用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法和装置与流程

本发明涉及风力发电
技术领域：
，尤其涉及一种用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法和装置、存储介质。
背景技术：
：风力发电机组一般有多个转速传感器，这些装置的测量原理各不相同，利用多个转速传感器的测量转速协同控制风力发电机组运行，能够提高风力发电机组的可靠性。目前，风力发电机组的转速故障保护策略为：当任意一个转速超过故障阈值时，风力发电机组就会触发叶轮过速故障而停机，当任意两个测量转速差值超过设定安全阈值时，风力发电机组就会触发转速比较故障而停机。现有技术中，主要通过转速传感器直接测量得到的转速数据执行上述故障保护策略，但实际运行时，多个转速传感器中的某个转速传感器可能出现故障或者性能不稳定等问题，导致测量数据存在数据异常或者数据跳变，影响风力发电机组控制转速的正确性，导致因转速故障误判而引起转速故障停机频率升高，造成风力发电机组的发电量损失较大。技术实现要素：本发明实施例提供了一种用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法和装置、存储介质，能够准确识别出异常转速传感器，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。第一方面，本发明实施例提供了一种用于风力发电机组的转速传感器的故障检测方法，包括：获得风力发电机组的多个转速传感器的测量转速；根据转速传感器在当前时刻的前n个时刻的测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速，n为大于等于0的整数；根据转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值，判定转速传感器的运行状态。在第一方面的一种可能的实施方式中，根据转速传感器在当前时刻的前n个时刻的测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速，包括：当n大于等于1时，依次根据转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和测量转速，计算转速传感器在自当前时刻向前的第n-1个时刻的预测转速，直到计算得到转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速；根据转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速和测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速；当n等于0时，将转速传感器在当前时刻的测量转速，作为转速传感器在当前时刻的预测转速。在第一方面的一种可能的实施方式中，根据转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和测量转速，计算转速传感器在自当前时刻向前的第n-1个时刻的预测转速，包括：计算转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和第一加权因子的第一乘积；计算转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和第二加权因子的第二乘积；将第一乘积和第二乘积的和，作为转速传感器在自当前时刻向前的第n-1个时刻的预测转速；其中，第一加权因子和第二加权因子分别大于0且相加等于1。在第一方面的一种可能的实施方式中，根据转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速，判定转速传感器的运行状态，包括：若转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值大于等于预设偏差阈值，则判定该转速传感器的运行状态为异常；若转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值小于预设偏差阈值，则判定转速传感器的运行状态为正常；或者，若第一预定时间段内，转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部大于等于预设偏差阈值，则判定转速传感器的运行状态为异常；若第一预定时间段内，转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值未全部大于或者等于预设偏差阈值，则判定该转速传感器的运行状态为正常。在第一方面的一种可能的实施方式中，还包括：若判定多个转速传感器中仅有一个转速传感器的运行状态为异常，其它转速传感器的运行状态全部为正常，则屏蔽异常转速传感器的测量数据，并利用其它转速传感器的测量数据控制风力发电机组运行；和/或，若第二预定时间段内，异常转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制。第二方面，本发明实施例提供一种用于风力发电机组转速传感器的故障检测装置，包括：测量转速获得模块，用于获得风力发电机组的多个转速传感器的测量转速；预测转速获得模块，用于根据转速传感器在当前时刻的前n-1个时刻的测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速，n为大于等于1的整数；转速传感器状态判定模块，用于根据转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值，判定转速传感器的运行状态。在第二方面的一种可能的实施方式中，预测转速获得模块具体用于，当n大于等于1时，依次根据转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和测量转速，计算转速传感器在自当前时刻向前的第n-1个时刻的预测转速，直到计算得到转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速；根据转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速和测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速；当n等于0时，将转速传感器在当前时刻的测量转速，作为转速传感器在当前时刻的预测转速。在第二方面的一种可能的实施方式中，转速传感器状态判定模块，具体用于若转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值大于等于预设偏差阈值，则判定该转速传感器的运行状态为异常；若转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值小于预设偏差阈值，则判定转速传感器的运行状态为正常；或者，若第一预定时间段内，转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部大于等于预设偏差阈值，则判定转速传感器的运行状态为异常；若第一预定时间段内，转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值未全部大于或者等于预设偏差阈值，则判定该转速传感器的运行状态为正常。在第二方面的一种可能的实施方式中，还包括风机运行控制模块，用于若第二预定时间段内，异常转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制；和/或，若第二预定时间段内，异常转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制。在第二方面的一种可能的实施方式中，用于风力发电机组转速传感器的故障检测装置设置在风力发电机组的主控制器中。第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法。在本发明实施例中，考虑到风力发电机组正常时转速不会发生突变，因此，结合了当前时刻的测量转速和当前时刻的前n个时刻的测量转速(即一段时间内的历史测量转速)对转速传感器的故障状态进行了判定。与现有技术中因某个转速传感器可能出现故障或者性能不稳定等问题，影响风力发电机组控制转速的正确性相比，由于一段时间内的历史测量转速具有连续性和数据体量大的特点，能够抵消少量测量数据异常或者数据跳变的影响，准确识别出异常转速传感器，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。附图说明从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1为本发明一个实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法的流程示意图；图2为本发明另一实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法的流程示意图；图3为本发明一个实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测装置的结构示意图；图4为本发明另一实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测装置的结构示意图。具体实施方式下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。本发明实施例提供了一种用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法和装置、存储介质。采用本发明实施例中的技术方案，能够准确识别出异常转速传感器，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。图1为本发明一个实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括步骤101至步骤103。在步骤101中，获得风力发电机组的多个转速传感器的测量转速。在步骤102中，根据转速传感器在当前时刻的前n个时刻的测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速，n为大于等于0的整数。在步骤103中，根据转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值，判定转速传感器的运行状态。在一示例中，如果转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值大于等于预设偏差阈值，则可以判定该转速传感器的运行状态为异常；而如果转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值小于预设偏差阈值，则可以判定转速传感器的运行状态为正常。在另一示例中，为进一步降低瞬时异常数据对判定结果的影响，如果第一预定时间段内，转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部大于等于预设偏差阈值，在判定转速传感器的运行状态为异常；而如果第一预定时间段内，转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值未全部大于或者等于预设偏差阈值，则可以判定该转速传感器的运行状态为正常。在本发明实施例中，考虑到风力发电机组正常时转速不会发生突变，因此，结合了当前时刻的测量转速和当前时刻的前n个时刻的测量转速(即一段时间内的历史测量转速)对转速传感器的故障状态进行了判定。与现有技术中因某个转速传感器可能出现故障或者性能不稳定等问题，影响风力发电机组控制转速的正确性相比，由于一段时间内的历史测量转速具有连续性和数据体量大的特点，能够抵消少量测量数据异常或者数据跳变的影响，准确识别出异常转速传感器，从而排除异常转速传感器的测量数据对风力发电机机组控制转速的影响，降低因转速故障误判而造成的转速故障停机频率，减少风力发电机组的发电量损失。在一示例中，可以基于指数加权平均法进行预测转速的计算，比如：当n大于等于1时，依次根据转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和测量转速，计算转速传感器在自当前时刻向前的第n-1个时刻的预测转速，直到计算得到转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速；然后根据转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速和测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速；当n等于0时，将转速传感器在当前时刻的测量转速，作为转速传感器在当前时刻的预测转速。具体地，t时刻的预测转速可以表示为：其中，β为第一加权因子，1-β为第二加权因子，为t-1时刻的预测转速，为t-1时刻的测量转速，t-1表示在t时刻的向前第一个时刻。下面举例对本发明实施例中的技术方案进行详细举例说明。表1中示出了风力发电机组实时采集的多个转速传感器测量转速数据，具体为genspeed1、genspeed2和genspeed3的t1-t20时刻的测量转速数据。表1序号genspeed1genspeed2genspeed3t10.416610.415960.41727t20.415960.424430.42638t30.432240.432240.43224t40.432240.432240.43224t50.432240.432240.43159t60.432240.430940.43224t70.432240.430940.43159t80.430940.432240.43224t90.430940.432240.43224t100.432240.430940.43289t110.430940.432240.43224t120.432240.432240.43224t130.432240.430940.43289t140.430280.430940.43159t150.432240.432240.43289t160.432240.432240.43289t170.432240.430940.43159t180.430940.432240.43224t190.432240.437440.43744t200.443950.444610.44461设β＝0.1，则根据公式(1)和表(1)，可以得到genspeed1在不同时刻的预测转速，下面示例性地给出t1-t4时刻预测转速的计算过程：表2中示出了genspeed1分别在t1-t20时刻的预测转速和测量转速，以及两者之间的偏差值ε。表2以t14时刻的偏差值ε14为例，ε14小于预设偏差阈值0.05时，说明转速传感器genspeed1的运行状态正常，反之，说明转速传感器genspeed1的运行状态异常。图2为本发明另一实施例提供用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法的流程示意图，图2与图1的不同之处在于，在图1中的步骤103之后，还包括图2中的步骤104和步骤105。在步骤104中，若判定多个转速传感器中仅有一个转速传感器的运行状态为异常，其它转速传感器的运行状态全部为正常，则屏蔽异常转速传感器的测量数据，并利用其它转速传感器的测量数据控制风力发电机组运行。与现有技术中的单一转速故障保护策略相比，由于本发明实施例能够在某一转速传感器异常且其他传感器正常的情况下，屏蔽异常转速传感器的测量数据，并利用其它转速传感器的测量数据控制风力发电机组运行，从而能够实现对多个转速传感器的容错运行，降低转速故障停机频率，减少发电量损失。在步骤105中，若预定时间段内，异常转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制。也就是说，当检测到某一转速传感器异常时，可以将其从控制转速中暂时屏蔽，用其余测量传感器的测量数据继续运行；而当异常传感器的测量转速和预测转速的差值在预设偏差阈值且持续了一段时间，即可以认定该转速传感器恢复正常，可将其重新切入到控制中，从而实现转速故障自动穿越。图3为本发明一个实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测装置的结构示意图。如图3所示，该故障检测装置包括：测量转速获得模块301、预测转速获得模块302和转速传感器状态判定模块303。测量转速获得模块301用于获得风力发电机组的多个转速传感器的测量转速。预测转速获得模块302用于根据转速传感器在当前时刻的前n个时刻的测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速，n为大于等于0的整数。具体地，预测转速获得模块302用于当n大于等于1时，依次根据转速传感器在自当前时刻向前的第n个时刻的预测转速和测量转速，计算转速传感器在自当前时刻向前的第n-1个时刻的预测转速，直到计算得到转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速；根据转速传感器在自当前时刻向前的第1个时刻的预测转速和测量转速，得到转速传感器在当前时刻的预测转速；当n等于0时，将转速传感器在当前时刻的测量转速，作为转速传感器在当前时刻的预测转速。转速传感器状态判定模块303用于根据转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速，判定转速传感器的运行状态。具体地，转速传感器状态判定模块303用于若差值大于等于预设偏差阈值，则判定该转速传感器的运行状态为异常；若差值小于预设偏差阈值，则判定转速传感器的运行状态为正常；或者，若第一预定时间段内，差值全部大于等于预设偏差阈值，则判定转速传感器的运行状态为异常；若第一预定时间段内，差值未全部大于或者等于预设偏差阈值，则判定该转速传感器的运行状态为正常。图4为本发明另一实施例提供的用于风力发电机组转速传感器的故障检测装置的结构示意图，图4与图3的不同之处在于，图4中的转速传感器故障检测装置还包括风机运行控制模块304。其中，风机运行控制模块304用于若第二预定时间段内，异常转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制；和/或，若第二预定时间段内，异常转速传感器在当前时刻的预测转速和测量转速的差值全部小于预设偏差阈值，则判定异常转速传感器的运行状态恢复为正常，并恢复异常转速传感器的测量数据对风力发电机组运行的控制。需要说明的是，由于实际中风机主控系统是风力发电机组的“大脑”，负责整机状态的切换、逻辑判断、整机的协调控制和安全保护，因此，本发明实施例中的转速传感器故障检测装置可以设置在风力发电机组的主控制器中，从而避免对现有硬件设备的改造，节约制造成本。当然，本发明实施例中的转速传感器故障检测装置也可以是具有独立运算功能的逻辑器件，此处不进行限定。此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的用于风力发电机组转速传感器的故障检测方法。需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。当前第1页12