基于贝兹曲线的风机运行状态监测模型的研究

摘 要：针对缺乏有效风机运行状态监测方法的问题，文章提出了基于贝兹曲线的风机运行状态监测模型。根据风机控制相关理论基础，对贝兹曲线进行分区间修正，进而得到阈值曲线，识别风电机组运行状态，构建风机运行状态监测模型。实验结果表明，该模型能够有效监测风机运行状态，有助于实现机组的精维护。
　　关键词：风电机组；贝兹曲线；状态监测 
　　风力发电是一种绿色新型的发电技术，在技术程度、基础设施建设，以及成本方面都具有优势。然而，随着风电机组容量不断增长，使得机组体积增大，事故的发生率随之增加。面对风电机组逐渐增长的事故率和随之带来的巨大的损失，许多相关人士对风机状态监测技术进行了关注[1-3]。文中根据相关机组控制理论，对贝兹曲线进行修正，用来识别机组正常、异常的运行状态，构建风机运行状态监测模型。 
　　1 贝兹曲线 
　　贝兹理论是研究风力发电学科中相关风能利用效率最基本的理论，它是建立在一个假定“理想风轮”的基础之上，即风机能接受通过风轮的流体的所有动能，且流体无阻力，流体是连续的、不能压缩的流体。因此，由贝兹理论知理想情况下风能所能转换成电能的极限比值为16/27约为59.3%，既Cp≈0.593，风电机组能得到的最大输出功率为： 
　　3 状态监测方法 
　　3.1 贝兹曲线计算 
　　查阅风电机组基本参数表，得到空气密度、叶片扫掠面积等参数数值，依据公式（1）计算得到原始贝兹曲线（x，y）={（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），（x4，y4）}。 
　　3.2 曲线修正 
　　对每个区间下的曲线进行修正，进而得到阈值曲线，具体过程如下。 
　　3.2.1 阈值曲线上限 
　　（1）ZoneOne：由于该区间中的贝兹曲线极为接近实测曲线，一般无需进行修正；