(180度的方位角)和转子平面的顶部(O度的方位角)时测量摆振或挥舞力矩。通过将两个不同方位角处测量的数据关联，故障检测系统可以识别叶片的当前质量。在一个实施例中，可以使用例如转子的五次或十次旋转来推导物理特性。即，可以跨多次旋转对传感器数据进行平均。这样做可以减小在诸如突然的阵风等的环境条件下的尖峰期间测量数据时可能发生的误差。因此，在一个实施例中，在故障检测系统使用传感器数据来推导叶片的物理特性之前，从叶片中的传感器采集数据可能需要几分钟。
[0026]在框315处，故障检测系统将从更新的传感器数据推导出的当前物理特性与叶片的指纹进行比较。故障检测系统可以被配置有表示当前物理特性何时偏离包括在叶片的指纹内的特性的一个或多个预定义的阈值。例如，如果当前阻尼比与指纹中的阻尼比相比的变化超过15%，则故障检测系统可以指示叶片运转异常。在一些实施例中，对于指纹中的物理特性中的每一个，故障检测系统可以具有不同的预定义的阈值。
[0027]故障检测系统可以将每个当前物理特性叶片与指纹中的每个物理特性进行比较。在一个实施例中，只要物理特性的其中之一超过相关联的阈值，故障检测系统就确定叶片异常运转并且进行到框320。替代地，在将叶片的表现归类为异常之前，故障检修系统可能要求叶片的多个当前特性(例如，三分之二)偏离指纹中存储的值。然而，如果故障检测系统确定当前叶片特性未偏离指纹，贝Ij方法300返回框310以接收更新的传感器数据。
[0028]在框320处，故障检修系统使用从单个涡轮机收集的数据来产生用于确认叶片确实表现异常的比较表。为了产生比较表，故障检修系统可以将传感器数据从基于时间(例如，在特定时间在叶片上测量的摆振力矩)转换为基于方位角(例如，在叶片处于转子平面中的特定位置时所测量的摆振力矩)。故障检测系统可以使用该转换的传感器数据来产生比较表，其中比较表包括表示在涡轮机的叶片上所测量的不同力、力矩或物理特性的值。例如，比较表可以包括摆振力矩差值，其表示在特定方位角在叶片A上测量的摆振力矩与叶片B上测量的同一力矩之间的差。比较表还可以包括与其它方位角对应的其它差值和以前差值的历史记录。故障检测系统可以被配置为基于只将涡轮机的子设备彼此比较(例如，叶片A对叶片B)来产生比较表、或者基于将涡轮机中的每个叶片与每个其它叶片进行比较(例如，在三叶片涡轮机中，叶片A对叶片B、叶片B对叶片C、以及叶片C对叶片A)来产生比较表。
[0029]尽管框320被示为发生在确定当前叶片特性偏离黑色指纹之后，但是框320可以与方法300并行发生。即，涡轮机可以基于接收更新的诸如摆振和挥舞力矩等的力数据来持续(或以预定间隔)更新比较表。因此，在一个实施例中，一旦故障检测系统确定当前叶片特性偏离叶片指纹，比较表就可能已经被填入。
[0030]在框325处，故障检测系统使用比较表来将叶片的力、力矩或在框315中被识别为异常的物理特性与涡轮机中的至少另一个叶片的力、力矩或物理特性进行比较。例如，如果与叶片A的指纹中的阻尼比相比，叶片A的阻尼比减少20%，则也可以将叶片B的当前阻尼比与其叶片指纹相比较来确定其相对阻尼比是否也具有相似的下降。即，故障检测系统也可以在比较表中存储表示叶片A与叶片B的阻尼的变化之间的差异的差值。替代地，可以直接比较叶片A和叶片B二者的阻尼比。例如，如果从比较叶片A的当前阻尼比(或阻尼比的变化)和叶片B的同一特性而推导出的差值指示相应的物理特性值在彼此的10%以内，则故障检测系统确定叶片A未表现异常。相反，诸如风速的突增或向叶片增加压力的结冰条件等的环境条件可能已经导致在框315处所检测的从叶片指纹的偏离。
[0031]故障检测系统还可以将物理特性与风力涡轮机中的除叶片B之外的其它叶片进行比较(例如，将叶片A与叶片C比较)以确定叶片A是否表现异常。此外，故障检测系统可以被配置为:如果叶片A上测量的力矩不同于叶片B或叶片C的其中之一上测量的力矩，则确认叶片A表现异常。或者只有在叶片A上测量的力矩不同于叶片B和叶片C两者上测量的力矩时，故障检测系统才可以确认叶片表现异常。在另一个实施例中，故障检测系统可以将叶片与位于可能在同一风电场或风场中的不同涡轮机上的叶片进行比较，而不是将框315处所识别的叶片的力与同一涡轮机上的另一叶片进行比较。
[0032]如果框315和325都指示特定涡轮机表现异常，则在框330处，故障检测系统将叶片表现标记为异常。对叶片进行标记可以指示涡轮机或SCADA中的单独的系统来对异常叶片执行额外的测试。例如，对叶片进行标记可以导致激活单独的测试模块，该模块在框333处确认叶片具有结构异常。在一个实施例中，当叶片仍连接到电网时，测试模块执行第一测试。例如，可以通过执行对所标记的叶片的螺距角的一系列预定义或有序的变化并且测量叶片的物理特性的测试来降低涡轮机的额定值。如果测试确认已恰当地标记了叶片，即叶片表现异常，则测试模块可以在改变涡轮机的运行模式后执行额外的测试。
[0033]在框335处，故障检测系统将涡轮机的运行模式改变为空转。在一个实施例中，将运行模式改变为空转使涡轮机与电网断开连接。然而，在另一个实施例中，可以改变运行模式从而降额涡轮机的额定值，例如输出2MW的功率而不是3MW。这里，涡轮机可以保持连接到电气系统，但是负载被降低，从而使测试模块能够更好地评估叶片上的负载。
[0034]在框340处，位于涡轮机或SCADA上的测试模块可以在改变其运行模式后执行对叶片的第二测试，以确认在框315和325处所检测的结构缺陷。在一个实施例中，当涡轮机空转一一即从公用电网断开连接时，执行第二自测试。当断开连接时，可以将正弦螺距参考应用于所标记的叶片。此外，可以在可能与结构缺陷相关联的指定预定义频率范围中将白噪声信号应用于螺距参考信号。或者可以通过从发电机增加转矩来激励转子(例如，正弦或白噪声激励)以使结构损害对测试模块而言更显而易见。此外，在一个实施例中，可以只对所标记的叶片或多个叶片执行自测试。
[0035]在框345处，如果测试模块确认叶片具有结构缺陷，则在框350处，缺陷检测模块可以关闭涡轮机并且安排维护巡修。例如，具有所标记的叶片的涡轮机可能是在派遣维护人员成本昂贵的海上。因此，可以使用额外的自测试来确认所标记的叶片确实具有结构缺陷。因此，对于安排维护任务较不昂贵的风场，可以省略框340和345。如果自测试并不指示所标记的叶片具有结构缺陷，则在框355处可以清除标记并且方法300返回框310以重复故障检测技术。
[0036]在一个实施例中，方法300可以在流程图中的其它模块执行额外的测试。例如，在运行期间(即，在不改变涡轮机的运行模式的情况下)，在框315后，故障检测系统可以对当前特性偏离其叶片指纹的叶片执行结构测试。
[0037]图4示出了根据本文描述的一个实施例的用于检测叶片异常的系统400。系统400包括至少一个风力涡轮机405和计算系统430。风力涡轮机405可以是具有任何数量的涡轮机叶片410的任何类型的风力发电场。如图所示，每个叶片410包括可能位于图2所示的位置中的一个或多个摆振负载传感器205、挥舞负载传感器210、以及应变传感器220。在其它实施例中，叶片410可以包括附加类型的力传感器或只包括所示传感器的子集。此外，系统400可以包括被布置在风电场或风场中的多个风力涡轮机，每个风力涡轮机经由相应的通信链路470而通信耦合到计算系统430。链路470表示允许计算系统430从涡轮机405接收传感器数据、以及向涡轮机405发送诸如改变涡轮机405的运行模式的命令等的命令的任何有线或无线通信信道。
[0038]计算系统430包括处理器435和存储器440，并且在一个实施例中可以是与涡轮机405相关联的控制和监测系统(SCADA)的一部分。处理器435表示能够执行本文详述的功能的任何类型的处理元件。例如，处理器435可以表示多个处理器或多核处理器。可以由诸如随机存取存储器(例如，DRAM或闪存)或高速缓冲存储器等的易失或非易失性存储器来实施存储器440。存储器440还可以包括存储元件，例如硬盘驱动器、固态器件(SSD)、闪存存储驱动器、或者甚至是计算系统430外部的存储器元件。
[0039]存储器440包括故障检测系统445，其可以是由计算系统43