風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電場監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向校正方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向數(shù)據(jù)是進(jìn)行機(jī)組對風(fēng)性能評價、風(fēng)電場發(fā)電量優(yōu)化控制的 基礎(chǔ)，獲得正確的風(fēng)向數(shù)據(jù)對于上述分析工作至關(guān)重要。機(jī)艙風(fēng)向等于機(jī)組偏航角度與對 風(fēng)角度（實(shí)際風(fēng)向與機(jī)組葉輪迎風(fēng)面法線方向角度偏差）之和，其中對風(fēng)角度與機(jī)組的控 制策略密切相關(guān)，其數(shù)據(jù)精度較高，偏差很小；但偏航角度由于機(jī)組栽種時未準(zhǔn)確"對北"， "對北"是默認(rèn)的安裝要求，"對北"用于保證所有機(jī)組在偏航角度為0時，機(jī)艙朝向完全一 致。但實(shí)際中，偏航角由于往往偏差較大，這直接導(dǎo)致合成后的計(jì)算風(fēng)向出現(xiàn)偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向校正方法，包 括步驟：
[0004] A、選定基準(zhǔn)風(fēng)向；
[0005] B、計(jì)算機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向；
[0006] C、依據(jù)所述基準(zhǔn)風(fēng)向?qū)C(jī)組機(jī)艙風(fēng)向進(jìn)行校正。
[0007] 由上，待校正的風(fēng)向與選定的基準(zhǔn)風(fēng)向?qū)R，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場內(nèi)各機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向的 自動校正。
[0008] 可選的，步驟A中，所述基準(zhǔn)風(fēng)向至少包括以下之一：由測風(fēng)塔所采集的風(fēng)向、由 風(fēng)向標(biāo)所采集的風(fēng)向和由激光雷達(dá)所采集的基準(zhǔn)風(fēng)向。
[0009] 可選的，所述由測風(fēng)塔所采集的風(fēng)向包括：由與機(jī)組臨近的測風(fēng)塔上的，與機(jī)組輪 轂高度最接近的風(fēng)向測點(diǎn)所采集的風(fēng)向。
[0010] 由上，針對山地等特殊地形，采用與機(jī)組距離接近，高度接近的采集點(diǎn)，可以更準(zhǔn) 確的獲取基準(zhǔn)風(fēng)向。
[0011] 可選的，所述步驟A后還包括：將所選定的基準(zhǔn)風(fēng)向進(jìn)行歸一化處理的步驟；
[0012] 所述步驟B還包括：將所計(jì)算的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向進(jìn)行歸一化處理的步驟。
[0013] 由上，由于不同采集裝置，以及不同風(fēng)向的呈現(xiàn)角度不同，例如組成機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向 的偏航角度通常范圍在-1080°~1080°之間，對風(fēng)角度通常在-180°~180°之間，而基 準(zhǔn)風(fēng)向一般在0°~360°之間，因此，需將各風(fēng)向進(jìn)行歸一化處理，便于在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn) 行校正。
[0014] 可選的，步驟C采用以下公式進(jìn)行校正：
[0016] 式中x表示待求的校正量；
[0017] db表示所述基準(zhǔn)風(fēng)向；
[0018] di表示所述機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向；
[0021] mean為平均值函數(shù)，表示所計(jì)算出的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向di與基準(zhǔn)風(fēng)向db的偏差平均 值函數(shù)。
[0022] 由上，旋轉(zhuǎn)變換函數(shù)rotate的目的在于將參與計(jì)算的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向di以及偏差 量x的和進(jìn)行歸一化計(jì)算，使其在0°~360°范圍內(nèi)；
[0023] 旋轉(zhuǎn)偏差函數(shù)e的目的在于修正實(shí)質(zhì)角度接近但象限跨度較大的情況，例如1° 與359°，橫跨不同象限，但實(shí)質(zhì)僅相差2°，若直接修正則產(chǎn)生較大誤差，通過旋轉(zhuǎn)偏差函 數(shù)e可有效消除上述誤差。
[0024] 可選的，還包括步驟：將所述校正量x進(jìn)行歸一化處理的步驟。
[0025] 可選的，間隔一定時間執(zhí)行所述步驟C。
[0026] 由上，設(shè)定修正時間間隔的目的在于避免實(shí)時修正風(fēng)向，從而影響偏航機(jī)構(gòu)的壽 命。
[0027] 可選的，步驟C后還包括步驟：依據(jù)風(fēng)向偏差以及修正后的風(fēng)向?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組 進(jìn)行監(jiān)控。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明流程圖；
[0029] 圖2為對風(fēng)角度的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向校正方法， 將待校正的風(fēng)向與選定的基準(zhǔn)風(fēng)向?qū)R，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場內(nèi)各機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向的自動校正。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟：
[0032] 步驟S10 :選定基準(zhǔn)風(fēng)向db。
[0033] 基準(zhǔn)風(fēng)向選取是校正方法成敗的基礎(chǔ)。對于已投產(chǎn)風(fēng)電場，選擇測風(fēng)塔風(fēng)向?yàn)榛?準(zhǔn)風(fēng)向db。
[0034] 對于平坦地形風(fēng)場，風(fēng)電場內(nèi)的所有機(jī)組都可認(rèn)為與測風(fēng)塔風(fēng)向相同。
[0035] 對于山地地形，選擇與機(jī)組臨近的測風(fēng)塔風(fēng)向作為基準(zhǔn)風(fēng)向db。其中，由于測風(fēng)塔 通常具有多層風(fēng)向測點(diǎn)，選擇與機(jī)組輪轂高度接近的風(fēng)向測點(diǎn)所檢測的風(fēng)向作為基準(zhǔn)風(fēng)向 db〇
[0036]對于未投產(chǎn)的風(fēng)電場，由于其無測風(fēng)塔數(shù)據(jù)，可以采用如風(fēng)向標(biāo)、激光雷達(dá)等，記 錄一段時間的風(fēng)向作為基準(zhǔn)風(fēng)向。
[0037] 測風(fēng)塔風(fēng)向的范圍在0°~360°之間，當(dāng)采用風(fēng)向標(biāo)或激光雷達(dá)所采集到的基 準(zhǔn)風(fēng)向范圍在0°~360°以外時，需以0° -360°范圍進(jìn)行歸一化計(jì)算，折算至0-360°之 間。
[0038] 步驟S20 :計(jì)算機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯。
[0039] 機(jī)艙風(fēng)向等于機(jī)組偏航角度與對風(fēng)角度之和。如圖2所示，所述對風(fēng)角度0指，實(shí) 際風(fēng)向與機(jī)組葉輪迎風(fēng)面法線方向角度偏差。由于偏航角度通常范圍在-1080°~1080° 之間，對風(fēng)角度通常在-180°~180°之間。兩者相加后若取值范圍在0°~360°范圍以 外，則需進(jìn)行歸一化計(jì)算，以0°~360°范圍進(jìn)行求余計(jì)算，以折算至0°~360°之間。
[0040]步驟S30 :基于所述基準(zhǔn)風(fēng)向db對機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向di進(jìn)行校正。
[0041] 由于機(jī)艙風(fēng)向屯中的對風(fēng)角度與機(jī)組的控制策略密切相關(guān)，其數(shù)據(jù)精度較高，偏 差很小，因此本步驟的實(shí)質(zhì)便是對機(jī)組偏航角度的校正。
[0042] 具體的，采用以下公式：
[0044] 式中mean函數(shù)為平均值函數(shù)；e為旋轉(zhuǎn)偏差函數(shù)，
rotate為旋轉(zhuǎn)變換函數(shù)：
x為待求的校正量。
[0045] 公式
能夠自動將待校準(zhǔn)的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯 向基準(zhǔn)風(fēng)向db靠近，即尋找x使得mean值達(dá)到最小，以進(jìn)行角度校正。
[0046] 旋轉(zhuǎn)變換函數(shù)rotate的目的在于將參與計(jì)算的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯以及偏差量x的 和進(jìn)行歸一化計(jì)算，使其在0°~360°范圍內(nèi)。
[0047]需要說明的是，由于風(fēng)向校正的難點(diǎn)在于基準(zhǔn)風(fēng)向db與機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯在 一些極限角度很接近，但橫跨不同象限的情況，若直接修正，則可能造成誤差。舉例 來說，1°與359°風(fēng)向差實(shí)質(zhì)上很接近，只差2°，但如果直接相減進(jìn)行修正，那么結(jié) 論是359°-1°=358 °，兩者差距很大。因此采用旋轉(zhuǎn)偏差函數(shù)e計(jì)算偏差，即，
此時358°>180°，須用360° -358 °= 2°，由此便計(jì)算出正確的角度偏差。
[0048] mean函數(shù)表示步驟S20所計(jì)算出的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯與步驟S10中設(shè)定的基準(zhǔn)風(fēng) 向db的偏差的平均值。
[0049] 求出使mean函數(shù)取值最小的x后，再采用求余函數(shù)mod(屯+x，360°)對x進(jìn)行求 余運(yùn)算，以使其在0~360°范圍內(nèi)。例如：mod(36r ,360° )=1° ;mod(r ,360°) =1°。因此，361°與1°是同一個角度，這符合物理意義。
[0050] 最終，依據(jù)求得的x值，即偏差值對機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯進(jìn)行校正，實(shí)質(zhì)即是對偏航角 度進(jìn)行校正。
[0051] 進(jìn)一步的，為了避免頻繁對風(fēng)向的調(diào)整，可以設(shè)置一調(diào)整時間間隔，例如以月為單 位或者以季度為單位進(jìn)行調(diào)整。
[0052] 步驟S40(未圖示）：依據(jù)風(fēng)向偏差以及修正后的風(fēng)向?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控。
[0053] 具體來說，包括以下兩類：
[0054] 1)、機(jī)組對風(fēng)監(jiān)測：在SCADA系統(tǒng)中，將全場機(jī)組的偏航位置進(jìn)行比較，找出偏航 控制較差（對風(fēng)不準(zhǔn)）的機(jī)組，以進(jìn)行修護(hù)。
[0055] 2)、風(fēng)電場優(yōu)化控制：在風(fēng)電場能量管理平臺中，根據(jù)各風(fēng)機(jī)的風(fēng)向數(shù)據(jù)，從風(fēng)機(jī) 壽命或整場發(fā)電量的角度出發(fā)，對機(jī)組控制策略進(jìn)行調(diào)整。如北風(fēng)時機(jī)組湍流較大，風(fēng)電場 部分風(fēng)機(jī)停止發(fā)電，以保證機(jī)組的使用壽命。
[0056] 另外，還可應(yīng)用于風(fēng)資源后評估。具體來說，機(jī)組真實(shí)的風(fēng)向，表示風(fēng)電場內(nèi)各個 機(jī)位的實(shí)際風(fēng)資源情況。風(fēng)電場投運(yùn)后，在風(fēng)資源分析系統(tǒng)中，將風(fēng)資源數(shù)據(jù)與前期選址的 模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，評價風(fēng)電場風(fēng)資源模擬算法的優(yōu)劣。
[0057] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。總之，凡在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向校正方法，其特征在于，包括步驟： A、 選定基準(zhǔn)風(fēng)向； B、 計(jì)算機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向； C、 依據(jù)所述基準(zhǔn)風(fēng)向?qū)C(jī)組機(jī)艙風(fēng)向進(jìn)行校正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A中，所述基準(zhǔn)風(fēng)向至少包括以下之 一：由測風(fēng)塔所采集的風(fēng)向、由風(fēng)向標(biāo)所采集的風(fēng)向和由激光雷達(dá)所采集的基準(zhǔn)風(fēng)向。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述由測風(fēng)塔所采集的風(fēng)向包括：由與機(jī) 組臨近的測風(fēng)塔上的，與機(jī)組輪轂高度最接近的風(fēng)向測點(diǎn)所采集的風(fēng)向。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A后還包括：將所選定的基準(zhǔn)風(fēng) 向進(jìn)行歸一化處理的步驟； 所述步驟B還包括：將所計(jì)算的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向進(jìn)行歸一化處理的步驟。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C采用以下公式進(jìn)行校正：式中x表示待求的校正量；db表示所述基準(zhǔn)風(fēng)向； 屯表示所述機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向； rotate為旋轉(zhuǎn)變換函數(shù)，e為旋轉(zhuǎn)偏差函數(shù)，mean為平均值函數(shù)，表示所計(jì)算出的機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向屯與基準(zhǔn)風(fēng)向db的偏差平均值函 數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括步驟：將所述校正量x進(jìn)行歸一化 處理的步驟。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，間隔一定時間執(zhí)行所述步驟C。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C后還包括步驟：依據(jù)風(fēng)向偏差以及 修正后的風(fēng)向?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控。
【專利摘要】本發(fā)明所提供的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向校正方法，包括步驟：A、選定基準(zhǔn)風(fēng)向；B、計(jì)算機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向；C、依據(jù)所述基準(zhǔn)風(fēng)向?qū)C(jī)組機(jī)艙風(fēng)向進(jìn)行校正。由上，待校正的風(fēng)向與選定的基準(zhǔn)風(fēng)向?qū)R，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場內(nèi)各機(jī)組機(jī)艙風(fēng)向的自動校正。
【IPC分類】F03D7/00
【公開號】CN104989592
【申請?zhí)枴緾N201510394373
【發(fā)明人】李闖, 韓明, 朱志成, 孟凱鋒, 許正, 余忠源, 孫翰墨, 尹詩, 張涵, 王其樂
【申請人】中能電力科技開發(fā)有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月7日