技术领域
[0001] 本
发明涉及用于配置
风力涡轮机的方法和系统。更具体地，本发明涉及一种用于基于操作状况中的变化来自动配置风力涡轮机的方法。
背景技术
[0002] 风力发电园可以包括多个风力涡轮机。风力涡轮机通常寿命期为20年。风力涡轮机具有各种部件和
传感器，这些部件和传感器需要被配置用于风力涡轮机的优化操作。在调试之后，风力涡轮机需要可能涉及
硬件的替换、
软件/
固件升级和配置更新的定期维修。配置更新对风力涡轮机非常重要，因为这对于风力涡轮机的最佳性能、最大化
能量生产和寿命而言是紧要的。目前，可以手动地配置风力涡轮机的部件。例如，现场技术人员可以手动连接到每个风力涡轮机并配置风力涡轮机。在一个实例中，现场技术人员可以将手持式配置设备连接到与风力涡轮机相关联的端口，并且通过从手持式设备输入数值来配置风力涡轮机的各个部件。此外，可以经由中央
服务器来配置风力涡轮机，所述中央服务器将配置文件推送到风力发电园中的所有风力涡轮机，使得针对预设值配置风力涡轮机。
[0003] 在风力涡轮机的操作期间，可能发生如下情况：某些紧要参数——例如环境参数——可能改变，这可能影响风力涡轮机的输出。在当前场景中，现场技术人员可能必须手动连接到每台涡轮机，并基于环境参数中的变化来改变配置。上述任务会是极度耗费时间的。此外，现场技术人员可能必须每当在可能影响风
电场中的风力涡轮机的输出的诸如环境参数之类的紧要参数中存在变化时改变配置。
[0004] 因此，需要一种系统，其中基于紧要参数中的变化而自动改变涡轮机的配置。此外，需要一种改变风力涡轮机的配置而不需要手动改变配置的系统。对于手动改变配置的需要可能导致风力涡轮机的降低的效率，并可能减少风电场的整体产量。
发明内容
[0005] 为了实现本发明的目的，公开了一种用于自动配置风力涡轮机的方法和相应的系统。根据一个
实施例，自动配置风力涡轮机的方法包括：生成用于风力涡轮机的多个配置简档，其中所述配置简档包括多个参数和相应的值。例如，参数可以包括针对诸如与
转子、
齿轮箱、发
电机、
叶片、
机舱等相关联的特征的设置。此外，该方法包括将所述配置简档中的一个指派为活动配置简档。活动配置简档是风力涡轮机当前正在根据其进行操作的配置。此外，该方法包括监测用所述活动配置简档操作的所述风力涡轮机的输出性能。
[0006] 在一个实施例中，除了所述活动配置简档之外的配置简档被存储为阴影配置简档。所述阴影配置简档可以包括与活动配置简档相同的参数，但具有不同的值。
[0007] 在另一个实施例中，基于在所述风力涡轮机处接收到的实时输入来评估所述阴影配置简档的响应，其中所述实时输入包括与所述风力涡轮机的操作环境相关联的输入。例如，实时输入可以包括风速、风向和环境
温度。
[0008] 此外，将操作在所述活动配置简档中的所述风力涡轮机的输出与所述阴影配置简档的输出的输出进行比较。所述阴影配置简档的输出基于紧要参数集合和对应的值而变化。基于与所述风力涡轮机的输出相关联的一个或多个关键性能指示符，将所述配置简档中的参数分类到紧要参数集合中。例如，所述紧要参数集合可以包括对于以平滑方式操作所述风力涡轮机而言没有任何危险的至关重要的参数。例如，紧要参数集合可以包括转子的速度、齿轮箱的温度等。此后，基于比较从活动配置简档和所述一个或多个阴影配置简档的组中选择候选配置简档。例如，对于给定的实时输入集合，所述活动配置简档的功率输出可能小于所述阴影配置简档中的一个的功率输出。在这种情况下，用性能比所述活动配置简档更好的所述配置简档来更新所述活动配置简档。
[0009] 在一个实施例中，通过输入在所述风力涡轮机处接收的实时输入来测试所述阴影配置简档的响应从而来评估所述阴影配置简档的响应。例如，可以使用模拟软件虚拟地测试阴影配置简档的模型。可以使用在所述风力涡轮机处可用的计算资源来测试所述阴影配置简档。在另一种情况下，可以在中央设施处测试所述阴影配置简档，并且可以将结果发送回到与所述风力涡轮机相关联的设备。
[0010] 在另一个实施例中，基于与所述风力涡轮机相关联的一个或多个关键性能指示符，从活动配置简档和所述一个或多个阴影配置简档的组中选择候选配置简档。例如，关键性能指示符可以包括风力涡轮机的功率输出。
[0011] 在又另一个实施例中，用所选择的配置简档替换所述活动配置简档包括比较所述活动配置简档和所述候选简档中的多个参数。此外，通过消除一个或多个重复参数来生成增量配置简档。所述重复参数可以是在所述活动配置简档和所述阴影配置简档二者中具有相同值的参数。一般来说，有数千个与配置简档相关联的参数。出自这些参数，基于参数对所述风力涡轮机的影响，可以将一些参数分类为紧要参数集合。此外，所述增量配置简档被设置为所述风力涡轮机中的所述活动配置简档。
[0012] 本发明的另一方面提供了一种自动配置风力涡轮机的系统，其中所述风力涡轮机是风电场中的多个风力涡轮机的一部分，所述系统包括处理器，与所述处理器耦合的
存储器，其中所述存储器包括配置简档生成模
块、配置简档处理模块、配置简档评估模块和配置简档激活模块。
[0013] 在本发明的一个方面中，所述配置简档生成模块适于生成用于风力涡轮机的多个配置简档。所述配置简档包括多个参数和相应的值。所述配置简档是针对风力涡轮机而被管理的文件，用于设立用于操作的风力涡轮机。所述配置简档对控制所述风力涡轮机操作的所述风力涡轮机的各种参数设置了限制。一般来说，为了将风力涡轮机设置为操作，需要在风力涡轮机内设置数千个参数。这些参数在配置简档中可用，并且技术人员可以针对风力涡轮机管理它们。由于存在许多参数，所以可能不存在单个配置，其在任何给定的时间提供最好的结果。因此，配置简档针对所述参数生成具有值的多个配置简档。
[0014] 在另一方面中，配置简档处理模块适于将所述配置简档中的一个指派为活动配置简档。所述配置简档处理模块适于评估对所述涡轮机的所述实时输入，并从所生成的配置简档中选择一个配置简档以被指派为所述活动配置简档。此外，所述配置简档处理模块还适于监测用所述活动配置简档操作的所述风力涡轮机的输出性能。所述配置简档处理模块可以基于所述涡轮机正在操作所针对的相同实时输入来评估活动配置简档和所述阴影配置简档的输出。此外，所述配置简档处理模块适于将除了所述活动配置简档之外的所述配置简档存储为阴影配置简档。所述阴影配置简档就像备份简档，其可以在所述活动配置简档不提供所要求的输出级别时被使用。
[0015] 在另一方面中，该系统包括所述配置简档评估模块，所述配置简档评估模块适于基于在所述风力涡轮机处接收的实时输入来评估所述阴影配置简档的所述响应。所述实时输入包括与所述风力涡轮机的操作环境相关联的输入。例如，所述实时输入可以包括风速、风向、温度等。
[0016] 此外，所述配置简档评估模块适于比较在所述活动配置简档中操作的所述风力涡轮机的输出与所述阴影配置简档的输出的输出。随着时间的推移，所述风力涡轮机的实时输入可以改变。诸如风速、风向和温度之类的参数可以改变。在这种场景中，来自任何阴影配置简档的输出可能高于所述活动配置简档的输出。在这样的情况下，所述配置简档评估模块适于基于比较从活动配置简档和所述一个或多个阴影配置简档的组中选择候选配置简档。在执行得更好的阴影配置简档被选择的情况下，所述配置简档激活模块适于用所选择的配置简档来更新所述活动配置简档。
[0017] 在本发明的再一方面中，所述配置简档评估模块还适于通过输入在所述风力涡轮机处接收的实时输入来测试所述阴影配置简档的响应。例如，所述配置简档评估模块可以使用对风力涡轮机可用的计算资源或者在远程计算单元上测试所述阴影配置简档。可以使用虚拟风力涡轮机模拟所述阴影配置简档的模型，并且可以评估输出。
[0018] 在又另一方面中，所述配置简档评估模块适于比较所述活动配置简档的输出与所述阴影配置简档的输出的输出。所述阴影配置简档的输出基于所述紧要参数集合和相应值而变化。
[0019] 在又另一方面中，所述配置简档评估模块适于基于预报的输入来比较所述阴影配置简档和所述活动简档的输出。此后，基于针对预报的输入而接收到的输出来选择执行得最佳的配置简档。预报的输入可以包括诸如风速和风向之类的预报的天气数据。
[0020] 在另一方面中，所述配置简档激活模块适于通过消除一个或多个重复参数来生成增量配置简档。所述配置简档具有很多有着相似值的重复参数。这些参数可以被消除。此后，将所述增量配置简档设置为所述风力涡轮机中的所述活动配置简档。基于与所述风力涡轮机相关联的一个或多个关键性能指示符，从活动配置简档和所述一个或多个阴影配置简档的组中选择候选配置简档。所述关键性能指示符可以包括例如能量输出和效率。
[0021] 在本发明的又另一方面中，所述配置简档激活模块适于比较所述活动配置简档和所述候选简档中的所述多个参数。此后，通过消除一个或多个重复参数来生成增量配置简档。此外，将所述增量配置简档设置为所述风力涡轮机中的所述活动配置简档。
附图说明
[0022] 现在将参考本发明的附图来解决本发明的上面提及的和其他的特征。所图示的实施例旨在说明，但不限制本发明。
[0023] 下面参照附图中所示出的图示实施例进一步描述本发明，其中：图1图示出了根据一个实施例的被配置用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的设备的示例性
框图；
图2图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的系统的操作环境的示例性框图；
图3图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的系统的另一操作环境的示例性框图；
图4图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的设备的示例性工作；
图5图示出了根据一个实施例的对活动配置简档和阴影配置简档的评估；
图6图示出了根据一个实施例的配置简档的方案；
图7图示出了根据一个实施例的描绘活动配置和阴影配置简档的性能的评估的示例性框图；和
图8图示出了根据一个实施例的生成增量（delta）配置简档的示例性框图；
图9图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的方法步骤的示例性
流程图；
图10图示出根据一个实施例的在生成多个配置简档中所涉及的方法步骤的流程图；和图11图示出根据实施例的在改变配置简档中所涉及的方法步骤的流程图。
具体实施方式
[0024] 参考附图描述了各种实施例，其中相似的附图标号通篇用于指代相似部分。在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。可能很明显的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践这样的实施例。
[0025] 图1图示出了根据一个实施例的被配置用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的设备的示例性框图。设备1可以是部署在风力涡轮机的现场处的计算设备。此外，该设备可以是在风电场级别处的服务器，其中设备1可以控制风力涡轮机组。在图1中，计算设备1包括处理器2、存储器4、储存单元14、输入/输出设备16和通信
接口18。
[0026] 如本文中所使用的处理器2意指任何类型的计算
电路，诸如但不限于
微处理器、微
控制器、复杂指令集计算微处理器、精简指令集计算微处理器、超长指令字微处理器、明确并行指令计算微处理器、图形处理器、数字
信号处理器或任何其他类型的处理电路。处理器10还可以包括嵌入式控制器，诸如通用或
可编程逻辑器件或阵列、
专用集成电路、单片计算机等。
[0027] 存储器4可以是易失性存储器和
非易失性存储器。存储器4中可以存储以及从存储器4中可以
访问各种计算机可读储存介质。存储器4可以包括用于存储数据和机器可读指令的任何合适的元件，诸如
只读存储器、
随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、
电可擦除可编程只读存储器、
硬盘驱动器、用于处理紧凑盘的可移除介质驱动器、数字视频盘、
软盘、磁带盒、存储卡等。如所描绘的，存储器4包括配置简档管理模块5，其被配置为基于一个或多个参数自动改变配置简档。改变配置简档所基于的一个或多个参数可以包括但不限于温度中的改变、风速中的改变和风向中的改变。配置简档管理模块5还包括生成一个或多个配置简档的配置简档生成模块6。配置简档生成模块6使处理器2从多个参数中确定紧要参数集合。紧要参数集合可以包括与风力涡轮机相关联的参数，其对风力涡轮机的性能具有直接的影响。例如，紧要参数集合可以包括但不限于转子的温度、风力涡轮机的定向、冷却油的温度等。配置简档生成模块6适于将变量范围指派给紧要配置参数集合。此后，配置简档生成模块6被配置成基于每个紧要参数集合和相应的变量来生成配置简档。配置简档管理模块5包括配置简档处理模块8。在一个实施例中，配置简档处理模块8适于将配置简档之一指派为活动配置简档。配置简档处理模块8可以基于对在风力涡轮机处的实时输入的初步分析来将特定配置简档指派为活动配置简档。实时输入可以包括但不限于
环境温度、风向、风速等。在将所生成的配置简档之一指派为活动的之后，其余的配置简档将被存储为阴影配置简档。
[0028] 配置简档管理模块5还包括配置简档评估模块10，其适于基于在风力涡轮机处接收到的实时输入来评估活动和阴影配置简档的性能。可以基于关键性能指示符来监测该性能。配置简档评估模块10可以基于性能来从活动和阴影配置简档的组中选择候选简档。
[0029] 配置简档管理模块5包括配置简档激活模块12。配置简档激活模块12适于比较活动配置简档和候选简档中的多个参数。此外，通过消除活动配置简档和候选配置简档中的一个或多个重复参数来生成增量（delta）配置简档。此后，将增量配置简档设置为风力涡轮机中的活动配置简档。
[0030] 储存单元14可以是被配置用于存储文件和
数据库的非暂时性储存介质。例如，储存单元14包含一个或多个对象的电生理学数据。此外，储存单元14可以包含诸如但不限于历史天气数据、风力涡轮机的性能数据和天气预报数据的数据。可以注意到，上述提及的数据可以位于远程服务器处，并且可以经由网络连接而被远程访问。
[0031] 输入/输出设备16可以包括
键盘、小键盘、监测器、触敏显示屏、
鼠标等。输入设备/输出设备16使得用户能够与计算设备1进行对接以用于输入与风力涡轮机的配置相关联的数据。例如，输入设备可以使得技术人员能够将配置简档手动加载到风力涡轮机。
[0032] 图2图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的系统的操作环境的示例性框图。操作环境包括服务器24、网络26和一个或多个风电场28.1-28.n。风电场包括诸如风力涡轮机30之类的风力涡轮机。诸如风电场28.1-28.n之类的每个风电场与被配置来管理风力涡轮机的配置简档的单个计算设备1连接。在该实施例中，可以在与服务器24相关联的存储器中实现配置简档管理模块5，其执行所有处理并向计算设备
1.1-1.n提供最终输入。此后，计算设备1.1-1.n可以执行接收到的输入并且相应地改变配置简档。
[0033] 图3图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的系统的另一操作环境29的示例性框图。在该操作环境29中，服务器24连接到网络26。此外，风电场28.1-28.n连接到网络26。另外，每个风力涡轮机30与计算设备1相关联。在这种场景中，服务器24可以向计算设备1.1-1.n提供诸如天气预报之类的输入数据。然后可以采用输入数据来模拟用于阴影配置简档的风力涡轮机模型并选择候选配置简档。计算设备1.1-1.n也可以连接到网络26。
[0034] 图4图示出了根据一个实施例的用于自动改变与风力涡轮机相关联的配置简档的设备1的示例性工作。在该实施例中，风力涡轮机30与设备1连接。设备1的存储器单元4可以包括用于改变风力涡轮机30中的配置简档的配置简档管理模块5。图4还图示出了改变配置简档的过程。风力涡轮机可以用活动配置简档42来操作。配置简档44.1-44.n是阴影配置简档。阴影配置简档44.1-44.n由配置简档管理模块5评估，并且候选配置简档被选择。此外，生成增量配置简档46，在活动配置简档执行不佳的情况下将使用所述增量配置简档46来更新活动配置简档42。
[0035] 图5图示出了根据一个实施例的对活动配置简档和阴影配置简档的评估。活动配置简档42和阴影配置简档44.1-44.2的性能可以由设备1虚拟地模拟。在另一个实施例中，可以在服务器24上执行模拟，并且可以将结果反馈给计算设备1.1-1.n。此外，可以使用从风力涡轮机获得的实时输入52来测试配置简档。实时输入可以是风速、风向和环境温度。
[0036] 图6图示出了根据一个实施例的活动配置简档42和阴影配置简档44.1-44.n的方案60。针对配置简档的方案对于活动配置简档和阴影配置简档可以是类似的。在图6中，配置简档42可以包括参数：参数1-参数n和相应的值v1-vn。参数可以包括但不限于齿轮箱的温度、转子的速度、冷却油的温度等。类似地，阴影配置简档可以包括针对相同参数的不同参数值。例如，参数1在阴影配置简档44.1-44.n中可以具有诸如v1.1-v1.n的值。
[0037] 图7图示出了根据一个实施例的描绘活动配置和阴影配置简档的性能的评估的示例性框图80。如之前结合图4所提及的，基于在风力涡轮机处获得的实时输入52来针对性能对活动配置简档和阴影配置简档进行评估。可以远程地在诸如服务器24的服务器上或在风力涡轮机的现场处执行评估。实时输入52可以包括当前和预报的天气数据。实时输入可以被供给活动配置简档42和阴影配置简档44.1-44.n。此后，在步骤52处，配置简档评估模块10基于输出来评估配置简档的性能。在步骤86处，基于每个配置简档的输出，选择候选配置简档以更新活动配置简档42。在一个实例中，执行得最佳的配置简档在一些情况下可以是活动配置简档42。在这样的情况下，活动配置简档42被保持为活动配置简档。
[0038] 图8图示出了根据一个实施例的生成增量配置简档的示例性框图。在针对给定输入状况选择候选配置简档之后，配置简档管理模块5生成增量配置简档。增量配置简档45是通过消除在活动配置简档42和候选配置简档中具有相同值的参数而生成的。增量配置简档的生成减少了设立配置简档的时间——因为大部分配置参数保持不变。
[0039] 图9图示出了根据一个实施例的用于管理与风力涡轮机相关联的配置简档的方法步骤的示例性流程图100。在步骤102处，生成用于风力涡轮机的多个配置简档44.1-44.n。配置简档44.1-44.n包括多个参数和相应的值。在步骤104处，将配置简档之一指派为活动配置简档42，而将除了活动配置简档之外的配置简档存储为阴影配置简档44.1-44.n。在步骤106处，监测用活动配置简档42来操作的风力涡轮机30的输出性能。此后，在步骤108处，基于在风力涡轮机处接收的实时输入52来评估阴影配置简档44.1-44.n的响应。实时输入包括与风力涡轮机的操作环境相关联的输入。在步骤110处，将操作在活动配置简档42中的风力涡轮机的输出与阴影配置简档的输出的输出进行比较。在步骤112处，基于比较从活动配置简档42和一个或多个阴影配置简档44.1-44.n的组中选择候选配置简档。在步骤114处，用所选择的配置简档更新活动配置简档42。
[0040] 图10图示出了根据一个实施例的在生成多个配置简档中所涉及的方法步骤的流程图120。在步骤122处，确定来自多个参数（参数1-参数N）的紧要参数集合。可以基于参数值对风力涡轮机的性能的影响来确定紧要参数集合。在步骤124处，将一个值范围指派给紧要配置参数集合。此后，在步骤126处，生成基于每个紧要参数集合和相应的值的配置简档。
[0041] 图11图示出了根据一个实施例的在改变配置简档中所涉及的方法步骤的流程图130。在步骤132处，将活动配置简档42与候选简档中的多个参数（参数1-参数N）相互比较。
此外，在步骤134处，通过消除一个或多个重复参数来生成增量配置简档45。此后，在步骤
136处，将增量配置简档45设置为风力涡轮机中的活动配置简档42。
[0042] 本文所公开的有利实施例实现了涡轮机特定的简档配置。因为基于变化的状况而对配置进行改变，所以该方法和系统可以实现风力涡轮机30的更好的效率。此外，在测试每个阴影配置简档的输出之后进行配置简档42、44.1-44.n中的改变。在选择用于替换活动配置简档42的一个配置简档之前，可以使用风力涡轮机的模拟模型来测试阴影配置简档44.1-44.n。实时改变或更新配置简档，这导致涡轮机30更快地适应改变的操作条件。
[0043] 虽然已经参考某些实施例详细描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于那些实施例。鉴于本公开内容，在不脱离如本文所描述的本发明的各种实施例的范围的情况下，对本领域技术人员而言，许多
修改和变型本身将存在。本发明的范围因此不是由前面的描述而是由下面的
权利要求来表示。落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变型都被认为在其范围内。
