CN108071556A - 一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，包括静态校准和动态校准，通过静态校准，测量出风力发电机组偏航偏差角度α；另一种通过永久安装测量的动态校准，测量出风力发电机组实时偏航偏差角度α1，α2，α3，…αn，将风力发电机组由于旋转叶片的尾流造成的偏航偏差角度找到，并将偏航偏差角度值进行校准修正，由偏航系统执行偏航对风动作后，将偏航位置信息反馈给主控单元，主控单元进行判断是否偏航系统继续执行偏航对风动作，从而使风力发电机组叶轮能够准确对风，使风力发电机组可以正常高效发电。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组设备技术领域，具体为一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法。
背景技术
为了保证风力发电机组的高效运行，大型风力发电机组采用偏航系统，根据测风系统采集的风向数据，主控系统对其判断，发出指令使风力发电机组风轮始终处于迎风的状态（当风力发电机组风轮正对风时，风力发电机组获得最大风能，产生最大电能）。但由于风力发电机组叶轮的旋转，产生了不可避免的尾流，将改变原风力发电机组前方的风向，使得测风系统采集的实时数据与实际风向存在偏差α角。其使风力发电机组风轮不能正对风，导致风力发电机组对风过程中发电效率降低。同时，风力发电机组长期偏离风向，将对风力发电机组转动、支撑等机械部件造成严重的结构力学损伤。因此，急需要找出偏航偏差角度，并进行校准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，将风力发电机组由于旋转叶片的尾流造成的偏航偏差角度找到，并将偏航偏差角度值进行校准修正，使风力发电机组叶轮能够准确对风，使风力发电机组可以正常高效发电，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，包括静态校准和动态校准，其静态校准和动态校准均通讯连接有风力发电机组测风设备的模块单元，模块单元通过通讯电缆电性连接有风力发电机组的主控单元，主控单元的内部设置有CPU模块，CPU模块的输出端电性连接在风力发电机组的偏航系统上，偏航系统的输出端还与主控单元的输入端电性连接；
一种风电机组偏航偏差静态的校准方法，偏航偏差角度的静态校准方法如下：
（1）对测风单元进行机械校准；
（2）对测风单元进行固定；
（3）用激光设备测量风力发电机组叶轮的风向及正常运行全风速段的风向；
（4）将激光设备采集的数据与实时测风模块单元采集的数据进行对比，并计算出偏航偏差角度数据；
（5）将偏航偏差角度数据进行处理，得出偏航偏差角度α；
（6）将偏航偏差角度在主控单元中进行修正。
一种风电机组偏航偏差动态的校准方法，偏航偏差角度的动态校准方法如下：
（1）对测风单元进行机械校准；
（2）对测风单元进行固定；
（3）安装激光设备，与主控单元通讯，并搭建通讯协议，接收风力发电机组实时数据；
（4）采用激光设备测量风力发电机组叶轮前方风向；
（5）将激光设备采集的数据与主控单元传输数据进行实时对比，并计算出偏航偏差角度数据，记录偏航偏差角度α1；
（6）激光设备将α1值发送到主控单元，主控单元对偏航偏差角度α1进行修正，并发送指令到偏航系统上；
（7）激光设备将计算出实时偏航偏差角度α2，α3，…αn，按时发送到主控单元，主控单元将修正后的数据传送到偏航系统上。
优选的，模块单元包括第一模块单元和第二模块单元以及测量风速风向的多个模块单元。
优选的，激光设备采用光的多普勒效应原理，其测量正常运行的全风速为3m/s到16m/s。
优选的，测试偏航偏差值的平均时间为10min，10min平均偏航偏差满足正态分布规律，且在置信概率95%条件下的不确定度低于0.5度的精确度。
优选的，对测风单元进行机械校准的方法为手动校准或采用激光设备校准。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，通过两种方式：一种通过一次性测量的静态校准，测量出风力发电机组偏航偏差角度α；另一种通过永久安装测量的动态校准，测量出风力发电机组实时偏航偏差角度α1，α2，α3，…αn，将风力发电机组由于旋转叶片的尾流造成的偏航偏差角度找到，并将偏航偏差角度值进行校准修正，由偏航系统执行偏航对风动作后，将偏航位置信息反馈给主控单元，主控单元进行判断是否偏航系统继续执行偏航对风动作，从而使风力发电机组叶轮能够准确对风，使风力发电机组可以正常高效发电。
附图说明
图1为本发明风力发电机组偏航偏差角度示意图；
图2为本发明风力发电机组偏航动作原理流程图；
图3为本发明风力发电机组静态校准原理流程图；
图4为本发明风力发电机组动态校准原理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行亲楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，包括静态校准和动态校准，其静态校准和动态校准均通讯连接有风力发电机组测风设备的模块单元，模块单元包括第一模块单元和第二模块单元以及测量风速风向的多个模块单元，用于采集实时风向数据，模块单元通过通讯电缆电性连接有风力发电机组的主控单元，模块单元采集实时风向数据通过通讯电缆传递给主控单元；主控单元的内部设置有CPU模块，CPU模块通过对实时风向数据进行计算，得出风力发电机组实时风向，CPU模块的输出端电性连接在风力发电机组的偏航系统上，偏航系统的输出端还与主控单元的输入端电性连接，通过偏航系统内部设置的逻辑关系，发出指令给偏航系统，由偏航系统执行偏航对风动作后，将偏航位置信息反馈给主控单元，主控单元进行判断是否偏航系统继续执行偏航对风动作。
偏航偏差角度的静态校准为一种一次性测量的方式，其方法如下：
（1）对测风单元进行机械校准，其对测风单元进行机械校准的方法为手动校准或采用激光设备校准，使得测量数据更加精准；
（2）对测风单元进行固定，防止测风单元因其他原因旋转，产生偏差；
（3）用激光设备测量风力发电机组叶轮的风向及正常运行全风速段的风向变化，其激光设备采用光的多普勒效应原理，可测量的范围至少为50米，且测量正常运行的全风速为3m/s到16m/s；
（4）将激光设备采集的数据与实时测风模块单元采集的数据进行对比，并由主控单元中的CPU模块计算出偏航偏差角度数据；
（5）将偏航偏差角度数据进行处理，得出偏航偏差角度α，其测试量需保证10min平均偏航偏差的值趋于稳定，10min平均偏航偏差需满足正态分布规律，在置信概率95%条件下的不确定度低于0.5度的精确度，以达到最精准的偏航偏差角度α；
（6）将偏航偏差角度在主控单元中进行修正，并发送指令到偏航系统上，由偏航系统执行偏航对风动作后，将偏航位置信息反馈给主控单元，主控单元进行判断是否偏航系统继续执行偏航对风动作，从而使风力发电机组叶轮能够准确对风，使风力发电机组可以正常高效发电。
偏航偏差角度的动态校准为一种永久安装测量的方式，其方法如下：
（1）对测风单元进行机械校准，其对测风单元进行机械校准的方法为手动校准或采用激光设备校准，使得测量数据更加精准；
（2）对测风单元进行固定，防止测风单元因其他原因旋转，产生偏差；
（3）安装激光设备，与主控单元通讯，并搭建现有的通讯协议方式，接收风力发电机组实时数据；
（4）采用激光设备测量风力发电机组叶轮前方风向，其激光设备采用光的多普勒效应原理，可测量的范围至少为50米的风向；
（5）将激光设备采集的数据与主控单元传输数据进行实时对比，并计算出偏航偏差角度数据，通过对偏差角度数据进行处理，，记录当前偏航偏差角度α1，在测量过程中，测试量需保证10min平均偏航偏差的值趋于稳定，10min平均偏航偏差需满足正态分布规律，在置信概率95%条件下的不确定度低于0.5度的精确度，以达到最精准的偏航偏差角度α1；
（6）激光设备将α1值发送到主控单元，主控单元对偏航偏差角度α1进行修正，并发送指令到偏航系统上，由偏航系统执行偏航对风动作；
（7）同理，按上述同样的方式，由激光设备计算出实时偏航偏差角度α2，α3，…αn，按时发送到主控单元，主控单元将修正后的数据传送到偏航系统上，由偏航系统执行偏航对风动作后，将偏航位置信息反馈给主控单元，主控单元进行判断是否偏航系统继续执行偏航对风动作，从而使风力发电机组叶轮能够准确对风，使风力发电机组可以正常高效发电。
综上所述：本风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，通过两种方式：一种通过一次性测量的静态校准，测量出风力发电机组偏航偏差角度α；另一种通过永久安装测量的动态校准，测量出风力发电机组实时偏航偏差角度α1，α2，α3，…αn，将风力发电机组由于旋转叶片的尾流造成的偏航偏差角度找到，并将偏航偏差角度值进行校准修正，由偏航系统执行偏航对风动作后，将偏航位置信息反馈给主控单元，主控单元进行判断是否偏航系统继续执行偏航对风动作，从而使风力发电机组叶轮能够准确对风，使风力发电机组可以正常高效发电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，其特征在于，包括静态校准和动态校准，其静态校准和动态校准均通讯连接有风力发电机组测风设备的模块单元，模块单元通过通讯电缆电性连接有风力发电机组的主控单元，主控单元的内部设置有CPU模块，CPU模块的输出端电性连接在风力发电机组的偏航系统上，偏航系统的输出端还与主控单元的输入端电性连接。
2.一种风电机组偏航偏差静态的校准方法，偏航偏差角度的静态校准方法如下：
（1）对测风单元进行机械校准；
（2）对测风单元进行固定；
（3）用激光设备测量风力发电机组叶轮的风向及正常运行全风速段的风向；
（4）将激光设备采集的数据与实时测风模块单元采集的数据进行对比，并计算出偏航偏差角度数据；
（5）将偏航偏差角度数据进行处理，得出偏航偏差角度α；
（6）将偏航偏差角度在主控单元中进行修正。
3.一种风电机组偏航偏差动态的校准方法，偏航偏差角度的动态校准方法如下：
对测风单元进行机械校准；
对测风单元进行固定；
安装激光设备，与主控单元通讯，并搭建通讯协议，接收风力发电机组实时数据；
采用激光设备测量风力发电机组叶轮前方风向；
将激光设备采集的数据与主控单元传输数据进行实时对比，并计算出偏航偏差角度数据，记录偏航偏差角度α1；
激光设备将α1值发送到主控单元，主控单元对偏航偏差角度α1进行修正，并发送指令到偏航系统上；
激光设备将计算出实时偏航偏差角度α2，α3，…αn，按时发送到主控单元，主控单元将修正后的数据传送到偏航系统上。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，其特征在于，模块单元包括第一模块单元和第二模块单元以及测量风速风向的多个模块单元。
5.根据权利要求2和3所述的一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，其特征在于，激光设备采用光的多普勒效应原理，其测量正常运行的全风速为3m/s到16m/s。
6.根据权利要求2和3所述的一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，其特征在于，测试偏航偏差值的平均时间为10min，10min平均偏航偏差满足正态分布规律，且在置信概率95%条件下的不确定度低于0.5度的精确度。
7.根据权利要求2和3所述的一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法，其特征在于，对测风单元进行机械校准的方法为手动校准或采用激光设备校准。
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