CN115681018A - 风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统及介质。该方法包括：获取叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据，风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数；根据叶片位置处的风况数据，确定目标时间段内的风况在叶片位置处的分布特征参数；根据叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测叶片是否失速。根据本申请实施例，能够提高叶片失速检测准确率。

Description

风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统及介质

技术领域

本申请属于风力发电领域，尤其涉及风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统及介质。

背景技术

风机叶片失速是叶片截面攻角大于某个临界值后气流在叶片表面流动分离现象。由于风机叶片失速可能会对风力发电机组的安全性以及发电效率产生影响，因此需要对风机叶片失速进行检测。

在一种相关技术中，可以将叶片攻角作为叶片是否失速的依据。然而，由于通过查表以及反正切函数型式等方式得到的叶片攻角往往偏大，进而导致该相关技术的失速检测准确率较低。在另一种相关技术中，将风机功率作为叶片是否失速的依据。然而除叶片失速外，电机、变流器等风机组件故障也是影响风机功率的因素之一，该相关技术无法排除上述风机组件等其他原因对叶片失速检测的影响，该相关技术的失速检测准确率较低。

因此，需要一种能够提高叶片失速检测准确率的方案。

发明内容

本申请实施例提供一种风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统及介质，能够提高叶片失速检测准确率。

第一方面，本申请实施例提供一种风机叶片失速检测方法，包括：

获取叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据，风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，M为大于或等于1的整数；

根据叶片位置处的风况数据，确定目标时间段内的风况在叶片位置处的分布特征参数；

根据叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测叶片是否失速。

第二方面，本申请实施例提供了一种风机叶片失速检测装置，包括：

风况参数获取模块，用于获取叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据，风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，M为大于或等于1的整数；

特征参数确定模块，用于根据每个叶片位置处的风况数据，确定目标时间段内的风况在每个叶片位置处的分布特征参数；

失速判断模块，用于根据叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测风机叶片是否失速。

第三方面，本申请实施例提供一种风机叶片失速检测系统，包括：

风况检测装置，其中，所述风况检测装置用于检测叶片位置处的风况参数；

第二方面或第二方面的任一可选的实施方式提供的风机叶片失速检测装置。

第四方面，提供一种叶片，包括：

叶片的背风面上设置有感风部件；

其中，通过感风部件检测的风况数据用于计算目标时间段内的风况在叶片位置处的分布特征参数；叶片位置处的分布特征参数和预设失速条件用于检测叶片是否失速。

第五方面，提供一种风力发电机组，包括：

第二方面或第二方面的任一可选的实施方式提供的的风机叶片失速检测装置，和/或，第三方面或第三方面的任一可选的实施方式提供的风机叶片失速检测系统，和/或，第四方面或第四方面的任一可选的实施方式提供的叶片。

第六方面，提供一种风机叶片失速检测设备，包括：

处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

处理器读取并执行计算机程序指令，以实现第一方面或第一方面的任一可选的实施方式提供的风机叶片失速检测方法。

第七方面，提供一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面或第一方面的任一可选的实施方式提供的风机叶片失速检测方法。

本申请实施例的风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统及介质，可以根据叶片位置处在目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，计算一个分布特征参数。由于分布特征参数可以准确反映风况在目标时间段内在该叶片位置处的分布特征，与利用叶片攻角检测叶片失速的方案相比，利用叶片位置处的分布特征参数能够提高叶片失速检测的准确率。另外，与利用风机功率检测叶片失速的方案相比，首先由于电机、变流器等风机组件故障相较于叶片失速对风况参数影响较小，叶片失速和正常湍流等情况下风况参数的分布特征参数不同，因此本申请实施例通过利用叶片位置处各自的分布特征参数作为失速判断依据，能够排除其他原因对叶片失速检测的影响，进而提高叶片失速检测的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种叶片的截面的攻角示意图；

图2是本申请实施例提供的一种风机叶片的结构示意图；

图3是图2中的叶片在轴向上的横截面；

图4是本申请实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种风机叶片失速检测系统的系统架构图；

图6是本申请实施例提供的一种压力传感器设置位置的示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种压力传感器设置位置的示意图；

图8是本申请实施例提供的一种无风状态下的摆动部件的示意图；

图9是本申请实施例提供的一种摆动部件在有风状态以及无风状态下的示意图；

图10是图9中区域E的局部放大图；

图11是本申请实施例提供的第一种风机叶片失速检测方法的流程示意图；

图12是本申请实施例提供的第二种风机叶片失速检测方法的流程示意图；

图13是本申请实施例提供的第三种风机叶片失速检测方法的流程示意图；

图14是本申请实施例提供的第四种风机叶片失速检测方法的流程示意图；

图15是本申请实施例提供的第五种风机叶片失速检测方法的流程示意图；

图16是本申请实施例提供的一种示例性地风机叶片失速检测方法的流程示意图；

图17是本申请实施例提供的一种风机叶片失速检测装置的结构示意图；

图18示出了本发明实施例提供的风机叶片失速检测设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

攻角是指气流方向与叶片叶弦的夹角。图1是一种叶片的截面的攻角示意图。如图1所示，该截面是叶片的一个横截面，该横截面的弦线与气流方向的夹角α即为攻角。

叶片失速是指风机处于正常工况时，攻角很小，气流绕过叶片而保持流线状态，当气流与叶片进口形成正攻角，即α>0，且此正攻角超过某一临界值后气流在叶片表面流动分离现象。叶片失速具体表现为从叶片截面观察气流流经叶片背风面某点时出现流动分离滞止，分离点至尾缘区域表面压力增大；由于滞止环及叶片转动效应的影响，分离点至尾缘区域的压力不仅出现上升，且脉动表现增强，其表面压力观察值呈现增大离散趋势。

由于叶片失速会对风力发电机组的安全性以及发电效率产生影响，因此需要对叶片失速进行监控。

现阶段，可以通过关注失速临界攻角的方式来关注叶片失速现象。

在一种相关技术中，在实施过程中，可以通过在翼型表面开孔并引入皮托管的方式对二维翼型进行风洞实验来获取失速临界攻角。

具体地，在风洞测量过程中，可以利用测量翼型表面压力分布。在某个攻角下，若叶片背风面压力呈大规模时序脉动时停止测量，则将攻角作为失速临界攻角。

但无法在叶片开孔且叶片是不断转动的等因素，导致皮托管测量方式不适用于实现失速临界攻角的检测。并且，该方案是在实验室场景下实现的，无法应用于风机实际运行过程中的失速检测。

此外，还可以通过计算攻角或者功率等方式来检测叶片是否发生失速。

在一种相关技术中，可以将叶片攻角作为叶片是否失速的依据。具体地，可以采用风速、转速、浆距角、扭角等变量，实时计算叶片各截面攻角，并将计算得到的各截面攻角与失速攻角阈值进行对比来判断叶片是否发生失速。

然而，首先，叶片攻角为间接测量参数，即需要根据风速、转速、桨距角、扭角等采样数据计算叶片攻角，该方案的失速检测准确性对风速准确性要求较高。但是，现有机组测风大多采用机舱顶部单点测风，对整个对正负左右剪切风无法识别，因此该相关技术受限于风速的检测精度导致无法准确计算叶片攻角。其次，由于通过查表以及反正切函数型式等方式往往导致计算得到的叶片攻角往往偏大。因此，该相关技术由于上述原因导致无法准确计算叶片攻角，从而导致该相关技术的失速检测检测精度较低。

此外，由于需要根据叶片型号等因素单独校正及调整失速攻角阈值，使得该方法不具有普适性，且存在着因无法准确获取所对应的失速攻角阈值所导致的测量精度降低的风险。

在另一种相关技术中，可以将风机功率作为叶片是否失速的依据。具体地，可以计算风机在当前风速下的理论输出功率，然后与机组实际输出功率进行对比。由于失速后叶片出力下降，所以通过两个功率的对比可以粗略的进行失速判断。

然而，首先，风机功率也为间接测量参数，即其是需要根据风速等采集数据计算得到，因此该方法也存在着因受限于风速采集精度所导致的检测精度较低的问题。此外，除叶片失速外，电机、变流器等风机组件故障也是影响风机功率的因素之一，该相关技术无法区分上述风机组件等其他原因对叶片失速检测的影响，从而导致该相关技术的失速检测准确率较低。

基于此，本申请实施例提供了风机叶片失速检测方法、装置、设备和介质，可以应用到对风力发电机组的失速监控的应用场景中。

与利用叶片攻角检测叶片失速的方案相比，由于分布特征参数可以准确反映风况在目标时间段内在该叶片位置处的分布特征，利用叶片位置处的分布特征参数能够提高叶片失速检测的准确率。

与利用风机功率检测叶片失速的方案相比，首先由于电机、变流器等风机组件故障相较于叶片失速对风况参数影响较小，叶片失速和正常湍流等情况下风况参数的分布特征参数不同，因此本申请实施例通过利用叶片位置处各自的分布特征参数作为失速判断依据，能够排除其他原因对叶片失速检测的影响，进而提高叶片失速检测的准确率。

为了更好的理解本申请，本申请实施例先对叶片的结构作具体解释说明。

为了便于理解叶片，请一并参阅图2以及图3，图2是本申请实施例提供的一种风机叶片的结构示意图。图3是图2中的叶片在轴向上的横截面。其中，图2和图3中示出了叶片的弦向X、叶片的厚度方向Y、叶片的轴向Z。

叶片10包括叶片本体11以及由叶片本体11围合形成的叶片内腔12。具体地，叶片本体11可以包括迎风面壳体111以及背风面壳体112，迎风面壳体111和背风面壳体112扣合形成叶片内腔12。叶片本体10的外表面形成有叶片迎风面1111以及叶片背风面1121。其中，叶片迎风面1111为迎风面壳体111的外表面，即远离背风面壳体112一侧的表面。叶片背风面1111为背风面壳体112的外表面，即远离背风面壳体112一侧的表面。叶片本体11在其轴向Z上具有叶根部13以及叶尖部14。叶片本体在其弦向X上具有前缘15、后缘16以及设置于前缘15与尾缘16之间的最大厚度区17。其中。在叶片轴向Z上的每一横截面上，最大厚度区在该横截面的厚度方向Y上对应于最大厚度。也就是说，在叶片轴向Z上的每一横截面上，最大厚度区17在迎风面壳体111上的位置与最大厚度区17在背风面壳体112上的位置之间在厚度方向Y上的相对距离为该横截面的厚度方向Y上的最大厚度。

在一些实施例中，叶片外壳可以选用由玻纤和树脂组成的中空复合材料。

在介绍完叶片结构之后，为了更好的理解本申请，下面将结合附图，详细描述根据本申请实施例的风力发电机组、叶片及失速检测方法、装置、系统和介质，应注意，这些实施例并不用来限制本申请公开的范围。

首先，为了实现对叶片失速的检测，本申请实施例提供了一种风力发电机组，风力发电机组可以包括本申请实施例提供的叶片、本申请实施例提供的风机叶片失速检测装置以及风机叶片失速检测系统中的至少一者。

在本申请的一些实施例中，风力发电机组可以是直驱型风力发电机组、双馈型风力发电机组、半直驱型风力发电机组等中的任意一种。本申请实施例中对可以应用叶片失速检测方案的风力发电机组的具体类型不作限定。

在一个示例中，图4是本申请实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图。如图4所示，风力发电机组1可以包括叶片10和风机叶片失速检测系统20。

首先，对于风机叶片失速检测系统20，本申请实施例的下述部分将结合附图对其展开具体说明。

图5是本申请实施例提供的一种风机叶片失速检测系统的系统架构图。如图5所示，风机叶片失速检测系统20可以包括风况检测装置21、风机叶片失速检测装置23。

首先，对于风况检测装置21，在位置以及功能方面，风况检测装置21用于检测N个叶片位置处的风况参数。其中，N为大于或等于1的整数。

首先，对于叶片位置处。在一些实施例中，由于叶片失速具体表现为从叶片截面观察气流流经叶片背风面某点时出现流动分离滞止，因此，N个叶片位置处可以是叶片背风面上的采集位置。在一些实施例中，若N等于1，则叶片位置处可以位于风机的任意一个叶片上。在另一些实施例中，若N为大于或等于2的整数，N个叶片位置处可以是同一风机叶片上的不同叶片位置，在本申请实施例中可以对一个风机叶片进行失速检测，将该叶片的失速检测结果作为风力发电机组上的所有叶片的失速检测结果。或者，可以利用每个叶片上的N个叶片位置，分别对每个叶片进行失速检测。此时，不同叶片上N的取值可以相同，也可以不同。

其次，对于风况检测装置21，在具体类型方面，风况检测装置21用于采集在正常情况下和失速情况下有所区分的风况参数。在一些实施例中，与正常情况的不同之处在于，在失速情况下由于滞止环及叶片转动效应等因素的影响，分离点至尾缘区域的压力不仅出现上升，且分离点至尾缘区域的风况的脉动表现增强，因此可以通过采集风况施加在叶片背风面上的压力和/或风况在叶片背风面表面的脉动特征作为风况参数。在一个实施例中，风况检测装置21可以包括与N个叶片位置处一一对应设置的N个感风部件。其中，N个感风部件中的至少一个感风部件为具有检测功能的感风部件，比如为了采集风况施加在某一叶片位置处的压力，感风部件可以包括与该叶片位置处对应的压力传感器。其中，压力传感器的数量为不大于N的整数，也就是说，可以利用压力传感器实现对N个叶片位置处中所有叶片位置处或者部分叶片位置处的风况参数的采集。在另一个实施例中，N个感风部件中的至少一个感风部件为不具有检测功能的感风部件，比如摆动部件。具体地，为了采集风况在某一叶片位置处的脉动特征，可以在该叶片位置处设置一个摆动部件，以用风驱动摆动部件摆动的特征表征风况的脉动特征。相应地，风况检测装置21还包括至少一个摆动部件以及至少一个摆动部件的监测装置，用于检测摆动部件的摆动角度和/或摆动频率。其中，摆动部件的数量为不大于N的整数，也就是说，可以利用摆动部件及其监测装置实现对N个叶片位置处中所有叶片位置处或者部分叶片位置处的风况参数的采集。其中，监测装置的数量可以是一个或者多个。当监测装置的数量为多个时，每一监测装置可以对一个或者多个摆动部件进行监控。在一个示例中，风况检测装置21可以包括N₁个压力传感器、N₂个摆动部件以及N₂个摆动部件的监测装置，N₁+N₂＝N。其中，N₁和N₂可以是大于或等于0的整数。

在数量方面。在一些实施例中，为了提高检测精度以及检测可靠性，可以增加感风部件的设置数量，即利用更多的感风部件来检测更多叶片位置处的风况数据。在另一些实施例中，出于设备成本以及为了尽量减小风况检测装置21对叶片表面气流的影响，可以减少叶片位置处的设置数量，即减小感风部件的设置数量，比如可以仅对一个叶片位置处进行检测，相应地，可以设置1个感风部件。感风部件的具体设置数量可以根据实际需求和具体场景设置，对此不作具体限定。在一个具体的示例中，感风部件的数量可以根据叶片的出力区域的大小、风况检测装置21中感风部件的设置间距、设备成本、叶片表面气流影响等因素中的至少一者确定风况检测装置21的数量。

接下来，本申请实施例的下述将分别对压力传感器以及摆动部件的监测装置等展开具体说明。

首先，对于压力传感器。

在具体类型方面，其可采用薄膜式压力传感器、油膜式压力传感器、压阻式压力传感器等，又或者还可以是其他具有压力采集功能的传感器，本申请实施例对其类型不作限定。此外，压力传感器采用绝压式，亦可用表压式或差压式等测量方式，本申请实施例对其压力测量方式不作限定。

在设置位置方面，在一些实施例中，图6是本申请实施例提供的一种压力传感器设置位置的示意图。如图6所示，为了防止压力传感器对叶片表面气流流动带来影响，可以将压力传感器埋设于叶片本体11内部且靠近叶片背风面1112的一侧。具体地，在采用制造叶片的过程中，可以通过预埋工艺将其设置于叶片本体11内部。在一个示例中，每一压力传感器可以设置在叶片本体11内部，且贴合于该压力传感器对应的叶片位置处。

通过该设置方式，可以减小测量对叶片本身运行的干扰，可做到针对风况参数的无感测量。

在一个实施例中，为了便于压力传感器的信号采集、处理等工作，风机叶片失速检测系统20还包括与压力传感器连接的传输线30。其中，每个传输线30的一端均设置于叶片本体11内部且与一个压力传感器连接，传输线30的另一端穿过叶片本体11并延伸至叶片内腔12。其中，在采用制造叶片的过程中，可以通过预埋的方式设置传输线30。

在一个示例中，传输线30可以包括电能传输线和/或信号传输线。比如，在传输线30包括电能传输线的情况下，电能传输线延伸至叶片内腔12的一端可以与电源连接，从而可以将电源的电能传输至压力传感器，以实现为其供电。又比如，在传输线30包括信号传输线的情况下，信号传输线延伸至叶片内腔12的一端可以与信号采集装置连接。从而，在压力传感器将采集到的压力信号转换为电压、电流等电信号后，通过信号传输线将电信号传输至信号采集装置，以便于后续根据电信号所表征的压力值进行失速判断。

在压力传感器的分布方面。若压力传感器为多个，则其可以呈阵列式分布。又或者，其可以以别的形式分布，对此不作具体限定。

在一些实施例中，以风况检测装置21包括与N个叶片位置处一一对应设置的N个压力传感器为例，在优化压力传感器的排布方式的过程中，可以将压力传感器设置在预设区域内，从而在保证采集到较为精准的风况参数的同时，能够降低压力传感器对叶片的影响，且减少了设备成本。相应地，可以对压力传感器在弦向X和/或轴向Y上的分布位置加以优化。接下来，将分别从弦向X和轴向Y两个方向上对其分布位置进行具体说明。

在压力传感器的在弦向X上分布方面。在一个实施例中，在优化压力传感器的排布方式的过程中，由于叶片失速时气流的流动分离现象主要发生在最大厚度区域与尾缘之间的区域，因此，在最大厚度区与后缘之间的叶片背风面上设置N个叶片位置处。相应地，由于每一压力传感器用于采集一个叶片位置处的压力值，N个压力传感器可以位于最大厚度区与后缘之间。示例性地，继续参见图6，最大厚度区在图6所示的横截面上对应最大厚度线AA，则N个压力传感器可以位于最大厚度线AA与尾缘16之间。

在一个实施例中，由于叶片尾缘的气流的流动分离现象对叶片失速影响较小，因此，出于优化压力传感器的排布方式的考虑，在轴向Z的叶片横截面上，叶片位置处以及对应的压力传感器可以位于最大厚度线AA与厚度线BB之间。

相应地，若在分布有压力传感器的各轴线X横截面上，最大厚度线AA与尾缘的距离占弦长的a％，厚度线BB与尾缘的距离占弦长的b％，各压力传感器与尾缘16的距离x％，则x的取值在取值范围[b,a]内。其中，b可以根据流动分离现象对叶片失速的影响来确定。在一个示例中，b的取值可以是10。

在一个具体地示例中，为了进一步优化压力传感器的排布位置，叶片位置处以及对应的压力传感器可以位于厚度线BB上，也就是说，在分布有压力传感器的各轴线X横截面上，压力传感器与后缘16的距离占弦长的10％。

在压力传感器的在轴向Z上分布方面。由于叶片在轴向Z上的不同位置处提供给主轴提供的驱动扭矩不同，比如，叶根部13和叶尖部14相较于其他位置提供的驱动扭矩较小，因此可以在叶根部13和叶尖部14之间的中间部或者过渡部设置叶片位置处以及压力传感器。

在一些实施例中，在优化压力传感器的排布方式的过程中，可由于从与叶根部13的距离占整个叶片轴长的30％～80％的部位提供了较大的驱动扭矩，因此在轴向Z上N个叶片位置处距离叶根部13的第一距离占整个叶片轴长的比值在预设区间内。其中，叶片轴长为叶片10在轴向Z上的长度。该预设区间的下限值为30％，预设区间的上限值为80％。需要说明的是，预设区间的具体上下限值可以根据实际场景和具体需求设置，比如可以是一个经验区间，本申请实施例对此不作具体限定。

示例性地，图7是本申请实施例提供的另一种压力传感器设置位置的示意图。参见图7，第一边线CC与叶根部13的距离占整个叶片轴长的30％，第二边线DD与叶根部13的距离占整个叶片轴长的80％。在轴向Z上，N个压力传感器可以分布于第一边线CC与第二边线DD之间的区域内。相应地，在该位置区域内N个压力传感器呈阵列式分布。

在一个示例中，为了进一步优化压力传感器的排布位置，从与叶根部13的距离占整个叶片轴长的30％～80％的区域内，由于在距离叶根部13的距离占整个叶片轴长的50％的位置处以及距离叶根部13的距离占整个叶片轴长的80％的位置处提供了较大的驱动扭矩，因此，可以在轴向上与叶根的距离占整个叶片轴长50％的横截面的背风壳体112内设置1个或多个压力传感器，和/或，在轴向上与叶根的距离占整个叶片轴长80％的横截面的背风壳体112内设置1个或多个压力传感器。需要说明的是，可以根据实际情况和具体需求，以及对风机的实际发力区域的拟合数据或者实际测量数据，选取除50％或者80％之外的其他横截面设置压力传感器，本申请实施例对此不作限定。

在一个示例中，压力传感器的数量可以是1，此时可以在轴向上与叶根的距离占整个叶片轴长80％的横截面的背风壳体112内、或者是在轴向上与叶根的距离占整个叶片轴长50％的横截面的背风壳体112内设置1个压力传感器，且该压力传感器在弦向X上与尾缘16的距离占整个弦长的10％。

在介绍了压力传感器之后，本申请实施例的下述部分对摆动部件的监测装置展开具体说明。

首先，由于在叶片失速检测过程中，风机叶片失速检测系统还需要包括与摆动部件的监测装置配合使用的摆动部件。因此，在正式开始介绍摆动部件的监测装置之前，先对摆动部件展开具体说明。

摆动部件是指能够根据叶片背风面表面的风况进行摆动的部件。摆动部件可以呈线条状，比如直线状，或者曲线状，对其形状不作具体限定。在一些实施例中，为了避免摆动部件自身的弹性形变等对风况参数精确度的影响，摆动部件可以选用刚度大的材质，比如钢丝等刚度大的金属丝、金属长条或者刚度大的纤维丝，比如羊毛、人造毛等。在另一些实施例中，为了避免摆动部件对叶片重量等影响，摆动部件可以选用质地轻的材质，从而可以实现风况参数的无感测量。在一个示例中，基于上述因素，可以选用质地轻、刚度大的材质作为摆动部件，比如可以选用羊毛。

图8是本申请实施例提供的一种无风状态下的摆动部件的示意图。如图8所示，摆动部件22的一端与叶片背风面1112连接，摆动部件22的另一端未与其他部件连接，处于自由摆动状态。

图9是本申请实施例提供的一种摆动部件在有风状态以及无风状态下的示意图。图10是图9中区域E的局部放大图。请一并参见图9和图10，在无风状态下摆动部件22的长度延伸方向与叶片弦向X一致。在有风状态，摆动部件以摆动部件22的一端为固定点，以其自身的长度为半径进行摆动。其中，摆动部件22在有风状态下的摆动角度α表示摆动部件22偏离风机弦向X的角度。

此外，对于摆动部件在叶片背风面上的具体分布方式，其与压力传感器的分布方式相同，在此不再赘述。

在介绍完摆动部件22之后，本申请实施例下述部分对摆动部件22的监测装置展开具体说明。

摆动部件22的监测装置可以是能够采集到摆动部件摆动频率和摆动角度等摆动特征的监测状态，比如可以是图像采集装置、接近开关等。在一些实施例中，若摆动部件22的监测装置是图像采集装置，则其可以安装在能够观测到叶片背风面的位置上，比如塔筒外壁上。在另一些实施例中，若摆动部件22的监测装置是接近开关，则接近开关可以设置于叶片背风面上。具体地，在无风状态下，接近开关的感应面可以感应到摆动部件22。在有风状态下，接近开关无法感应到摆动部件22。

在充分介绍了本申请实施例提供的采集装置之后，接下来本申请实施例对叶片失速检测装置进行说明。

叶片失速检测装置23用于根据风况检测装置21采集的风况数据，判断N个叶片位置处是否失速，以及生成N个叶片位置处的失速检测结果。

在通过上述内容充分介绍了叶片失速检测装置23之后，接下来对叶片展开说明。对于叶片10，其背风面上设置有感风部件。在一些实施例中，感风部件包括：至少一个压力传感器和/或至少一个摆动部件。其中，感风部件的具体内容可以参见本申请实施例上述部分的相关内容，在此不再赘述。

此外，叶片10的其他内容可参见结合图2和图3的具体内容，对此不再赘述。

在一些实施例中，风机叶片失速检测系统20还可以包括控制设备。控制设备可以根据叶片位置处的失速检测结果判断是否叶片失速。在一个示例中，在确定叶片失速后，还可以按照相应地风机控制策略控制风机。

在充分介绍了本申请实施例提供的风机叶片失速检测系统之后，接下来本申请实施例对叶片失速检测装置展开具体说明。

为了充分理解本申请实施例提供的叶片失速检测装置之前，本申请实施例先对叶片失速检测方法展开具体说明。

图11是本申请实施例提供的第一种风机叶片失速检测方法的流程示意图。其中，本申请实施例的叶片失速检测方法各步骤的执行主体可以是风力发电机组内部或风力发电机组外部具有控制能力的模块或者部件。比如，可以是风力发电机组的主控制器，又或者可以是新增加的叶片失速检测模块，又或者可以是原有的各组成系统的控制模块，本申请实施例对此不作具体限定。

如图11所示，风机叶片失速检测方法可以包括S1110至S1130。

S1110，获取叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据。其中，S1110中的叶片位置处的数量可以为N，N为大于或等于1的整数。

在S1110中，风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数。其中，M为大于或等于1的整数。也就是说，在叶片位置处采集到该叶片位置处目标时间段内的M个风况参数。

首先，对于风况数据。风况数据用于反映叶片表面的风况特征。具体地，可以是在正常情况下和失速情况下有所区分的风况特征。

在一些实施例中，由于在失速情况下由于滞止环及叶片转动效应等因素的影响，分离点至尾缘区域的压力不仅出现上升，且分离点至尾缘区域的风况的脉动表现增强。若第i个叶片位置处在目标时间段的第j个采集时刻的风况参数表述为风况参数W_ij，其中，i为小于或等于N的任意正整数，j为大于1且小于或等于M的任意正整数。风况参数W_ij可以包括下述参数A-C的至少一者：

参数A、风施加在叶片背风面上的第i个叶片位置处的压力值P_ij。

参数B、风驱动叶片背风面上的第i个叶片位置处的摆动部件的摆动角度α_ij。

参数C、风驱动叶片背风面上的第i个叶片位置处的摆动部件的摆动频率f_ij。

其中，参数A可以表示叶片背风面的第i个叶片位置处的所受到的气流压力。参数B和参数C可以表示第j个时刻的风况在第i个叶片位置处的脉动表现。此外，参数A-C的其他内容可以参见本申请实施例结合采集装置的相关说明，在此不再赘述。

通过测量上述参数，能够对失速表象数据进行直接测量，相对于叶片攻角、输出功率等间接计算得到的数据，避免了因计算方式所导致的准确度降低。

其次，对于目标时间段，目标时间段可以表示需要被失速检测的时间段，其可以是特定的一段时间，又或者，需要周期性检测叶片失速时，可以将每个周期作为一个目标时间段。在一些实施例中，目标时间段可以基于分析时序步长确定，目标时间段的时长可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作限定。在一些实施例中，目标时间内采集时刻的数量可以根据采集装置的数据采集频率以及分析时序步长确定，对此不作具体限定。示例性地，若数据采集频率及分析时序步长分别采用50赫兹(HZ)及10分钟(mins)，则一个目标时间段可以共包括50*60*10＝30000个采集时刻。相应地，一个风况数据包括30000个风况参数。

再其次，对于S1110的具体实施方式。

在一些实施例中，可以通过采集装置获取风况参数。比如每一采集装置采集到对应的叶片位置处的风况参数并转换为相应的电信号后，将电信号发送至信号收集装置，再由信号收集装置发送至S110的执行主体。

S1120，根据叶片位置处的风况数据，确定目标时间段内的风况在叶片位置处的分布特征参数。

在一些实施例中，分布特征参数包括：M个风况参数的平均值和/或M个风况参数的方差。在一个示例中，若M等于1，则可以将该风况参数的取值作为目标时间段内的平均值。

具体地，对于第i个叶片位置处，其风况参数的平均值可以反映目标时间段内的风况参数的大小，风况参数的平均值

可以满足下述公式(1)：

其中，W_ij可以是风施加在叶片背风面上的第i个叶片位置处的压力值P_ij，或者风驱动第i个叶片位置处的摆动部件的摆动角度α_ij，又或者风驱动第i个叶片位置处的摆动部件的摆动频率f_ij。

其次，对于第i个叶片位置处，其风况参数的方差可以反映目标时间段内的风况的脉动情况，风况参数的方差σ可以满足下述公式(2)：

S1130，根据叶片位置处各自的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测叶片是否失速。

首先，对于预设叶片失速条件，预设叶片失速条件为每一叶片位置处是否发生失速的判断条件。也就是说，若某一个叶片位置处的分布特征参数满足预设叶片失速条件，则确定该叶片位置处发生叶片失速。若某一个叶片位置处的分布特征参数不满足预设叶片失速条件，则确定该叶片位置处未发生叶片失速。

在一些实施例中，在分布特征参数包括M个风况参数的平均值的情况下，预设叶片失速条件包括：M个风况参数的平均值大于预设风况参数阈值。

以风况参数为风施加在叶片背风面上的压力值为例，预设风况参数阈值可以为预设压力阈值。由于在失速状态下，在滞止环及叶片转动效应的影响下气流分离点至尾缘区域的压力上升，会导致风施加在叶片背风面上的压力增大。因此通过判断风施加在各叶片位置处的压力值的平均值是否大于预设压力阈值，能够判断出该位置处是否叶片失速情况。

以风况参数为摆动部件的摆动角度或者摆动频率为例，预设风况参数阈值可以分别为预设角度阈值以及预设频率阈值。由于在失速状态下，气流的脉动增强，会导致摆动部件的摆动角度以及摆动频率增强。因此通过判断摆动部件的摆动角度的平均值是否大于预设角度阈值，或者判断摆动部件的摆动频率的平均值是否大于预设频率阈值，能够判断出该位置处是否叶片失速情况。

需要说明的是，由于在风机实际运行场景中，正常的湍流也可能偶尔导致部分时刻下诸如压力值等风况参数过大，本申请实施例利用目标时间段内的风况参数的平均值是否大于阈值，可以避免将正常湍流所导致的部分采集时刻的风况参数偏大被误判为叶片失速的可能性，进一步提高了叶片失速的检测精度。

在另一些实施例中，在分布特征参数包括M个风况参数的方差的情况下，预设叶片失速条件包括：M个风况参数的方差小于预设方差阈值。

由于正常湍流中部分时刻的风况参数偏大存在着导致整体风况参数平均值偏大的情况，申请人通过研究发现，正常湍流所导致的风况参数平均值过大时，风况参数的方差也会增大，因此通过判断风况参数的方差是否小于预设方差阈值，能够进一步避免因正常湍流所导致的风况参数平均值过大所导致的叶片失速误判，进一步提高了叶片失速的检测精度。

在一个示例中，为了提高叶片失速的检测精度，预设叶片失速条件可以表示为：

and

本申请实施例通过该预设叶片失速条件，可以对正常表面压力脉动及失速脉动进行识别区分。

在介绍了预设叶片失速条件之后，本申请接着对S130的具体实施方式。

在一些实施例中，若N为1，则该叶片位置处的分布特征参数满足预设叶片失速条件，即可确定风机叶片失速。

在另一些实施例中，若N为大于或等于2的整数，则可以在N个叶片位置处中任一叶片位置处的分布特征参数满足预设叶片失速条件，即可确定风机叶片失速。

在又一些实施例中，为了提高失速检测精度以及提高检测方法的可靠性，在N为大于或等于2的整数的情况下，可以根据N个采样叶片位置处的失速检测结果综合判断叶片是否发生失速。

相应地，图12是本申请实施例提供的第二种风机叶片失速检测方法的流程示意图。图12与图11的不同之处在于，S1130可以具体包括S1131和S1132。

S1131，根据叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测每个叶片位置处是否发生失速，得到每个叶片位置处的失速检测结果。

在S1131中，每个叶片位置处的失速检测结果可以包括表征该叶片位置处失速的第一失速检测结果，以及表示该叶片位置处未失速的第二失速检测结果。

在一个示例中，可以数据标识的方式表示第一失速检测结果和第二失速检测结果，具体地，可以用不同的叶片标识表示第一失速检测结果和第二失速检测结果。

相应地，S1131可以具体包括步骤A1和步骤A2。

步骤A1，在叶片位置处的分布特征参数符合预设叶片失速条件的情况下，确定该叶片位置处发生失速，生成携带有叶片失速标识的第一失速检测结果。示例性地，若该叶片位置处发生失速，则生成第一数字信号BladeStall＝1。

步骤A2，在叶片位置处的分布特征参数不符合预设叶片失速条件的情况下，确定该叶片位置处未发生失速，生成携带有叶片未失速标识的第二失速检测结果。示例性地，，若该叶片位置处未发生失速，则生成第二数字信号BladeStall＝0。

需要说明的是，还可以用其他形式表示第一失速检测结果和第二失速检测结果，比如可以生成检测结果报文，若报文某个字段的值为1，则表示发生失速，若某个字段的值为0，则表示未失速。本申请实施例对第一失速结果和第二失速结果的表示方式不作具体限定。

S1132，根据所述至少一个叶片位置处的失速检测结果，确定发生失速的叶片位置的数量占叶片位置处总数D的比值，在比值大于或等于预设阈值时，确定叶片发生失速。

在一个实施例中，S1132的执行主体可以与S1131的执行主体是同一控制设备的不同功能模块或者部件，又或者，可以是两个不同的控制设备，本申请实施例对此不再赘述。在一个示例中，S1132的执行主体可以是风力发电机的主控制器。

在一些实施例中，预设比例阈值可以是30％。需要说明的是，预设比例阈值可以实际场景和具体需求设置，还可以是其他值，对此不作具体限定。

在一些实施例中，若失速结果可以是bladestall＝0或者bladestall＝1，则可以统计失速结果中1的数量与叶片位置处总数D的比值。

在一些实施例中，叶片位置处总数可以是N，相应地，控制设备可以统计N个叶片位置处中发生失速的叶片位置处的比例，然后根据该比例，确定叶片是否失速。

在另一些实施例中，叶片位置处总数D可以是大于N的整数。相应地，控制设备在确定D个叶片位置处中发生失速的叶片位置处的比例，确定叶片是否失速。在一个示例中，由于D个叶片位置处的失速结果可能不是同时发送至控制设备的，控制设备可以在接收D个叶片位置处的失速结果的过程中，实时判断已发生失速的叶片位置处的数量是否达到D与预设阈值的乘积，在已发生失速的叶片位置处的数量大于或等于D与预设阈值的乘积的情况下，确定所述叶片发生失速。

其中，对于D个叶片位置，其可以是位于风机的一个叶片上，或者位于风机的至少两个叶片上，对此不作限定。

在一些实施例中，为了进一步提高叶片安全性，在检测出叶片失速后，还可以控制风力发电机组改变运行状态。图13是本申请实施例提供的第三种风机叶片失速检测方法的流程示意图。图13与图12的不同之处在于，在S1130之后，风机叶片失速检测还包括S1140。

S1140，控制设备在确定叶片发生失速的情况下，控制风机以预设控制策略运行。

在一个实施例中，预设控制策略为用于指示风机变桨的策略，比如可以控制风机增大桨距角桨。示例性地，可以由主控制器向变桨系统的控制器发送增大桨距角的指令的方式来控制风机变桨。

通过控制风机收桨，能够及时防止因叶片颤振所带来的叶片开裂等风险，提高了风机运行安全性。

在另一个示例中，风机控制指令为控制风力发电机组提高转速的策略。

具体地，可以由主控制器向发电机的控制器发送提高风力发电机组的转速的指令。

通过提高风力发电机组转速的方式，能够尽量保证风力发电机组的输出功率。

在又一个示例中，风机控制指令为控制风力发电机组停机的策略。在一个示例中，在风力发电机组停机过程中，主控制器可以向变桨控制器发送停机控制指令，变桨控制器进行收桨，以及还可以向发电机控制器发送停机控制指令，以使发电机控制器逐渐降低发电机转速，以及向制动系统发送停机控制指令，以使制动系统的控制器控制刹车盘刹车。

在一个实施例中，可以根据风速、运行安全性、输出功率等方面的影响，从上述三种控制策略中选择合适的控制方式。在一个示例中，在风速小于预设风速阈值时，即风速较小时，控制风力发电机组停机。其中，预设风速阈值可以使区分大风和小风的临界风速值，其可以根据实际场景和具体需求设置，比如可以是12m/s。在另一个示例中，在风速大于或等于预设阈值时，即风速较大时，若需要提高风机运行安全性，则可以选择控制风机提高桨距角。在又一个示例中，在风速大于或等于预设阈值时，即风速较大时，若需要尽量保证输出功率，则可以选择提高风机转速。

在一些实施例中，若风况参数包括风施加在叶片背风面上的压力值，预设叶片失速条件包括M个压力值的平均值大于预设压力阈值。由于不同地理环境以及不同高度的风机，其对应的气压数据不同，基于此，可以根据风机所处环境为其设置合适的预设压力阈值。

相应地，图14是本申请实施例提供的第四种风机叶片失速检测方法的流程示意图。图14与图11的不同之处在于，S1130之前，方法还包括S1150和S1160。

S1150，获取风机叶片所处环境的大气压力值。在一些实施例中，可以通过大气压传感器采集大气压力值。在一个示例中，考虑到叶片高度等的影响，可以将大气压传感器设置在机舱顶部、轮毂等与叶片高度相近的位置，或者可以设置在叶片上，本申请实施例对大气压传感器的具体设置位置不作限定。

S1160，基于预设的大气压力值与风况参数阈值的比例关系，确定与大气压力值对应的预设风况参数阈值。

在一个示例中，可以确定基准大气压值以及对应的风况参数阈值，然后通过线性转换，计算与所处环境的大气压力值对应的预设风况参数阈值。比如，若基准大气压a对应风况参数阈值W₀，所处环境的大气压力值b对应的预设风况参数阈值W_th，则满足下述公式(3)：

示例性地，基准大气压值可以是1个标准大气压，若风机叶片所处环境的大气压力值为0.8个标准大气压，则所处环境的大气压力值b对应的预设风况参数阈值W_th＝0.8W₀。

在一个示例中，还可以为不同的翼型设置不同的预设压力阈值。比如可以根据实际场景和具体需求，设置不同翼型的预设压力阈值。

在一个示例中，可以根据某一翼型下的基准大气压以及基准大气压对应的预设压力阈值，确定该翼型在风机所处环境的大气压力值下的预设压力阈值。

通过本实施例使用风施加在叶片背风面上的压力值进行叶片失速检测时，可以根据风力发电机组环境的大气压，选择合适的预设压力阈值，从而能够提高叶片失速的检测精度。

在一些实施例中，由于风电叶片为转动运动，压力传感器会受到自身重量变化影响测量精度，进而影响风况数据的采集精度，因此为了避免因风况参数的采集精度对叶片检测精度的影响，可以对重力效应所带来的风况数据偏差进行补偿。

相应地，图15是本申请实施例提供的第五种风机叶片失速检测方法的流程示意图。图15与图11的不同之处在于，在S1110之后，风机叶片失速检测方法还包括S1170至S1190。

S1170，针对M个风况数据中的至少一个风况参数，获取风机在至少一个风况参数的采集时刻的叶轮方位角。也就是说，在S1170中可以对部分风况参数或者全部风况参数进行补偿，对此不作限定。

在一个实施例中，可以在每个采集时刻获取一个叶轮方位角。

在另一个实施例中，可以每间隔预设时间段获取一个叶轮方位角，并将该叶轮方位角作为该预设时间段内所有采集时刻的叶轮方位角。其中，可以根据实际场景和具体需求选择合适的预设时间段，本申请实施例对此不作限定。

在一个实施例中，叶轮方位角可以利用绝对值式编码器、相对值式编码器等具备角度检测功能的检测装置采集得到的，又或者叶轮方位角可以是根据叶轮转速等信息预估得到的。本申请实施例对叶轮方位角的具体获取方式不作限定。

S1180，确定叶轮方位角对应的风况参数补偿量。

在一个实施例中，可以针对至少一个叶片位置处，分别确定其在叶轮方位角对应的风况参数补偿量，或者，可以针对同一横截面上的所有叶片位置处，确定该横截面在该叶轮方位角对应的风况参数补偿量，又或者，针对不同叶片，分别确定至少一个叶片在该叶轮方位角对应的风况参数补偿量，又或者，可以对所有叶片位置处，确定在叶轮方位角对应的同一个风况参数补偿量。本申请对此不作限定。

在一个实施例中，可以利用插值方法计算风况参数补偿量。相应地S1180可以具体包括步骤B1至步骤B3。

步骤B1，获取多个基准角度值下的风况参数。

在一个示例中，多个基准角度值下的风况参数可以是风机的历史风况参数，或者是实验数据，对此不作具体限定。

在一个示例中，可以每间隔预设角度值，选取一个角度值作为基准角度值。示例性地，从0°开始，每间隔15°，设置一个基准角度值，比如，基准角度值包括：0°、15°、30°、……、233°、345°。又或者，可以每间隔90°，设置一个基准角度值，比如，基准角度值包括：0°、90°、180°、270°。本申请实施例对基准角度值的间隔步长不作具体限定，可以根据实际需求和具体场景选择合适的间隔步长，比如考虑到计算精度，则可以设置较小的间隔步长，考虑到计算效率，可以选取较大的间隔步长。

此外，本申请实施例还可以采用其他选取基准角度值的方式，比如随机选取等，对此不作具体限定。

步骤B2，将零值作为第一基准角度值的风况参数补偿量，以及将第一基准角度值的风况参数与多个基准角度值中除第一基准角度值之外的每一基准角度值的差值确定为每一基准角度值的风况参数补偿量。

示例性地，若0°时对应风况参数W₀，90°对应风况参数W₁，180°时对应风况参数W₂，270°对应风况参数W₃，则可以将0°时对应风况参数补偿量确定为ΔW₀确定为0，将90°时对应风况参数补偿量确定为ΔW₁确定为W₀-W₁，将180°时对应风况参数补偿量确定为ΔW₂确定为W₀-W₂，将270°时对应风况参数补偿量确定为ΔW₃确定为W₀-W₃。

步骤B3，对在多个基准角度值各自对应的风况参数补偿量进行插值处理，得到叶轮方位角对应的风况参数补偿量。

在本申请实施例中，可以采用线性差值算法，或者非线性插值算法。本申请实施例对此不作具体限定。

S1190，利用风况参数补偿量，对至少一个风况参数进行补偿。

示例性地，可以将每一风况参数与风况参数补偿量的和值，确定为补偿后的风况参数。

相应地，S1120可以具体包括：

S1121，利用对至少一个风况参数补偿后的M个风况参数，确定目标时间段内的风况在每个叶片位置处的分布特征参数。

需要说明的是，利用补偿的风况参数计算分布特征参数的方式可参见S1120中的相关内容，在此不再赘述。

为了便于理解本申请实施例的叶片失速检测方法，图16是本申请实施例提供的一种示例性地风机叶片失速检测方法的流程示意图。

如图16所示，风机叶片失速检测方法可以由风机叶片失速检测装置23和控制设备24实现。在一些实施例中，风机叶片失速检测装置23和控制设备24可以是两个独立的设备，又或者可以是一个设备中的两个功能模块，本申请实施例对此不作限定。

具体地，风机叶片失速检测方法可以包括S1601至S1608。

S1601，针对N个叶片位置处的第i个叶片位置处，风机叶片失速检测装置23采集第i个叶片位置处的压力数据。其中，压力数据可以是10分钟内以50Hz的采样频率采集到的30000个压力值。

S1602，风机叶片失速检测装置23对第i个叶片位置处的30000个压力值进行时序数据处理，得到第i个叶片位置处的压力值的平均值

和方差

其中，平均值

和方差

可以分别按照上述公式(1)和公式(2)计算得到。

S1603，风机叶片失速检测装置23获取叶片所处环境的大气压力值。

S1604，风机叶片失速检测装置23确定与大气压力值对应的预设压力阈值。

其中，S1604的具体实施方式可以参见上述S1150和S1160的相关内容，在此不再赘述。

此外，本申请实施例对S1601-S1602以及S1603-S1604之间的执行先后次序不作具体限定，也就是说，二者可以先后执行，或者同时执行。

S1605，风机叶片失速检测装置23判断平均值

是否大于预设压力阈值P_th且方差

小于预设方差阈值S_i。若判断结果为否，则等待下一个目标时间段，重新执行S1601和S1602。若判断结果为是，则继续执行S1606。

S1606，风机叶片失速检测装置23生成第i个叶片位置处的失速检测结果，并将其发送至控制设备24。其中，失速检测结果可以是BladeStall＝1。

需要说明的是，若S1605的判断结果为否，则可以向控制设备24发送BladeStall＝0的失速检测结果，或者不发送，对比不作限定。

S1607，控制设备24判断BladeStall＝1的数量与N的比值是否大于0.3。

S1607，若判断结果为是，则控制设备24执行停机、变桨或者提高转速的策略。

基于相同的申请构思，本申请实施例除了提供了风机叶片失速检测方法之外，还提供了与之对应的风机叶片失速检测装置。

下面结合附图，详细介绍根据本申请实施例风机叶片失速检测装置。

图17是本申请实施例提供的一种风机叶片失速检测装置的结构示意图。如图17所示，风机叶片失速检测装置230包括：

风况参数获取模块231，用于获取叶片的背风面上的叶片位置处各自的风况数据，风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，M为大于或等于1的整数；

特征参数确定模块232，用于根据叶片位置处的风况数据，确定目标时间段内的风况在每个叶片位置处的分布特征参数；

失速判断模块233，用于根据叶片位置处各自的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测叶片是否失速。

在本申请的一些实施例中，N为大于或等于2的整数。

失速判断模块233，包括：

检测单元，用于根据N个叶片位置处中的至少一个叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测至少一个叶片位置处是否发生失速，得到至少一个叶片位置处的失速检测结果；

发送单元，用于根据至少一个叶片位置处的失速检测结果，确定发生失速的叶片位置的数量占叶片位置处总数的比值，在比值大于或等于预设阈值时，确定叶片发生失速。

在本申请的一些实施例中，失速判断模块233，包括：

检测单元，用于根据N个叶片位置处中的至少一个叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测至少一个叶片位置处是否发生失速，得到至少一个叶片位置处的失速检测结果；

相应地，风机叶片失速检测系统还包括控制设备，

控制设备用于根据至少一个叶片位置处的失速检测结果，确定发生失速的叶片位置的数量占叶片位置处总数的比值，在比值大于或等于预设阈值时，确定叶片发生失速。

在本申请的一些实施例中，失速判断模块233，具体包括：

第一处理单元，用于在至少一个叶片位置处的分布特征参数符合预设叶片失速条件的情况下，确定至少一个叶片位置处发生失速，生成携带有叶片失速标识的第一失速检测结果；

第二处理单元，用于在至少一个叶片位置处的分布特征参数不符合预设叶片失速条件的情况下，确定至少一个叶片位置处未发生失速，生成携带有叶片未失速标识的第二失速检测结果。

在本申请的一些实施例中，在分布特征参数包括M个风况参数的平均值的情况下，预设叶片失速条件包括：平均值大于预设风况参数阈值；

在分布特征参数包括M个风况参数的方差的情况下，预设叶片失速条件包括：方差小于预设方差阈值。

在本申请的一些实施例中，风况参数包括风施加在风况参数对应的叶片位置处的压力值，预设叶片失速条件包括：M个压力值的平均值大于预设压力阈值，

风机叶片失速检测装置230还包括：

大气压力值获取模块，用于获取风机叶片所处环境的大气压力值；

阈值确定模块，用于基于预设的大气压力值与风况参数阈值的比例关系，确定与大气压力值对应的预设压力阈值。

在本申请的一些实施例中，风机叶片失速检测装置230还包括：

方位角获取模块，用于对于M个风况参数中的至少一个风况参数，获取风机在至少一个风况参数的采集时刻的叶轮方位角；

补偿量确定模块，用于确定叶轮方位角对应的风况参数补偿量；

补偿模块，用于利用风况参数补偿量，对至少一个风况参数进行补偿；

相应地，特征参数确定模块232，具体用于：

利用对至少一个风况参数补偿后的M个风况参数，确定目标时间段内的风况在至少一个叶片位置处的分布特征参数。

在本申请的一些实施例中，补偿量确定模块，具体包括：

参数获取单元，用于获取多个基准角度值下的风况参数；

第二处理单元，用于将零值作为第一基准角度值的风况参数补偿量，以及将第一基准角度值的风况参数与多个基准角度值中除第一基准角度值之外的每一基准角度值与的差值确定为每一基准角度值的风况参数补偿量；

补偿量确定单元，用于对在多个基准角度值各自对应的风况参数补偿量进行插值处理，得到叶轮方位角对应的风况参数补偿量。

在本申请的一些实施例中，风机叶片失速检测装置还包括：

风机控制模块，用于在确定叶片失速的情况下，控制风机以预设控制策略运行，

其中，预设控制策略包括用于指示风机变桨、提高转速或者停机的策略。

在本申请的一些实施例中，风况参数包括风施加在叶片位置处的压力值、风驱动叶片位置处的摆动部件的摆动角度、风驱动摆动部件的摆动频率中的至少一者，其中，摆动角度用于表征摆动部件偏离叶片弦向的角度；

在风况参数包括风况参数对应的叶片位置处的压力值的情况下，风机包括设置于叶片本体内部的压力传感器；

在风况参数包括摆动部件的摆动角度和/或摆动部件的摆动频率的情况下，风机包括摆动部件以及摆动部件的监测装置。

根据本申请实施例的风机叶片失速检测装置的其他细节，与以上结合图11至图16所示实例描述的风机叶片失速检测方法类似，并能达到其相应的技术效果，为简洁描述，在此不再赘述。

本申请实施例的风机叶片失速检测装置，可以根据叶片位置处在目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，计算一个分布特征参数。由于分布特征参数可以准确反映风况在目标时间段内在该叶片位置处的分布特征，与利用叶片攻角检测叶片失速的方案相比，利用叶片位置处的分布特征参数能够提高叶片失速检测的准确率。另外，与利用风机功率检测叶片失速的方案相比，首先由于电机、变流器等风机组件故障相较于叶片失速对风况参数影响较小，叶片失速和正常湍流等情况下风况参数的分布特征参数不同，因此本申请实施例通过利用叶片位置处各自的分布特征参数作为失速判断依据，能够排除其他原因对叶片失速检测的影响，进而提高叶片失速检测的准确率。

图18示出了本发明实施例提供的风机叶片失速检测装置的硬件结构示意图。

风机叶片失速检测装置可以包括处理器1801以及存储有计算机程序指令的存储器1802。

具体地，上述处理器1801可以包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器1802可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器1802可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在一些实例中，存储器1802可以包括可移除或不可移除(或固定)的介质，或者存储器1802是非易失性固态存储器。在一些实施例中，存储器1802可在风机叶片失速检测设备的内部或外部。

在一些实例中，存储器1802可以是只读存储器(Read Only Memory，ROM)。在一个实例中，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

存储器1802可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本公开的一方面的方法所描述的操作。

处理器1801通过读取并执行存储器1802中存储的计算机程序指令，以实现图11-图16所示实施例中的方法，并达到图11-图16所示实例执行其方法/步骤达到的相应技术效果，为简洁描述在此不再赘述。

在一个示例中，风机叶片失速检测装置还可包括通信接口1803和总线1810。其中，如图18所示，处理器1801、存储器1802、通信接口1803通过总线1810连接并完成相互间的通信。

通信接口1803，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线1810包括硬件、软件或两者，将在线数据流量计费设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(Accelerated Graphics Port，AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线、前端总线(Front Side Bus，FSB)、超传输(Hyper Transport，HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线1810可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。

该风机叶片失速检测装置可以执行本发明实施例中的风机叶片失速检测方法，从而实现结合图11至图17描述的风机叶片失速检测方法和装置。

另外，结合上述实施例中的风机叶片失速检测方法，本发明实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种风机叶片失速检测方法。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上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(Application SpecificIntegrated Circuit，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(RadioFrequency，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。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本公开的实施例的方法、装置、设备及和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种风机叶片失速检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据，所述风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，M为大于或等于1的整数；

根据所述叶片位置处的风况数据，确定所述目标时间段内的风况在所述叶片位置处的分布特征参数；

根据所述叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测所述叶片是否失速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶片位置处设置为N个，N为正整数，

当N为大于或等于2的整数时，所述根据所述叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测所述叶片是否失速，包括：

根据N个所述叶片位置处中的至少一个叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测所述至少一个叶片位置处是否发生失速，得到所述至少一个叶片位置处的失速检测结果；

根据所述至少一个叶片位置处的失速检测结果，确定发生失速的叶片位置处的数量占叶片位置处总数的比值，在所述比值大于或等于预设阈值时，确定所述叶片发生失速。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述根据所述至少一个叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测所述至少一个叶片位置处是否发生失速，得到所述至少一个叶片位置处的失速检测结果，具体包括：

在所述至少一个叶片位置处的分布特征参数符合所述预设叶片失速条件的情况下，确定所述至少一个叶片位置处发生失速，生成携带有叶片失速标识的第一失速检测结果；

在所述至少一个叶片位置处的分布特征参数不符合所述预设叶片失速条件的情况下，确定所述至少一个叶片位置处未发生失速，生成携带有叶片未失速标识的第二失速检测结果。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述分布特征参数包括所述M个风况参数的平均值的情况下，所述预设叶片失速条件包括：所述平均值大于所述预设风况参数阈值；

在所述分布特征参数包括所述M个风况参数的方差的情况下，所述预设叶片失速条件包括：所述方差小于预设方差阈值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风况参数包括所述风施加在M个风况参数对应的叶片位置处的压力值，所述预设叶片失速条件包括：M个压力值的平均值大于预设压力阈值，

所述根据所述叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测所述叶片是否失速之前，所述方法还包括：

获取所述风机叶片所处环境的大气压力值；

基于预设的大气压力值与风况参数阈值的比例关系，确定与所述大气压力值对应的预设压力阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述获取所述叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据之后，所述方法还包括：

对于M个风况参数中的至少一个风况参数，获取所述风机在所述至少一个风况参数的采集时刻的叶轮方位角；

确定所述叶轮方位角对应的风况参数补偿量；

利用所述风况参数补偿量，对所述至少一个风况参数进行补偿；

所述根据所述叶片位置处的风况数据，确定所述目标时间段内的风况在所述叶片位置处的分布特征参数，包括：

利用对所述至少一个风况参数补偿后的M个风况参数，确定所述目标时间段内的风况在所述叶片位置处的分布特征参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述叶轮方位角对应的风况参数补偿量，具体包括：

获取多个基准角度值下的风况参数；

将零值作为所述第一基准角度值的风况参数补偿量，以及将第一基准角度值的风况参数与所述多个基准角度值中除所述第一基准角度值之外的每一基准角度值与的差值确定为所述每一基准角度值的风况参数补偿量；

对所述在多个基准角度值各自对应的风况参数补偿量进行插值处理，得到所述叶轮方位角对应的风况参数补偿量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述检测所述叶片是否失速之后，所述方法还包括：

在确定所述叶片失速的情况下，控制风机以预设控制策略运行，

其中，所述预设控制策略包括用于指示风机变桨、提高转速或者停机的策略。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，

所述风况参数包括所述风施加在所述叶片位置处上的压力值、所述风驱动所述叶片位置处的摆动部件的摆动角度、所述风驱动所述摆动部件的摆动频率中的至少一者，其中，所述摆动角度用于表征所述摆动部件偏离叶片弦向的角度。

10.一种风机叶片失速检测装置，其特征在于，所述装置包括：

风况参数获取模块，用于获取所述叶片的背风面上的叶片位置处的风况数据，所述风况数据包括目标时间段内的M个采集时刻的风况参数，M为大于或等于1的整数；

特征参数确定模块，用于根据叶片位置处的风况数据，确定所述目标时间段内的风况在所述叶片位置处的分布特征参数；

失速判断模块，用于根据所述叶片位置处的分布特征参数以及预设叶片失速条件，检测所述风机叶片是否失速。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述叶片位置处设置为N个，N为正整数，

当N为大于或等于2的整数时，所述失速判断模块，包括：

失速检测单元，用于对于所述N个叶片位置处中的至少一个叶片位置处，根据所述至少一个叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测所述至少一个叶片位置处是否发生失速，得到所述至少一个叶片位置处的失速检测结果；

失速判断单元，用于根据所述至少一个叶片位置处的失速检测结果，确定发生失速的叶片位置处的数量占叶片位置处总数的比值，在所述比值大于或等于预设阈值时，确定所述叶片发生失速。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，

所述风机叶片失速检测装置还包括：

风机控制模块，用于在确定所述叶片失速的情况下，控制风机以预设控制策略运行，

其中，所述预设控制策略包括用于指示风机变桨、提高转速或者停机的策略。

13.一种风机叶片失速检测系统，其特征在于，

风况检测装置，其中，所述风况检测装置用于检测所述叶片位置处的风况参数；

如权利要求10所述的风机叶片失速检测装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

所述叶片失速检测装置包括：

失速检测单元，用于根据N个所述叶片位置处中的至少一个叶片位置处的分布特征参数和预设叶片失速条件，检测所述至少一个叶片位置处是否发生失速，得到所述至少一个叶片位置处的失速检测结果；

所述系统还包括控制设备，

所述控制设备用于根据所述至少一个叶片位置处的失速检测结果，确定发生失速的叶片位置的数量占叶片位置处总数的比值，在所述比值大于或等于预设阈值时，确定所述叶片发生失速。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

所述控制设备还用于：

在确定所述叶片失速的情况下，控制风机以预设控制策略运行，

其中，所述预设控制策略包括用于指示风机变桨、提高转速或者停机的策略。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

第一距离占叶片在轴向上的长度的比值处于预设区间；

其中，所述第一距离为所述叶片位置处与叶根部在叶片轴向上的距离，所述预设区间的下限值为30％，所述预设区间的上限值为80％。

17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

所述叶片本体在弦向上包括前缘、尾缘，以及设置于所述前缘与所述尾缘之间的最大厚度区，

所述叶片位置处位于所述最大厚度区与所述后缘之间。

18.根据权利要求13-17任一项所述的系统，其特征在于，

所述风况检测装置包括：至少一个压力传感器，和/或，至少一个摆动部件和所述至少一个摆动部件的监测装置；

其中，所述至少一个压力传感器与至少一个叶片位置处一一对应；所述叶片包括叶片本体以及由所述叶片本体围合形成的叶片内腔，所述背风面形成于所述叶片本体的外表面，所述至少一个压力传感器埋设于所述叶片本体内部且靠近所述叶片背风面的一侧；和/或，

所述至少一个摆动部件与所述至少一个叶片位置处一一对应，所述至少一个摆动部件的一端与所述至少一个摆动部件对应的叶片位置处连接，

其中，在无风状态下所述至少一个摆动部件的长度延伸方向与叶片弦向一致，在有风状态下所述至少一个摆动部件以所述摆动部件的一端为固定点摆动。

19.一种叶片，其特征在于，包括：

所述叶片的背风面上设置有感风部件；

其中，通过所述感风部件检测的风况数据用于计算所述目标时间段内的风况在所述叶片位置处的分布特征参数；所述叶片位置处的分布特征参数和预设失速条件用于检测所述叶片是否失速。

20.根据权利要求19所述的叶片，其特征在于，

所述感风部件包括：至少一个压力传感器和/或至少一个摆动部件。

21.一种风力发电机组，其特征在于，包括：

如权利要求10-12任一项所述的风机叶片失速检测装置，和/或，如权利要求13-18任一项所述的风机叶片失速检测系统，和/或，如权利要求19或20所述的叶片。

22.一种风机叶片失速检测装置，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器读取并执行所述计算机程序指令，以实现如权利要求1-8任一项所述的风机叶片失速检测方法。

23.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的风机叶片失速检测方法。

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