的特定操作状态分 类。只要条件变量的测量值落入相同收集器中，对应于各个值的操作状态 就被说成是相同的。这些条件变量的测量值可以标上代表着各个值所落入 的收集器的符号，并且因此，记录当时的风力涡轮机的操作状态下的测量。 因此将测量的估计值限制到标上了相同符号的测量值。
因此，在本发明的方法中，限定出许多供记录参考数据落入的收集器， 每个收集器代表着风力涡轮机的不同操作状态。那么，为每个参考数据确 定供各个参考数据落入的收集器，并且为收集器与参考数据的每种组合，
执行下列步骤
6-从控制界限储存库中选择第 一警报掩码因子和第二警报掩码因子；
-根据落入各个收集器的参考数据计算参考值；
-通过用该参考值乘该第 一警报掩码因子计算第 一警报掩码；
-通过用该参考值乘第二警报掩码因子计算第二警报掩码。
注意，条件变量的测量值还可以在相同类型的涡轮机之间发生变化，
那么，应该对涡轮机、收集器和参考数据(条件变量)的每种组合都生成
警报掩码。
由于风力涡轮机的状态监控系统中具有控制界限储存库，在本方法 中，从这个储存库中选择各种界限，例如参考数据选择界限和警报掩码因 子，本方法允许对自动警报掩码生成流程进行有效配置和控制，同时，如 此控制的这个生成流程能在状态监控系统中自动执行。实际上，该控制界 限储存库可以例如存在于风电场的中央位置中或存在于多个风电场共用 的远程位置中。
通过提供参考数据选择界限以及通过根据该界限选择记录参考数据， 每个风力涡轮机获取一组受到很好限定的参考数据，很好限定指的是在时 间间隔内或根据数据选择界限中限定的其它参数。根据这些参考数据，在 进一步执行该方法的期间，自动生成警报掩码。
这种参考数据可以例如以振动测量(风力涡轮机及其部件的加速度测 量)、声音测量(声压测量)、油液监控装置中的脉沖计数或应变测量为 基础。
通过根据用于每个限定的收集器(每个收集器都描述在获取测量的时 间点上风力涡轮机的操作状态)的参考数据来计算参考值，选定参考数据 被转化为一个或多个特征值。该参考值可以是标量，但也可以是任一多元 值，例如，n元数组或矩阵，或者可以作为函数或曲线给出。
通过从控制界限储存库中选择第 一警报掩码因子和第二警报掩码因 子，每个涡轮机能够单独配置以在先计算的参考值为依据的实际警报掩码 的计算，或者设定成任一出厂设定。
通过计算至少两个警报掩码，也就是第 一警报掩码或黄色警报掩码和 第二警报掩码或红色警报掩码，由适当的风力涡轮机状态监控系统生成两 种不同类型的临界警报。例如，黄色警报可用作表征风力涡轮机中的暂时 性临界状态的临界警报，红色警报可用于表征风力涡轮机系统中的永久性 故障。当然，可以计算两种以上的警报掩码。本发明可以具体化为引用权利要求1的权利要求所提供的和/或具体 实施例中所给出的。
在实施例中，计算参考值包括计算参考数据的平均值和表征力矩，例 如参考数据的标准偏差。在这样的实施例中，这样计算的平均值和表征力 矩可用于通过从控制界限储存库中选择表征力矩因子(例如标准偏差因 子)并且将平均值加到表征力矩与表征力矩因子的乘积上来计算参考值。
为了保证用于警报掩码计算的最小级，本方法的实施例的特征在于， 该方法还包括从控制界限储存库中选择最小值参数的步骤并且还包括在 平均值小于最小值参数的情况下用最小值参数代替平均值的步骤。因此， 平均值被最小值参数覆盖并且在执行方法的整个过程中全部使用该最小 值参数而不是平均值。
同样地，为了保证用于警报掩码计算的最大值，本方法的实施例的特 征在于，该方法还包括从控制界限储存库中选择最大值参数的步骤并且还 包括在平均值大于最大值参数的情况下用最大值参数代替平均值的步骤。 因此，平均值被最大值参数覆盖并且在执行方法的整个过程中全部使用最 大值参数而不是平均值。
本方法的实施例的特征在于，根据操作者的选择，参考值的计算包括 计算参考数据的最大值。因此，选定数据的最大值用作参考值。
在本方法的实施例中，包括从控制界限储存库中选择数据量参数的步 骤，并且在选定参考数据量小于数据量参数的情况下停止执行该方法。这 样，就规定了只在声音测定数据上生成警报掩码。如果没有在规定时间间 隔内从数据选择步骤得到足够的无误差量，就停止本方法的执行，而不是 生成不可靠的警报掩码。
换句话说，根据风力涡轮机的多个条件变量为每个收集器选择一组参 考数据。在这样的实施例中，根据一个条件变量或多个条件变量分别为每 个条件变量和/或为选定的每个收集器生成第一和第二警报掩码。
而且，参考数据可以形成参考序列，并且本方法因此包括将参考序列 变换成使常值函数值与函数域的区间相关联的阶跃函数的步骤。在实施例 中，阶跃函数的每个区间的函数值由那个区间上的未变换的参考序列的最 大值确定，和/或从控制界限储存库中选择随机值，根据这些值限定出每 个区间的大小。该参考序列可包括任何形式的谱，例如自谱、包络自谱、 倒谱等等。
8在一组条件变量或一组测量值形成镨的实施例中，为阶跃函数域中的 所述区间的每一个生成第一和第二警报掩码。该方法的实施例的特征还在 于，参考数据的数值范围被分成风力涡轮机的多个操作状态收集器，并且 还在于为每个操作状态收集器生成一个第一和一个第二警才艮掩码。因此， 特别是在该方法的实施例中，为每个条件变量且为描述风力涡轮机或它的 部件的操作状态的每个收集器生成第一和第二警报掩码。
如权利要求13所述的发明提供一种风力涡轮机的状态监控方法，包 括以下步骤
-选择由权利要求1至12的方法生成的第一和第二警报掩码；
-获取至少 一个状态测量值；
-确定测量值是否大于第 一警才艮掩码；
曙在测量值大于第一警报掩码的情况下，就增大第一滞后计数器，否 则就减小第一滞后计数器；
-确定测量值是否大于第二警报掩码；
-在测量值大于第二警报掩码的情况下，就增大第二滞后计数器，否 则就减小第二滞后计数器；
-确定第一滞后计数器是否大于第一警报级，并且在第一滞后计数器 大于第一警报级的情况下，就生成第一警报；
-确定第二滞后计数器是否大于第二警报级，并且在第二滞后计数器 大于第二警报级的情况下，就生成第二警报。
通过为每个警报掩码引入滞后计数器并且通过在测量值大于阈值或 由第一警报掩码限定的其它标准的情况下增大第一滞后计数器，并且只在 滞后计数器大于预定值的情况才生成第一种警才艮，与才艮据测量值大于警才艮 掩码来直接生成警报的系统相比，提供了更稳定的状态监控方法。通过使 用滞后计数器，防止了由不真实测量的原因给出的警报。在包括阶跃函数 的实施例中，滞后计数器能相应地用于阶跃函数的每个区间。
因此， 一旦测量值大于第二警报掩码，就增大第二种警才艮的滞后计数 器。当测量值低于第一 (或第二)警报掩码时，就相应地减小第一(或第 二)滞后计数器。为了使滞后计数器保持在合理的数值范围之内，从而确 保在临界值测量的预定量内适当的警"l艮生成，为每个滞后计lfet器限定最大 和最小值。
该方法的实施例的特征在于，在第 一滞后计数器低于第 一取消警报级的情况下，取消第一警报。该取消警报级可设成等于第一警报级，或可设 成低于第 一警报级的某 一值。
该方法的实施例的特征还在于，保持第二警报(红色警报)直到通过 手动操作员设定来取消它。
该方法还具体化为，其还包括从控制界限储存库中选择第三警报掩码 (蓝色警报掩码)，并且还具体化为，其还包括确定测量值是否低于第三
警报掩码的步骤；在测量值低于第三警报掩码的情况下，就增大第三滞后 计数器，否则(测量值大于或等于第三警报掩码)就减小第三滞后计数器； 以及，确定第三滞后计数器是否大于第三警报级，并且在第三滞后计数器 大于第三警报级的情况下，生成第三(蓝色)警报。
通过提供第三警报，该系统不仅可以检测暂时性(黄色)临界状态或 对应于永久性故障(红色)的临界状态，而且还可以指示出测量值实际上 不低并且指示出监控系统自身存在误差(蓝色警报)。
该方法具体化为，条件测量的数值范围被分成风力涡轮机的多个操作 状态收集器，条件测量值与第一操作状态收集器关联，第一和第二警报掩 码与第二操作状态收集器关联，并且具体化为，第一和第二警才艮掩码只在 第一和第二关联操作状态收集器相同的情况下施加给条件测量值。
因此，测量的估计值一直局限到与警报掩码相同的操作状态收集器的 关联数据。
如果警报掩码被超过，状态监控方法还包括以下更多的步骤
-重新调用警报掩码界限参数；
-修正警报掩码界限参数并分析改变该参数的影响；
-以修正警报掩码界限参数为基础按照本发明的生成警报掩码方法重 新进行警报掩码生成。
如权利要求19所述的发明提供一种风力涡轮机监控系统，包括配置 成执行如权利要求1至18任一项所述方法的步骤的处理单元。
正如本领域技术人员所知道的，这两个方法可以结合并且在风力涡轮 机监控系统和/或风力涡轮机控制系统中实施。这种风力涡轮机控制和/或 监控系统所包含的处理单元被配置成通过适当的编程、或专用集成电路的 使用、或一般或应用特定硬件和软件的任何组合，来执行方法的步骤。


10下面更详细地描述本发明，参照下列附图
图1示出本发明的实施例的第一部分的示意流程图2示出图1所示实施例的关于计算参考值的详情；
图3示出图1所示实施例的关于参考序列的修正的详情;
图4示出本发明的实施例的第二部分的示意流程图5示出本发明方法的实施例的第三部分，以及
图6示出本发明方法的实施例的第四部分。
具体实施例方式
图1示出本发明的方法的第一部分的实施例的示意流程图，这第一部 分涉及警报掩码的生成，其用于实施例的第二部分。第二部分涉及使用 这些警报掩码的风力涡轮机的实际状态监控。
该方法的所有步骤都由处理模块执行，该处理模块包含在风力涡轮机 的状态监控单元中，和/或包含在风力涡轮机的控制单元中，和/或包含在 中央机构例如控制中心中。如本领域技术人员所知道的，该处理单元被配 置成使用适当的软件、硬件或其组合执行所有方法步骤(或其任何子集)。 特别地，该处理单元能被编程来执行该方法步骤。
在步骤100,选择控制界限储存库，其包含在连接到处理单元或包括 在处理单元中的存储器。在该控制界限储存库中，包含界限和/或规则， 在本实施例中，这些界限和/或规则用于警报掩码的后续生成。
因为，在本实施例中，为每个风力涡轮机和描述操作状态的每个收集 器(操作状态收集器)生成警报掩码，在控制界限储存库中为需要生成警 报掩码的每个涡轮机和每个操作状态收集器限定出规则。
本实施例的控制界限储存库因此包括
-用于开始数据选择的时间和/或日期，警报掩码的后续生成是以该数 据为依据(参考数据)
-获取足够的统计精度所需的数据量和/或每个条件变量的测量数
-掩码模式(峰值或标准偏差)
-标准偏差因子
-最小值参数(最低级)
-最大值参数(最高级)
-第一 (黄色)警报掩码因子和第二 (红色)警报掩码因子，以分贝(dB )表示
-第三(蓝色)警报掩码或级别，指示最低容许值
-随机值，也就是区间宽度，在这个区间宽度内进行最大检测
-第一 (黄色)、第二 (红色)和第三(蓝色)滞后计数器界限
-用于拒绝过载l丈据的设定
-用于拒绝带有偏压误差的数据的设定
在步骤105中，从控制界限储存库中选择包括时间和日期的参考数据 选择界限，该时间和日期用于开始和结束参考数据选择。在步骤110中， 根据风力涡轮机的操作状态的条件变量特征获取测量值形式的参考数据。
在步骤115中，通过用收集器的符号(或多个符号)对条件变量的测 量值加标记，使操作状态收集器与选定参考数据相关联，该收集器代表在 测量实施时间点上的操作状态。描述操作状态的N维参数空间(也就是 条件变量)被细分成收集器(操作状态收集器)。只要描述风力涡轮机的 操作状态的条件变量的值属于相同的收集器，就认为操作状态也是相同 的。因此，测量值的估计就被限制到标上了相同操作状态收集器符号的数 据。
在步骤120中，从控制界限储存库中选择数据量参数，该数据量参数 就是获取足够的统计精度所需的每个条件变量的测量数。根据数据量参 数，在步骤125中确定参考数据的量是否大于或等于数据量参数。通过这 样做，就建立有足够的无误差数据可用，从而能确保警报掩码生成的足够 统计纟青度。
如果，例如个别传感器出现误差信息(例如因为它已经超负荷工作了 一段时间)，就将那个传感器或那段时期所记录的数据丟弃。因此，只有 认定是无误差的数据才用于掩码的生成，并且，正如下文关于蓝色警报的 描述所看到的，会用于后续的对受监控涡轮机的条件的评估。数据无效还 可能是因为其它形式的传感器误差信息，例如，直流线性驱动加速表的偏 压误差或油液计数器的自测信号。
因此，以这些掩码为依据生成的警报掩码和风力涡轮机状态监控的可 确保的可靠性得以实现。如果有足够的数据可用，方法就继续执行到步骤 130。如果不，方法就停止执行。然而生成警报掩码的这种停止不会阻碍 提供警报检测在实施例中，该方法可以包括在停止情况下选择缺省最大 警报掩码，并且使用该缺省警报掩码生成警报。更确切地说，这种实施例可以包括根据该缺省最大警报掩码产生暂时性警报掩码，从而确保涡轮机 的最大级别监控，同时等待有足够的数据来成功地自动生成警报掩码。
在步骤130中，为每个条件变量和描述才喿作状态的每个收集器计算参 考值。计算的详细内容将在下文参照图2进行更详细地解释。然后，方法 继续到步骤135。
另一方面，如果在步骤125中确定出参考数据量小于数据量参数，方 法就继续到步骤126，在这里，在方法进一步继续到步骤135之前，参考 值被设成最大值。
在步骤135至150，为每个条件变量和每个操作状态收集器计算第一 和第二警报掩码(黄色和红色)。为此，在步骤135中，从控制界限储存 库中选择第一警报掩码因子，以及，在步骤140中，从控制界限储存库中 选择红色警报掩码因子。然后，在步骤145中，通过将黄色警报掩码因子 乘上步骤130中算出的参考值来计算黄色警报掩码。同样地，在步骤150 中，通过将红色警报掩码因子乘上算出的参考值来获取红色警报掩码。
本发明的实施例还可包括特殊的计算步骤，在这种情况中，步骤130 算出的参考值形成参考序列，例如参考谱、自谱、包络自谱、倒谱等等， 并且在这种情况中，在用步骤135至150所描述的方法根据参考序列计算 警报掩码之前，对参考序列进行后续的变换步骤。在下文参照图3对参考 序列的这种变换步骤进行更详细的描述。
最后，在步骤155中，从控制界限储存库中直接选择蓝色警报掩码。 虽然黄色警报掩码用于检测暂时性临界状态，红色警才艮掩码用于永久性临 界状态，例如结构破坏，但这两种警报都是基于每个特定风力涡轮机单独 的结构和动态特性。然而，蓝色警报掩码是为了检测本方法所生成的不真 实的低值，从而能检测到监控系统的故障或暂时错误。
图2示出了图1所示方法实施例的第一部分的计算参考值的详细内 容。在步骤200中，确定系统是否处于最大值模式。在通常通过操作者执 行的手动选择来启动的最大值模式中，将参考值设成等于选定参考数据的 最大值。为了这样做，在步骤205中计算参考数据的最大值。然后，在步 骤206中选择控制界限储存库中的为每个条件变量限定出的最小值参数， 并在步骤207将其与算出的最大值相比较。在这个步骤中，确定所述最大 值是否小于选定的最小值参数，如果最大值小于最小值参数，就在步骤 208中用最小值参数代替最大值。因此，最大值或最小值参数作为参考值被输入上述方法步骤的执行中。
如果检测步骤200确定出系统不处于最大值模式，就在步骤210中计 算参考数据的平均值。然后，在步骤215中选择控制界限储存库中的为每 个条件变量限定出的最小值参数，并在步骤220将其与算出的平均值相比 较。在这个步骤中，确定所述平均值是否小于选定的最小值参数，如果平 均值小于最小值，就在步骤225中用最小值代替平均值，并且方法继续到 步骤230。因此，最小值代替平均值，用于参考值计算的后续步骤。相反 地，如果在步骤220中确定出平均值不小于最小值，方法就继续到步骤 223,在这里，检测出平均值是否大于选定的最大值参数。如果是，就在 步骤227中用最大值代替平均值，并且方法继续到步骤230。因此，最大 值代替平均值，用于参考值计算的后续步骤。在步骤223中，如果检测出 平均值没有大于选定的最大值参数，方法就继续到步骤230。
如果平均值不小于最小值，就在步骤230中用算出的平均值继续参考 值计算，用于后面的方法4丸行。
在相应的方法中，含有最大值参数的实施例还包括步骤确定所述平 均值是否大于选定的最大值参数，如果平均值大于最大值，就用最大值代 替平均值。因此，最大值代替平均值，用于参考值计算的后续步骤。如果 平均值不大于最大值，就在步骤230用算出平均值继续参考值计算，用于 后面的方法执4亍。
在步骤230中，计算选定的参考数据的标准偏差。然后，在步骤235 中，从控制界限储存库中选择标准偏差因子。在步骤240中，为每个条件 变量和描述操作状态的每个收集器生成参考值ref:
ref = devi * factr + mval,
mval是在步骤210中得到的参考数据的计算平均值，或是在步骤225 代替了平均值的最小值，devi是在步骤230得到的计算标准偏差，factr 是在步骤235得到的选定标准偏差因子。由此算出的参考值ref用于图1 所述方法的进一步执行。替换性地，参考值可被设成所记录的最大值。
图3示出本发明的实施例的第二部分的示例详细内容。在从条件变量 组获取参考数据的情况中，条件变量组形成谱，获取的参考值由此形成参 考序列。为了说明由此测得的频率的变化，本实施例提供了步骤300至 315所示的修正参考序列的步骤。在这些步骤中，参考序列被修正成由区
14间组成，每个区间都有恒值，从而使值y(xo)等于y(x)在原始参考序列的闭 区间[xo-deltax; x。+deltax]上的最大值。此处，x、 x0和deltax是整数值， 通过控制界限储存库中给出的随机值提供参数deltax。
因此，在步骤300中，从控制界限储存库中选择随机值，在步骤305 中，使用选定随机值确定执行修正所基于的并如上所解释的区间。
在步骤310中，在每个确定区间中计算原始参考序列的最大函数值， 最后，在步骤315中，设定由此生成的阶跃函数的函数值(分段常数函数)。 因此，由谱组成的修正参考序列或全体参考值用于如图1所述的警报掩码 的后续计算。
图4示出本方法的实施例的第二部分。实施例的这个部分示出了根据 参照图l至3的描述所生成的第一、第二和第三(黄色、红色和蓝色)警 报掩码进行的风力涡轮机的状态监控。首先，在步骤400中，通过获取在 步骤140、 150中所生成的和在步骤155所选择的警报掩码来选择黄色、 红色和蓝色警报掩码。因此，为每个条件变量和每个操作状态收集器获取 三个警报掩码(黄色、红色和蓝色)。
然后，在步骤405中，为每个掩码建立相应的黄色或红色滞后计数器， 而只建立一个共用的蓝色滞后计数器。为了这样做，从控制界限储存库中 选择适当的滞后计数器界限。在上述的条件变量组形成序列的实施例中， 不会为谱的每个点限定出黄色和红色滞后计数器，而只是为阶跃函数的每 个区间限定出黄色和红色滞后计数器，也就是说，修正参考序列是恒值。 然而，在条件变量组没有形成序列的实施例中，为每个条件变量限定出滞 后计数器。
在步骤407中，从控制界限储存库中的相应界限选择红色警报级和黄 色警报级。
在步骤410中，通过采用代表风力涡轮机动态的条件变量的输入值来 获取测量值。控制界限储存库还包括用于确定是只有无误差测量值还是所 有测量值与掩码作比较的设定。然后对特定条件变量的每个新的和无误差 的测量值标上相应收集器符号(代表着记录测量时风力涡轮机的当前操作 状态)。然后，将测量值与蓝色、黄色和红色警报掩码相比较，其中，该 蓝色、黄色和红色警报掩码都是属于与测量值相同的收集器。因此，测量 值的估计一直局限于标上了与警报掩码相同的收集器符号的数据。
将测量值与相应警报掩码相比较以及警报的后续生成的详细步骤描述如下
在步骤415中，确定获取的测量值是否大于黄色掩码。正如本领域技 术人员所知道的，此时使用的比较运算符例如"大于"或"小于"只是作为确 定获取的测量值是否满足由警报掩码所限定的条件的其它方法的代表。如 果测量值大于黄色掩码(或满足黄色掩码条件)，然后就在步骤420中确 定黄色滞后计数器是否低于黄色滞后计数器的预定最大值。滞后计数器的 这种最大值可以是控制界限储存库中的滞后计数器界限的 一部分。如果黄 色滞后计数器低于黄色滞后计数器的最大值，就在步骤425中增大黄色滞 后计数器。
在步骤420之后或在步骤425之后，方法继续到步骤440,将在稍后 描述。
如果步骤415确定测量值不大于黄色掩码(或不满足黄色掩码条件)， 就在步骤430中继续方法执行而不是在步骤420和425中。在步骤430中， 确定黄色滞后计数器是否大于黄色滞后计数器的预定最小值。与黄色滞后 计数器的最大值一样，黄色滞后计数器的最小值也构成控制界限储存库中 的滞后计数器界限的一部分。如果黄色滞后计数器大于最小值，就在步骤 435中减小它。如果黄色滞后计数器就是最小值，就没必要在当前的黄色 警报检测运行中为这个特定测量值和警报掩码进行进一步的警报检测。
现在，在步骤440中，确定黄色滞后计数器是否大于或等于预定最大 值。最大值也在控制界限储存库中限定出。如果滞后计数器大于最大值， 就在步骤445中启动黄色警报。如果黄色滞后计数器小于最大值，就在步 骤450中确定当前是否启动了黄色警报，如果是，就在步骤460中检测黄 色滞后计数器是否小于或等于最小值。如果是，就在步骤470中撤消黄色 警报。因此，当导致某些测量的测量值超过黄色警报掩码的临界状态出现 时，黄色警报将被启动，如果在这之后获取了某些"正常的"测量值，使得 黄色掩码不再被超过时，就再次撤消黄色警报，从而使得黄色警报机构适 合于暂时性临界状态。
图5示出对红色警报的相应检测。然而，因为红色警报是用于报告永 久性故障，其需要由维修人员进行维修或检查，所以这些警报能自动生成 但只能手动取消。总体上，这些方法步骤和每个方法步骤的特征都与相对 于黄色警报所给出的步骤相对应。在步骤500中，确定测量值是否大于红 色警报掩码。如果测量值不大于红色警报掩码，方法就继续到步骤515。如果测量值大于红色掩码,，就在步骤505中确定红色滞后计数器是否低于 为红色滞后计数器所预先规定的最大值。如果红色滞后计数器小于红色滞 后计数器的最大值，就在步骤510中增大红色滞后计数器。在完成了步骤 505和/或步骤510之后，方法执行就继续到步骤525。
在步骤515中，确定红色滞后计数器是否大于红色滞后计数器的最小 值。如果是，就在步骤520减小红色滞后计数器。
在步骤525中，确定红色滞后计数器是否大于或等于最大值。如果是， 就在步骤530中启动红色警报。如果红色滞后计数器小于最大值，就在步 骤540确定当前是否启动了红色警报，如果是，就在步骤550中检测红色 滞后计数器是否小于或等于最小值。如果是，就在步骤560中检测红色警 报是否被操作者确认，如果是，就在步骤570中撤销红色警报。
上述红色警报的检测和生成可以在参照图4所描述的黄色警报的检 测之后或是与其同时进行。对蓝色警报的检测同样如此，现在将参照图6 对其进行描述。与黄色警报类似，蓝色警报是暂时性警报，其持续到相应 滞后计数器所呈现的值低于蓝色(或黄色)警报级或低于另 一预定取消警 报级(黄色取消警报级或蓝色取消警报级)。
与红色和黄色警报(其中，只要测量值大于相应的警报掩码，就增大 滞后计数器)相反的是，只要测量值小于蓝色掩码，就增加蓝色滞后计数 器，除非计数器值已经等于其最大值。因此，如果获取的测量值高于蓝色 掩码，就减小蓝色滞后计数器，除非计数器值已经等于其最小值。因此， 蓝色警报指示出测量值为不真实地小并且监控系统自身可能存在误差。
在步骤600中，确定测量值是否小于蓝色警报掩码。如果测量值不小 于蓝色警报掩码，方法执行就继续到步骤615。如果测量值低于蓝色警报 掩码，就在步骤605中确定蓝色滞后计数器是否低于控制界限储存库中为 蓝色滞后计数器限定出的最大值。如果蓝色滞后计数器低于最大值，就在 步骤610中增大蓝色滞后计数器。在执行了步骤605和/或步骤610之后， 方法执行就继续到步骤625 。
在步骤615中，确定蓝色滞后计数器是否大于为蓝色滞后计数器限定 出的最小值。如果是，就在步骤620中减小蓝色滞后计数器。
在步骤625中，确定蓝色滞后计数器是否大于或等于最大值。如果是， 就在步骤630中启动蓝色警报。
如果蓝色滞后计数器小于最大值，就在步骤635中确定当前是否启动了蓝色警报。如果是，就在步骤640中检测蓝色滞后计数器是否小于或等于最小值，如果是，就在步骤650中撤销蓝色警报。
因此本实施例提供了一种风力涡轮机的自动警报掩码生成和状态监控的方法，从而，通过根据预先规定的规则且根据每个风力涡轮机独立进行的测量自动生成警报掩码，警报掩码生成所需的技术成本和工作就大大降低，同时改善了警报掩码设定和自动报警生成的精确度。而且，滞后计数器的使用提供了可靠工作，其防止了由不真实的测量给出警报。
在所述实施例的替代方案中，可以有下列作法，当警报掩码被超过时
(a) 重新调用警报掩码界限参数
(b) 修正警报掩码界限参数并分析改变该参数的影响(例如，数据可用？)
(c) 根据修正参数重新进行掩码计算(与能随着时间动态变换的涡轮才几状态相适应)
后者的功能取决于系统所帮助的操作者。
权利要求
1.一种自动生成用于风力涡轮机的状态监控的警报掩码的方法，包括以下步骤-从风力涡轮机的状态监控的控制界限储存库中选择参考数据选择界限，其中，该参考数据选择界限规定了记录参考数据的时间间隔；-从定位在风力涡轮机中的至少一个传感器选择在该时间间隔期间记录的参考数据；-根据该参考数据计算参考值；-从控制界限储存库中选择第一警报掩码因子和第二警报掩码因子；-通过用该参考值乘该第一警报掩码因子计算第一警报掩码；-通过用该参考值乘该第二警报掩码因子计算第二警报掩码。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，限定出记录参考数据能落 入的多个收集器，每个收集器代表风力涡轮机的不同操作状态，为每个参 考数据确定收集器，对应的参考数据落入该收集器，并且对收集器与参考 数据的每种组合，执行下列步骤-从控制界限储存库中选择第 一警报掩码因子和第二警报掩码因子；-根据落入各自收集器的参考数据计算参考值；-通过用该参考值乘该第 一警报掩码因子计算第 一警报掩码；-通过用该参考值乘该第二警报掩码因子计算第二警报掩码。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算参考值包括计算 参考数据的平均值和参考数据的表征力矩。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，计算参考值包括从控制界 限储存库中选择表征力矩因子，并且将该平均值加到表征力矩与表征力矩 因子的乘积上。
5. 如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，还包括从控制界限储 存库中选择最小值参数的步骤，并且还包括在平均值小于最小值参数的情 况下用最小值参数代替平均值的步骤。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，计算参考值 包括根据操作者的选择计算参考数据的最大值。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括从控 制界限储存库中选择数据量参数的步骤，并且在选定参考数据量小于数据 量参数的情况下停止执行该方法。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，该参考数据 形成参考序列。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将参考序列变换成 阶跃函数的步骤，该阶跃函数使常值函数值与区间相关联。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，阶跃函数的每个区间的 函数值由那个区间上的未变换的参考序列的最大值确定。
11. 如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，从控制界限储存库 中选择随机值，根据该随机值限定出每个区间的大小。
12. 如权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，为每个区 间生成一个第一警报掩码和一个第二警报掩码。
13. —种风力涡轮机中的状态监控方法，包括以下步骤 -获取至少 一 个状态测量值；-确定该状态测量值落入的收集器；-为确定的收集器选择由权利要求1至12的任一项的方法生成的相应 的第一和第二警报掩码；-确定测量值是否超过第一警报掩码；-在测量值超过第一警报掩码的情况下，增大第一滞后计数器，否则 就减小第一滞后计数器；-确定测量值是否超过第二警报掩码；-在测量值超过第二警报掩码的情况下，增大第二滞后计数器，否则 就减小第二滞后计数器；-确定第一滞后计数器是否超过第一警报级，并且在第一滞后计数器 大于第一警报级的情况下，生成第一警报；-确定第二滞后计数器是否超过第二警报级，并且在第二滞后计数器 超过第二警报级的情况下，生成第二警报。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，在第一滞后计数器下降 低于第 一取消警报级的情况下，取消第 一警报。
15. 如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，通过手动操作员设 定来取消第二警报。
16. 如权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，还包括从 控制界限储存库中选择第三警报掩码，以及包括以下步骤-确定测量值是否低于第三警报掩码；-在测量值低于第三警报掩码的情况下，增大第三滞后计数器，否则就减小第三滞后计数器；-确定第三滞后计数器是否超过第三警报级，并且在第三滞后计数器 超过第三警报级的情况下，生成第三警报。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，在第三滞后计数器下降 低于第二取消警报级的情况下，取消第三警报。
18. 如权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，当警报掩 码被超过时，还包括以下步骤-重新调用警报掩码界限参数； -修正警报掩码界限参数并分析改变该参数的影响； -以修正警报掩码界限参数为基础按照权利要求1至12中任一项重新 进行警报掩码生成。
19. 一种风力涡轮机监控系统，包括配置成执行如权利要求1至18任 一项所述方法的步骤的处理单元。
全文摘要
本发明涉及风力涡轮机的警报掩码生成和状态监控的方法。一种自动生成用于风力涡轮机中的状态监控的警报掩码的方法，包括以下步骤从风力涡轮机的控制界限储存库中选择参考数据选择界限，其中，该参考数据选择界限规定了记录参考数据的时间间隔；在该时间间隔内从定位在风力涡轮机中的至少一个传感器选择在该时间间隔内记录的参考数据；根据该参考数据计算参考值；从控制界限储存库中选择第一警报掩码因子和第二警报掩码因子；通过用该参考值乘该第一警报掩码因子计算第一警报掩码；通过用该参考值乘第二警报掩码因子计算第二警报掩码。一种风力涡轮机的状态监控方法和一种风力涡轮机状态监控系统也被公开了。
文档编号G01H3/00GK101676559SQ20091017552
公开日2010年3月24日 申请日期2009年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者A·朱尔, K·格拉姆-汉森, T·K·莫勒 申请人:西门子公司;革兰及朱尔有限公司