基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試系統(tǒng)及方法，具體是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)功率特性是否滿足該風(fēng)電機(jī)組出廠時(shí)給定功率特性曲線的快速檢測系統(tǒng)及測試方法，適用于發(fā)電效率未能達(dá)到預(yù)期效果的風(fēng)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線是評(píng)價(jià)一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組性能好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)，功率特性測試是風(fēng)電機(jī)組準(zhǔn)入制度必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此風(fēng)電機(jī)組功率特性研究具有重要意義。
[0003]由于功率特性直接決定風(fēng)力機(jī)組發(fā)電量的多少，當(dāng)實(shí)際功率曲線高于標(biāo)準(zhǔn)功率曲線時(shí)，風(fēng)電機(jī)組處于過負(fù)荷狀態(tài)，可能對(duì)機(jī)組造成不應(yīng)有的損害，而實(shí)際功率曲線低于標(biāo)準(zhǔn)功率曲線，又使風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量下降，投資者的投資不能得到及時(shí)回報(bào)。如果風(fēng)電場的發(fā)電量比設(shè)計(jì)階段預(yù)計(jì)的發(fā)電量低，則有必要對(duì)風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行功率特性測試，驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組功率曲線以及可利用率。標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定的測風(fēng)裝置以及各氣象裝置的安裝與記錄方法測得的功率曲線，無疑是精確的，然而測風(fēng)塔安裝時(shí)間長、危險(xiǎn)性高，維護(hù)不便，必然會(huì)導(dǎo)致測試周期長的缺點(diǎn)始終存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試系統(tǒng)及方法，由激光雷達(dá)側(cè)風(fēng)儀經(jīng)RS485與上位機(jī)通訊傳輸風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量風(fēng)電機(jī)組出口電流電壓。
[0006]基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試方法，利用如權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)完成風(fēng)電機(jī)組功率輸出特性曲線的快速擬合標(biāo)定，具體方法如下:
(1)激光雷達(dá)測風(fēng)儀位置選定及風(fēng)速測量:
根據(jù)GB/T 18451.2-2003風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性試驗(yàn)要求選取距待測機(jī)組2_4倍風(fēng)力機(jī)組葉輪直徑，主風(fēng)上風(fēng)向并且充分考慮地形與障礙物影響的位置，同時(shí)確定測風(fēng)有效扇區(qū)；激光雷達(dá)能夠捕捉到傳統(tǒng)設(shè)備所不能獲取的數(shù)據(jù)，如風(fēng)資源的垂直剖面圖，能夠滿足不同輪轂高度風(fēng)電機(jī)組的測風(fēng)需求；實(shí)時(shí)的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)以及氣象信息的傳輸也為風(fēng)力機(jī)組的風(fēng)速風(fēng)向傳感器精度的標(biāo)定校準(zhǔn)提供了依據(jù)；測得的數(shù)據(jù)經(jīng)上位機(jī)處理后直接提供Imin以及1min的數(shù)據(jù)平均值，為后期的數(shù)據(jù)處理提供了便利條件；
(2)功率測量:
通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量風(fēng)電機(jī)組出口三相電壓電流得到相應(yīng)功率測量值，數(shù)據(jù)的采集應(yīng)采用0.5Hz或更快的取樣速率連續(xù)運(yùn)行；
(3)數(shù)據(jù)處理與功率曲線擬合:
數(shù)據(jù)采集完成后，需要對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)回歸、數(shù)據(jù)修正及測量數(shù)據(jù)確定及功率曲線擬合完成；
所述的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)篩選，是以1min為一周期由連續(xù)測量所得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，計(jì)算1min內(nèi)的平均數(shù)值和數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差。
[0007]所述的數(shù)據(jù)回歸，是將測試所篩選出的數(shù)據(jù)組需要折算回歸到參考空氣密度下的數(shù)據(jù)，如果實(shí)測空氣密度值在1.25kg/m3±0.05kg/m3范圍內(nèi)，則沒有必要進(jìn)行空氣密度折笪
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[0008]所述的數(shù)據(jù)修正，是對(duì)于可能由氣流畸變?cè)斐傻臍鈮赫`差而篩選到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行修正。
[0009]所述的測量數(shù)據(jù)確定及功率曲線擬合完成:測量的功率曲線是對(duì)折算的數(shù)據(jù)組采用bin方法(method of bins)進(jìn)行處理的；采用0.5m/s bin寬度為一組,得出折算后的每個(gè)風(fēng)速bin所對(duì)應(yīng)的功率值,從而得到最終的風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
本發(fā)明中采用激光雷達(dá)測風(fēng)儀，具有使用簡便，測試數(shù)據(jù)精度高，可大大縮短測試周期的顯著優(yōu)點(diǎn)，適用于快速的風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線標(biāo)定。
[0011]現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測風(fēng)塔安裝時(shí)間長，維護(hù)不便，必然會(huì)導(dǎo)致測試周期長的缺點(diǎn)始終存在，而本發(fā)明中激光雷達(dá)測風(fēng)儀在滿足精度要求的情況下，完全避免了上述問題，并且激光雷達(dá)能夠捕捉到傳統(tǒng)設(shè)備所不能獲取的數(shù)據(jù)，如風(fēng)資源的垂直剖面圖，這樣就能夠滿足不同輪轂高度風(fēng)電機(jī)組的測風(fēng)需求，大大提高了試驗(yàn)效率。
[0012]本發(fā)明可以快速完成風(fēng)電機(jī)組的功率特性曲線擬合標(biāo)定以及風(fēng)速風(fēng)向標(biāo)定，從而達(dá)到驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性繼而提高風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率的目的。
[0013]以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0014]圖1是并網(wǎng)光伏發(fā)電站并網(wǎng)檢測集成系統(tǒng)簡圖；
圖2是本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
如圖1所示，本發(fā)明是一種基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試系統(tǒng)是由激光雷達(dá)側(cè)風(fēng)儀經(jīng)RS485與上位機(jī)通訊傳輸風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量風(fēng)電機(jī)組出口電流電壓。
[0016]如圖2所示:本發(fā)明基于激光雷達(dá)測風(fēng)儀的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率特性測試方法，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線快速擬合，從而達(dá)到驗(yàn)證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)功率特性是否滿足該風(fēng)電機(jī)組出廠時(shí)給定功率特性曲線目的。具體方法如下:
1、激光雷達(dá)測風(fēng)儀位置選定及風(fēng)速測量。
[0017]根據(jù)GB/T 18451.2-2003風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性試驗(yàn)要求選取距待測機(jī)組2_4倍風(fēng)力機(jī)組葉輪直徑，主風(fēng)上風(fēng)向并且充分考慮地形與障礙物影響的位置，同時(shí)確定測風(fēng)有效扇區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測風(fēng)塔安裝時(shí)間長，維護(hù)不便，必然會(huì)導(dǎo)致測試周期長的缺點(diǎn)始終存在，而激光雷達(dá)測風(fēng)儀在滿足精度要求的情況下完全避免了上述問題，并且激光雷達(dá)能夠捕捉到傳統(tǒng)設(shè)備所不能獲取的數(shù)據(jù)，如風(fēng)資源的垂直剖面圖，這樣就能夠滿足不同輪轂高度風(fēng)電機(jī)組的測風(fēng)需求，大大提高了試驗(yàn)效率；實(shí)時(shí)的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)以及氣象信息的傳輸也為風(fēng)力機(jī)組的風(fēng)速風(fēng)向傳感器精度的標(biāo)定校準(zhǔn)提供了依據(jù)；測得的數(shù)據(jù)經(jīng)上位機(jī)軟件處理后可直接提供