CN108152528B

CN108152528B - 风速测量方法及装置

Info

Publication number: CN108152528B
Application number: CN201611096920.3A
Authority: CN
Inventors: 邢赢; 白洛林; 高杨; 张晓曼
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: CN108152528A

Abstract

本发明提供一种风速测量方法及装置，在风力发电机机舱顶部的任意位置处设置有风速仪，方法包括：获取连续的风速值中的所有低风速值及与低风速值对应的低风速时间信息；在所述预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；根据低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息；根据风速仪与叶片的距离信息和平均时间信息确定风速信息。本发明提供的风速测量方法及装置，可以将风速仪安装在风机机舱顶部的任意位置处，降低了风速仪的安装难度和复杂程度，同时保证了风速测量的准确可靠性，有利于根据风速信息对风机的运行状态进行分析判断，进而提高了该风速测量方法的实用性。

Description

风速测量方法及装置

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风速测量方法及装置。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，风电已经成为获取绿色能源的主要途径之一，我国的风力发电技术也日益成熟，进而对风力发电设备运行状态判断的准确可靠性也提出了较高要求；对于风力发电机组而言，风速是对风力发电机组的工作状态进行判断的重要分析数据。

现有技术中，常常采用风速仪来测量空气流速，一般情况下，需要将风速仪安装在风力发电机组的机舱上，以实现测量风速的目的，然而，对于风速仪的安装位置而言，将风速仪安装在机舱上的不同位置处，所获取的风速信息差异较大，从而容易使得所测量的风速数据不准确；而若想要通过风速仪获取较为准确的风速数据，则对风速仪的安装位置具有较高要求，这样增加了用户安装风速仪的难度和复杂程度。

发明内容

本发明提供一种风速测量方法及装置，用于解决现有技术存在的上述问题或者其他潜在问题。

本发明的一方面提供了一种风速测量方法，在风力发电机机舱顶部的任意位置处设置有风速仪，所述方法包括：

在预设的时间段内，获取连续的风速值；

获取连续的所述风速值中的所有低风速值及与所述低风速值对应的低风速时间信息；

在预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；

根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息；

根据所述风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息。

本发明的另一方面提供了一种风速测量装置，所述装置包括：

获取模块，用于在预设的时间段内，获取连续的风速值；还用于获取连续的所述风速值中的所有低风速值及与所述低风速值对应的低风速时间信息；

记录模块，用于在预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；

处理模块，用于根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息；

确定模块，用于根据所述风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息。

其中，风速仪设置在风力发电机机舱顶部的任意位置处。

本发明提供的风速测量方法及装置，通过风速仪获取连续的风速值，并获取所有低风速值、低风速时间信息和叶片时间信息，并根据低风速时间信息和叶片时间信息确定平均时间信息，并获取风速仪与风机叶片的距离信息；根据平均时间信息和距离信息即可准确、有效地获取到风速信息；本技术方案可以实现将风速仪安装在风机顶部的任意一个位置处，降低了风速仪的安装难度和复杂程度，同时保证了风速测量的准确可靠性，有利于根据风速信息对风机的运行状态进行分析判断，便于对风机进行及时、有效的控制；进而提高了该风速测量方法的实用性，有利于市场的推广与应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种风速测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的获取连续的所述风速值中的所有低风速值的流程示意图一；

图3为本发明实施例提供的获取连续的所述风速值中的所有低风速值的流程示意图二；

图4为本发明实施例提供的安装有风速仪的风机结构示意图；

图5为本发明实施例提供的风速仪获取连续的多个风速信息的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种风速测量装置的结构示意图。

图中：

10、风机； 100、风速仪；

101、风机叶片； 102、风机机舱；

1、获取模块； 2、记录模块；

3、确定模块； 4、处理模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的一种风速测量方法的流程示意图；图4为本发明实施例提供的安装有风速仪100的风机10结构示意图；图5为本发明实施例提供的风速仪100获取连续的多个风速信息的示意图；参考附图1、4-5可知，本实施例提供了一种风速测量方法，该风速测量方法用于准确测量风速信息，具体的，在风力发电机机舱102顶部的任意位置处设置有风速仪100即将风速仪100设置于风机叶片101的背风侧；此时，将风速测量方法设置为包括：

S101：在预设的时间段内，获取连续的风速值；

其中，时间段为预先设置的，本实施例对于时间段的长短不做限定，本林谷技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，例如，可以将时间段设置为10min、30min或者1h等等，需要注意的是，设置的时间段越长，通过风速值的数量就越多，该风速值可以通过风速仪100测量获得，具体的，可以使得风速仪100在预设的时间段内进行实时工作，以实现获取连续的多个风速值。

S102：获取连续的所述风速值中的所有低风速值及与所述低风速值对应的低风速时间信息；

由于风机叶片101旋转的原因，会使得风速仪100测量的风速不断变化。一般情况下，低风速值是由于风机叶片101处于叶尖垂直地面向上的位置时，对风速进行阻挡而降低风速大小而产生的；当风机叶片101离开这个位置时，由于风速仪100前方没有任何阻挡，因此这时测量的风速值会有所上升，直到风机叶片101再次旋转至其正前方时，测量风速将再次减小，此过程不断重复。从时域的角度来说，每次风机叶片101处于叶尖垂直地面向上的位置时，都会产生一个低风速，然后该低风速会被风速仪100测量到，测量到该风速的时间信息与最近一次风机叶片101处于叶尖垂直地面向上的位置的时间信息是一一对应的。

由于风机叶片101进行的旋转操作为周期循环操作，因此，通过风速仪100所获得的风速值也呈周期性趋势，具体可参考附图5所示，假设通过风速仪100所获得的风速值呈现类似正弦波趋势，那么在图5中的波谷位置处即为低风速值。

S103：在预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；

本实施中叶片时间信息的获取可以通过该设置于风机10内部的旋转编码器采集获得，而对于旋转编码器设置于风机10上的具体位置不做限定，本领域技术人员可以根据其实现的功能对其进行任意设置，较为优选的，将旋转编码器安装风机叶片101中垂直旋转轴的一面；这样通过设置的旋转编码器可以准确地获取到叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息。

S104：根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息；

其中，低风速值下的平均时间信息是指低风速值由风机叶片101处传递到风速仪100处的平均时间信息；如上所述，低风速是由于风机叶片101旋转至叶尖垂直地面向上的位置时产生的，因此该低风速从产生到被风速仪测量到所需要的时间为测量到低风速的时间信息(即低风速时间信息)减去风机叶片101处于叶尖垂直地面向上的位置时时间信息(即叶片时间信息)。故，本实施例将根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息设置为具体包括：

根据公式：得到所述平均时间信息；

其中，Δt为平均时间信息，t_i为叶片时间信息，t'_j为低风速时间信息，n为所记录的低风速值的个数。

当然，本领域技术人员还可以采用其他的方式来获取到平均时间信息，本实施例在此不做任何限制。

S105：根据所述风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息。

首先获取风速仪100与风机叶片101的距离信息，具体的，可以通过测距仪来采集获得，即可简单、有效地获取到风速仪100与风机叶片101之间的距离L。

进一步的，将根据所述风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息设置为具体包括：

根据公式：

确定风速信息，其中，v为风速信息，L为距离信息，Δt为平均时间信息。

本实施例提供的风速测量方法，通过风速仪100获取连续的风速值，并获取所有低风速值、低风速时间信息和叶片时间信息，并根据低风速时间信息和叶片时间信息确定平均时间信息，并获取风速仪100与风机叶片101的距离信息；根据平均时间信息和距离信息即可准确、有效地获取到风速信息；本技术方案可以实现将风速仪100安装在风机10顶部的任意一个位置处，降低了风速仪100的安装难度和复杂程度，同时保证了风速测量的准确可靠性，有利于根据风速信息对风机10的运行状态进行分析判断，便于对风机10进行及时、有效的控制；进而提高了该风速测量方法的实用性，有利于市场的推广与应用。

图2为本发明实施例提供的获取连续的所述风速值中的所有低风速值的流程示意图一；在上述实施例的基础上，继续参考附图1-2、4-5可知；本实施例对于获取连续的所述风速值中的所有低风速值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将获取连续的所述风速值中的所有低风速值设置为具体包括：

S1021：对连续的所述风速值进行滤波，得到风速曲线；

利用风速仪100采集风速值时，风速值会由于风速仪100自身数据采集以及数据处理等原因存在一定的干扰信息，当将风速值用速度时间坐标系进行表达时，该风速值的表达会存在毛刺或者杂波，所存在的毛刺或者杂波信息会对风速值的分析处理造成误差；因此，为了避免上述误差的产生，在获取到连续的风速值之后，对连续的所述风速值进行滤波处理，通过该滤波处理，即可将风速信息的表达中的毛刺或者杂波去除，从而获得较为整齐的风速曲线，即风速值-时间曲线，具体可参考附图5所示，此时，可以有效地保证对风速值进行分析处理的准确可靠性。

S1022：将所述风速曲线中所有波谷对应的风速值作为低风速值。

在获取到滤波处理后的风速曲线之后，由于风速曲线呈周期性的变化，因此，通过将风速曲线上的多个风速值进行分析比较，通过分析比较，即可获取到风速信息中的低风速值，具体的，该低风速值为风速曲线中所有波谷位置对应的风速值，从而有效地保证了低风速值获取的准确可靠性，进而提高了该方法使用的精确度。

图3为本发明实施例提供的获取连续的所述风速值中的所有低风速值的流程示意图二；继续参考附图1、3-5可知，进一步的，本实施例还可以将获取连续的所述风速值中的所有低风速值设置为具体包括：

S1023：求连续的所述风速值的平均值；

具体的，可以先将连续的风速值进行求和计算，获得风速值总和，然后将风速值总和除以相应的风速值的个数，从而可以求取到连续的风速值的平均值。

S1024：将所有小于所述平均值的风速值且与所述平均值的差值大于预设阈值的风速值确定为低风速值。

在获取到风速值的平均值之后，将所有的风速值与该平均值进行比较，若风速值小于该平均值时，则说明该风速值在连续的风速值中为较低的风速值，进一步的，若该风速值与平均值的差值大于预设阈值时，则可以确定该风速值为较低的风速值中的低风速值，从而有效地保证了低风速值获取的准确可靠性，进而提高了该方法使用的精确度。

需要注意的是，步骤S1021、步骤S1022与步骤S1023、步骤S1024没有执行顺序，即步骤S1021、步骤S1022可以在步骤S1023、步骤S1024中的任意一个步骤之前或之后执行，或者，本实施例中的步骤S1021、步骤S1022与步骤S1023、步骤S1024可以分别单独出现。

图6为本发明实施例提供的一种风速测量装置的结构示意图，参考附图6可知，本实施例提供了一种风速测量装置，将风速仪安装在风机机舱上的任意一个位置处，具体的，风速测量装置包括：

获取模块1，用于在预设的时间段内，获取连续的风速值；还用于获取连续的所述风速值中的所有低风速值及与所述低风速值对应的低风速时间信息；

记录模块2，用于在预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；

处理模块3，用于根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息；

进一步的，所述处理模块3具体用于：

根据公式：

得到所述平均时间信息；

其中，Δt为平均时间信息，t_i为叶片时间信息，t'_j为低风速时间信息，n为所记录的低风速信息的个数。

确定模块4，用于根据所述风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息。

进一步的，将确定模块4设置为具体用于：

根据公式：

本实施例对于获取模块1、记录模块2、处理模块3和确定模块4的具体形状结构不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，只要能够实现上述操作步骤即可，在此不再赘述；此外，本实施例中获取模块1、记录模块2、处理模块3和确定模块4所实现的操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中步骤S101-S105的具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

本实施例提供的风速测量装置，通过获取模块1获取连续的风速值，并利用记录模块2获取所有低风速值、低风速时间信息和叶片时间信息，处理模块3根据低风速时间信息和叶片时间信息确定平均时间信息，并获取风速仪100与风机叶片101的距离信息；确定模块4根据平均时间信息和距离信息即可准确、有效地获取到风速信息；本技术方案可以实现将风速仪100安装在风机10顶部的任意一个位置处，降低了风速仪100的安装难度和复杂程度，同时保证了风速测量的准确可靠性，有利于根据风速信息对风机10的运行状态进行分析判断，便于对风机10进行及时、有效的控制；进而提高了该风速测量装置的实用性，有利于市场的推广与应用。

在上述实施例的基础上，继续参考附图6可知，本实施例对于获取模块1获取连续的所述风速值中的所有低风速值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将获取模块1设置为具体用于：

对连续的所述风速值进行滤波，得到风速曲线；

将所述风速曲线中所有波谷对应的风速值作为低风速值。

本实施例中获取模块1所实现的操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中步骤S1021-S1022的具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，继续参考附图6可知，进一步的，本实施例还可以将获取模块1设置为具体用于：

求连续的所述风速值的平均值；

将所有小于所述平均值的风速值且与所述平均值的差值大于预设阈值的风速值确定为低风速值。

本实施例中获取模块1所实现的操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中步骤S1023-S1024的具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种风速测量方法，其特征在于，在风力发电机机舱顶部的任意位置处设置有风速仪，所述风速仪设置于风机叶片的背风侧，所述方法包括：

在预设的时间段内，获取连续的风速值；

在所述预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；

根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息，其中，所述低风速值下的平均时间信息是指低风速值由风机叶片处传递到风速仪处的平均时间信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取连续的所述风速值中的所有低风速值，具体包括：

对连续的所述风速值进行滤波，得到风速曲线；

将所述风速曲线中所有波谷对应的风速值作为低风速值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取连续的所述风速值中的所有低风速值，具体包括：

求连续的所述风速值的平均值；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息，具体包括：

根据公式：

得到所述平均时间信息；

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息，具体包括：

根据公式：确定风速信息，其中，v为风速信息，L为所述风速仪与叶片的距离信息，Δt为平均时间信息。

6.一种风速测量装置，其特征在于，在风力发电机机舱顶部的任意位置处设置有风速仪，所述风速仪设置于风机叶片的背风侧，所述装置包括：

记录模块，用于在所述预设的时间段内，记录叶片旋转至叶尖垂直地面向上的位置时的叶片时间信息；

处理模块，用于根据所述低风速时间信息以及与其对应的叶片时间信息得到处于低风速值下的平均时间信息，其中，所述低风速值下的平均时间信息是指低风速值由风机叶片处传递到风速仪处的平均时间信息；

确定模块，用于根据风速仪与叶片的距离信息和所述平均时间信息确定风速信息；

其中，所述风速仪设置在风力发电机机舱顶部的任意位置处。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：

对连续的所述风速值进行滤波，得到风速曲线；

将所述风速曲线中所有波谷对应的风速值作为低风速值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：

求连续的所述风速值的平均值；

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于：

根据公式：

得到所述平均时间信息；

10.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

根据公式：

确定风速信息，其中，v为风速信息，L为所述风速仪与叶片的距离信息，Δt为平均时间信息。