基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示一种基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统及方法，该监测系统包括若干传感器、采集单元、信息融合单元。传感器用以感应风力发电机不同类型的测量信息；采集单元采集各传感器的测量信息；信息融合单元接收所述各传感器的测量信息，并根据该测量信息进行融合计算，得出最终的测量结果。本发明专利技术通过设置多个传感器分别获取发电机的状态信息，而后对测量信息进行有效融合，得到最终的数据。当全部传感器均能正常工作时，通过对各传感器信息的有效融合，可以从中获得更加精确的测量信号；当部分传感器出现故障，不能正常工作时，从其他传感器中提取故障特征，替代故障传感器的测量信号，同时据此对传感器自身的故障进行判断和诊断。

Wind power generator condition monitoring system and method based on multi-source information fusion

The invention discloses a wind generator condition monitoring system and method based on multi-source information fusion, wherein the monitoring system comprises a plurality of sensors, an acquisition unit and an information fusion unit. To measure the information of different types of induction generator sensor; acquisition unit measurement information of each sensor; information fusion measurement information received by each sensor of the unit, and according to the measurement information fusion calculation, obtains the final measurement. The invention obtains the state information of the generator by setting a plurality of sensors, and then the measurement information is effectively fused to obtain the final data. When all the sensors can work, through the effective integration of the various sensor information, can obtain more accurate measurement signals from the sensor; when part of failure, can not work normally, extract the fault characteristics from other sensors, measuring signal instead of sensor fault, and fault on the sensor itself and judge diagnosis.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发电机监测
，涉及一种风力发电机状态监测系统，尤其涉及 一种基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统；此外，本专利技术还涉及上述风力发电机 状态监测系统的监测方法。
技术介绍
随着各国政府对绿色/可再生能源重视程度的不断提高，风力发电技术正快速发 展，以期在不远的将来成为传统能源的替代品。在有些国家，例如德国和丹麦，尽管仍然存 在一些问题，风力发电已经在电网中扮演了重要角色。因此风力发电是目前世界上发展最 快的新能源。截至2003年底，风电的装机容量已经超过了 40000兆瓦，是1999年统计数据 的两倍。截至2008年底，这一数据超过了 95000兆瓦。预计到2020年，世界电能的12%将 来自于风力发电。风力发电技术已成为众多学者和研究机构的研究热点，其研究重点在于 降低风电的成本，并将其应用于可靠的高质量的能源供应中。 尽管风能转换技术在原理上比较简单，但风机的设计和安装，尤其是那些大型的 离岸型风机却非常复杂和昂贵。由于风机通常工作在严苛恶劣的工作环境下，因此极易 出现故障。 一旦风机由于故障而导致意外停机，就将带来巨大的经济损失。文献中矛艮道并分析了 1997—2005 年，瑞士、德国、芬兰等国家风电场出现的故障，其中瑞士一风电场1997-2004年仅齿轮箱 故障就多达232次，总停机时间达41895小时。因此，如何确保风机的安全可靠运行直接关 系到风力发电的成本控制，以及风电技术能否广泛应用于实际。 带有故障检测算法的自动在线状态监控系统可以在电气及机械故障早期发出预 警信号，以防止主要部件出现严重故障，同时也可以使其对其它部件的影响降到最低。由于 风力机往往安装在极高的塔筒上，有些塔筒甚至高达20米以上，维修非常困难；而离岸型 风机通常由于恶劣的天气状况(暴风，大潮)不能在发生故障时及时维修。因此如果能在 设备仍然可以工作时，及时发现其故障，就可以预先安排相应的维护维修。此外，状态监控 系统可以监测出极端的状态，例如冰冻或者离岸风机的塔筒震动，并通知控制系统采取适 当的控制措施防止部件损坏。通过状态监控，可以使风机的维护成本和停机时间大大降低。 多传感器信息融合技术是近年来的研究热点，它是一项结合了控制理论、信号处 理、人工智能、概率和统计等各学科的综合技术。利用多个传感器信息在时间和空间上的冗 余性，提高测量信息的精度和可靠性，获得更加准确的识别、判断和决策。来自不同类型的 传感器测量信息具有相关性高的特点，将这些多源信息进行有效的融合，可以提高测量信 息的精度，同时对传感器自身的故障进行诊断和隔离。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于多源信息融合的风力发电机状态监 测系统，通过对各传感器信息的有效融合，可以从中获得更加精确的测量信号；且具有可靠 性高，成本低的优点。 同时，本专利技术还提供上述基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统的监测方 法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案 —种基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统，该监测系统包括 若干传感器，用以感应风力发电机各种类型的测量信息；多个传感器中包含分别感应风力发电机不同类型测量信息的传感器； 采集单元，用以采集各传感器的测量信息； 信息融合单元，用以接收所述采集单元采集的测量信息，并根据该测量信息进行 融合计算，得出最终的测量结果。 作为本专利技术的一种优选方案，所述传感器包括温度传感器、加速度传感器、振动传 感器中的两种或三种。 作为本专利技术的一种优选方案，所述监测系统包括预处理单元，用以接收采集单元 采集的测量信息，并对其进行预处理，预处理过程包括滤波、去野值。 作为本专利技术的一种优选方案，当全部传感器均能正常工作时，所述信息融合单元对各传感器信息进行融合，从中获得精确的测量信号；当部分传感器出现故障不能正常工作时，所述信息融合单元从其他传感器中提取故障特征，替代故障传感器的测量信号，同时据此对故障传感器自身的故障进行判断和诊断。 作为本专利技术的一种优选方案，所述信息融合单元包括 测量结果判别单元，用以根据多个传感器的测量信息，通过数据融合算法将若干 多源传感器测量的数据进行融合，得到测量结果； 故障判别单元，用以根据各传感器的测量信息，判断各传感器是否出现故障；若某传感器的测量信息与测量结果的误差超过设定值，则认为该传感器出现故障。 上述风力发电机状态监测系统的监测方法，该方法包括如下步骤 A、通过若干传感器感应风力发电机各种类型的测量信息；多个传感器中包含分别感应风力发电机不同类型测量信息的传感器； B、采集单元采集各传感器的测量信息； C、信息融合单元接收所述各传感器的测量信息，并根据该测量信息进行融合计 算，得出最终的测量结果。 作为本专利技术的一种优选方案，所述传感器包括温度传感器、加速度传感器、振动传 感器中的两种或三种。 作为本专利技术的一种优选方案，所述监测方法包括预处理步骤，接收采集单元采集 的测量信息，并对其进行预处理，预处理过程包括滤波、去野值。 作为本专利技术的一种优选方案，当全部传感器均能正常工作时，所述信息融合单元 对各传感器信息进行融合，从中获得更加精确的测量信号；当部分传感器出现故障不能正 常工作时，所述信息融合单元从其他传感器中提取故障特征，替代故障传感器的测量信号，5同时据此对故障传感器自身的故障进行判断和诊断。 作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤C包括 测量结果判别步骤，根据多个传感器的测量信息，通过数据融合算法将若干多源 传感器测量的数据进行融合，得到测量结果；故障判别步骤，根据各传感器的测量信息，判 断各传感器是否出现故障；若某传感器的测量信息与测量结果的误差超过设定值，则认为 该传感器出现故障。 本专利技术的有益效果在于本专利技术提出的基于多源信息融合的风力发电机状态监测 系统及方法，通过设置多个传感器分别获取发电机的状态信息，而后对各传感器的测量信 息进行有效融合，得到最终的数据。 由于多个传感器的测量信息可以带来时间和空间上的冗余性，当全部传感器均能 正常工作时，通过对各传感器信息的有效融合，可以从中获得更加精确的测量信号；当部分 传感器出现故障，不能正常工作时，可以从其他传感器中提取故障特征，替代故障传感器的 测量信号，同时可以据此对传感器自身的故障进行判断和诊断。本专利技术采用多源信息融合 技术进行风力发电机的状态监测，即便传感器本身出现故障，仍可以有效地对风力发电机 进行状态监测和故障诊断，同时基于多源信息融合技术的风力发电机状态监测系统，仅利 用现有的传感器和采集装置，利用软件进行数据的处理和融合，不需要额外增加设备，具有 可靠性高，成本低的优点。附图说明 图1为本专利技术风力发电机状态监测系统的组成示意图。 图2为风力发电机主体部分示的结构意图。 图3为实施例二中风力发电机状态监测系统的组成示意图。 图4为本专利技术风力发电机状态监测方法的流程图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。 实施例一 请参阅图l，本专利技术揭示了一种基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统，该 系统可利用来自多个传感器的不同类型的测量信息，进行风力发电机状态的在线/离线监 测。该监测系统包括若干传感器20、采集单元50、信息融合单元10、预处理单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多源信息融合的风力发电机状态监测系统，其特征在于，该监测系统包括：　　　　若干传感器，用以感应风力发电机各种类型的测量信息；多个传感器中包含分别感应风力发电机不同类型测量信息的传感器；　　　　采集单元，用以采集各传感器的测量信息；信息融合单元，用以接收所述采集单元采集的测量信息，并根据该测量信息进行融合计算，得出最终的测量结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢源，高羽，焦斌，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]