CN110646088A - 一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法 - Google Patents

一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法，属于风力发电工程技术领域。检测装置包括有源驱动传感器阵列、第一支架、第二支架、有源驱动方位轴。有源驱动传感器阵列包括第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列。调整有源驱动方位轴的旋转角度以及有源驱动传感器阵列的安装平面与地面的夹角，以改变第二传感器阵列的方位角，使其与太阳方位角一致，确保第二传感器阵列接收太阳直射光，第一传感器阵列和第三传感器阵列接收太阳散射光。本发明能够在光照强度较弱的天气情况下，通过精确检测日间风机叶片旋转是否产生光影污染，合理控制风机启动或停运，减少风力发电机不必要的停机时间，从而减少发电量损失。

Description

一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及风力发电工程技术领域，具体涉及一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法。
背景技术
风力发电是我国清洁能源发电的主要力量。风机在日间运行的时候，由于太阳光照射在旋转叶片上，会产生覆盖面较广的光影区域。随着风电的大规模建设，风电场选址时，其与居民区的距离越来越近。若风电场附近存在民居，由风机叶轮阴影的闪烁而造成的光影污染对人类日常生活会造成巨大的滋扰。
为了减少风机日间运行对附近居民产生的光影污染滋扰，现有技术是通过软件预测可能产生光影污染的时段，进而在所预测的影响时间段内手动或者自动关闭风机。然而，基于阴影检测而控制风机停机的现有技术中，没有考虑多云、阴天和雾霾等光照强度较弱天气情况下，光影实际不会造成滋扰。在这些情况下，如果也按照光影污染存在滋扰而强制风机停机，会造成不必要的发电量损失以及其他相关损耗。
中国专利申请(CN201310604345.3)“一种环境友好型的风电机组控制系统及方法”，公开了判断模块一旦检测出阴影区域D的数据与当地居民区信息有交集，则控制风力发电机的偏航电极进行一定的规避动作，当风机偏航角度大于15°时，则必须强制风机停机工作，直到计算角度合理再重新启动。该发明仅提及，光照情况通过主控PLC中的光敏传感器采集回来，在光照强度极低的情况下不采用该发明所提出的控制方法，却没有公开光照强度极低的判断依据，因此也不涉及光照强度极低的情况下对风机的控制方法。
中国专利申请(CN201780042351.0)“阴影检测”，公开了通过对风力涡轮机的至少一部分建模来确定阴影的检测。该发明提出相对于模型布置第一光伏传感器和第二光伏传感器，使得第一光伏传感器检测光源，并且第二光伏传感器在其中将产生阴影的情况期间检测阴影。第一光伏传感器和第二光伏传感器之间的电压差指示出现阴影。然而，当光照强度较弱时，第一光伏传感器和第二光伏传感器之间仍然存在电压差并指示出现阴影，若基于该阴影检测方法控制风机停运，可能会造成不必要的发电量损失。
中国专利申请(CN200480010520.5)公开了运行风力发电装置的方法，其中在一个光直接辐射区域探测一个第一光强度并在一个阴影区域探测一个第二光强度，并且其中如果所述第一光强度和所述第二光强度之间的差大于一个预先设定的值，那么所述风力发电装置停机。中国专利申请(CN200780100486.4)公开了一种风轮机的阴影控制系统，其中，关闭条件包括直射光强度与间接光强度之间的比较结果超过直射光对间接光阈值；并且公开了直射光强度是在被太阳照射时测量的，间接光强度是未被太阳照射时测量的。可见，现有技术中，是将太阳直射光下的传感器测量值与阴影下的传感器测量值之间的差值，作为检测阴影是否形成的输入数据。在光照较弱的特殊天气情况下，虽然两个传感器测量值之间的差值大于阈值，但是由于受到大气散射等影响，实际的太阳光照射下是无法形成阴影，因而这种阴影检测结果往往不够准确，最终造成风力发电机不必要的停机，使得发电量损失、效率下降。
因此，考虑光照强度较弱的天气下，优化设计风机阴影的检测方法，合理控制风机停机时间，避免发电量的损失。
发明内容
为了克服现有技术所存在的不足而提出了一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法，本发明能够精确检测日间风机叶片旋转是否产生光影污染，尤其是光照强度较弱的天气情况下，通过精确检测日间风机叶片旋转是否产生光影污染，合理控制风机启动或停运，减少风力发电机不必要的停机时间，从而减少发电量损失。
为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置，包括：有源驱动传感器阵列、第一支架、第二支架、有源驱动方位轴。
有源驱动传感器阵列包括：第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列。其中，第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列是几何尺寸完全相同的传感器阵列。第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列在传感器阵列安装平面上的投影按照顺时针顺序依次构成正方形的三边，即第一传感器阵列相邻且垂直于第二传感器阵列布置、第三传感器阵列相邻且垂直于第二传感器阵列布置、第一传感器阵列与第三传感器阵列背对背平行布置。第一传感器阵列和第三传感器阵列分别通过第一支架和第二支架连接在有源驱动方位轴上。
有源驱动方位轴在有源驱动传感器阵列的安装平面上的投影点C与第二传感器阵列的中心在有源驱动传感器阵列的安装平面上的投影点D之间的连接线，始终垂直于第二传感器阵列在有源驱动传感器阵列的安装平面上的投影。
有源驱动方位轴，一端垂直于地面固定安装，并且能够以安装点B为圆心做顺时针方向或者逆时针方向的旋转，从而实现有源驱动方位轴的旋转角度的调整；另一端与第一支架、第二支架连接于A点，并且使得有源驱动传感器阵列的安装平面能够以A点为圆心做顺时针方向或者逆时针方向的摇摆，从而实现有源驱动传感器阵列的安装平面与地面的夹角根据检测装置所在地区的纬度进行调整。
通过有源驱动方位轴的旋转角度的调整以及有源驱动传感器阵列的安装平面与地面的夹角的调整，可以改变第二传感器阵列的方位角，使得第二传感器阵列的方位角与太阳方位角一致，以确保第二传感器阵列始终正对太阳，即确保第二传感器阵列始终接收太阳直射光。
本发明中，第二传感器阵列的方位角满足下式：
Figure BDA0002218397930000031
上式中，φS为第二传感器阵列的方位角，该角度与太阳方位角一致；h为太阳时角，δ为太阳赤纬，θS为太阳高度角。
其中，太阳时角满足下式：
上式中，T为北京时间，E°为以角度表示的检测装置所在经度。
其中，太阳赤纬满足下式：
上式中，D为一年的天数。
其中，太阳高度角满足下式：
θS＝sin-1[cos h cosδcos N°+sinδsin N°]
上式中，N°为以角度表示的有源驱动的传感器阵列所在纬度。
本发明提出的一种风力发电机光影污染检测装置中，第一传感器阵列、第二传感器阵列和第三传感器阵列，采用相同个数、相同型号的传感器单元，通过串并联连接成用于测量太阳辐射的传感器阵列。
进一步，第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列优选采用相同个数、相同型号的太阳能辐射仪。
更进一步，所采用的太阳能辐射仪优选为电热堆传感器构造的太阳能总辐射仪。
太阳辐射由直射辐射和散射辐射叠加而成，其中直射辐射测量结果的精确度与太阳光的入射角度有关，太阳光入射角度可以通过调整传感器阵列的安装方式而实现；而散射辐射测量结果的精确度却与传感器阵列的安装方式影响不大。因此，本发明提出第二传感器阵列的安装方式，使得第二传感器阵列的方位角与太阳方位角保持一致，因此第二传感器阵列始终接收太阳直射辐射。而本发明提出的第一传感器阵列和第三传感器阵列分别与第二传感器阵列呈90°夹角的安装方式，使得在第二传感器阵列接收太阳直射辐射时，第一传感器阵列和第三传感器阵列仅接收太阳散射辐射。
本发明提出的检测装置安装在风电场内最南端风力发电机的正南方向1倍风机叶轮直径范围内区域。可选的，本发明提出的检测装置安装在距离风力发电机4倍叶尖高度以外的区域以避免该风力发电机的阴影对检测结果的影响，叶尖高度为风机叶轮半径加上轮毂高度之和，为风机叶尖的最大高度。
本发明提出一种风力发电机光影污染检测方法的步骤具体如下：
步骤S1：预设光影影响敏感时段
按照北京时间预设光影影响的敏感时段，该时段的起始时间是北京时间T1，该时段的终止时间是北京时间T2。
步骤S2：查询当前时间T0是否在敏感时段内：若不在敏感时段内，则风力发电机正常运转；若在敏感时段内，则根据太阳方位角调整第二传感器阵列的方位角，即调整有源驱动方位轴的旋转角度δ。此时，第二传感器阵列接收太阳直射辐射，第一传感器阵列和第三传感器阵列接收太阳散射辐射。
当第二传感器阵列的方位角与太阳方位角一致时，启动阴影检测装置的计时模块。
步骤S3：在计时期间，检测装置按照预设的采样频率分别读取第一传感器阵列的第一检测数据、第二传感器阵列的第二检测数据和第三传感器阵列的第三检测数据。
计时期间的各个检测数据的平均值作为逻辑判断的输入数据，即第一传感器的第一检测数据平均值、第二传感器的第二检测数据平均值和第三传感器的第三检测数据平均值作为逻辑判断的输入数据。
进一步，当太阳处于地平线时作用于物体上产生的阴影较长，这些时段通常是清早或者傍晚，因此这两个时间段也是风力发电机光影污染最严重的时段。在这些时段内，有源驱动传感器阵列在有源驱动方位轴的带动下，将朝向正东或者正西，即出现第一传感器阵列在清早朝向地面、第三传感器阵列在傍晚朝向地面的情况。为避免地面对检测结果的影响，从清早至正午之间的敏感时段内，检测装置以第三传感器阵列的第三检测数据为主、以第一传感器阵列的第一检测数据为辅；而从正午至傍晚之间的敏感时段内，检测装置以第一传感器阵列第一检测数据为主、以第三传感器阵列的第三检测数据为辅。
检测装置的判断逻辑，具体如下：
(1)计时结束时，第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第一传感器阵列的第一检测数据平均值之间的差值低于阈值，或者第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第三传感器阵列的第三检测数据平均值之间的差值低于阈值，则判定当前太阳直射光的强度较弱，光照以散射光为主，说明风力发电机没有产生光影污染，此时检测装置向风力发电机返回控制信号“0”，即风力发电机无需停运。
(2)计时结束时，第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第一传感器阵列的第一检测数据平均值之间的差值高于阈值，或者第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第三传感器阵列的第三检测数据平均值之间的差值高于阈值，则判定当前太阳直射光的强度较强，说明风力发电机会产生光影污染，此时检测装置向风力发电机返回控制信号“1”，即风力发电机需要停运。
本发明提出的一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法，相比现有技术，具有以下效益：
相对于在固定时间段关闭风力发电机运行以减少风机叶轮光影污染，本发明可以帮助风机在能见度低，如雾霾、阴雨天等时段正常运转，减少了风机的发电损失。
附图说明
图1是本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置的有源驱动传感器阵列的安装平面图。
图2是本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置的有源驱动传感器阵列的安装示意图。
图3是本发明提出一种风力发电机光影污染检测方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
实施例1。本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置，包括：有源驱动传感器阵列100、第一支架104a、第二支架104b、有源驱动方位轴105。其中，有源驱动传感器阵列100的安装平面图如图1所示。
有源驱动传感器阵列100包括：第一传感器阵列101、第二传感器阵列102、第三传感器阵列103。其中，第一传感器阵列101、第二传感器阵列102、第三传感器阵列103是几何尺寸完全相同的传感器阵列。第一传感器阵列101、第二传感器阵列102、第三传感器阵列103在传感器阵列安装平面上的投影按照顺时针顺序依次构成正方形的三边，即第一传感器阵列101相邻且垂直于第二传感器阵列102布置、第三传感器阵列103相邻且垂直于第二传感器阵列102布置、第一传感器阵列101与第三传感器阵列103背对背平行布置。第一传感器阵列101和第三传感器阵列103分别通过第一支架104a和第二支架104b连接在有源驱动轴105上。
实施例2。本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置的有源驱动传感器阵列的安装示意图如图2所示。
从图2右侧所示的检测装置的俯视图可见，有源驱动方位轴105在有源驱动传感器阵列100的安装平面上的投影点C与第二传感器阵列102的中心在有源驱动传感器阵列100的安装平面上的投影点D之间的连接线，始终垂直于第二传感器阵列102在有源驱动传感器阵列100的安装平面上的投影。
从图2左侧所示的检测装置的侧视图可见，有源驱动方位轴105，一端垂直于地面固定安装，并且能够以安装点B为圆心做顺时针方向或者逆时针方向的旋转，从而实现有源驱动方位轴105的旋转角度δ的调整；另一端与第一支架104a、第二支架104b连接于A点，并且使得有源驱动传感器阵列100的安装平面能够以A点为圆心做顺时针方向或者逆时针方向的摇摆，从而实现有源驱动传感器阵列100的安装平面与地面的夹角θ根据检测装置所在地区的纬度进行调整。
因此，通过有源驱动方位轴105的旋转角度δ的调整以及有源驱动传感器阵列100的安装平面与地面的夹角θ的调整，可以改变第二传感器阵列102的方位角φs，使得第二传感器阵列102的方位角与太阳方位角一致，以确保第二传感器阵列102始终正对太阳，即确保第二传感器阵列102始终接收太阳直射光。
本优选实施例中，夹角θ为30°，即与有源驱动方位轴105的夹角为120°。夹角θ设置为30°对于在我国大部分区域是合适的。
本发明中，第二传感器阵列102的方位角满足下式：
Figure BDA0002218397930000071
上式中，φS为第二传感器阵列102的方位角，该角度与太阳方位角一致；h为太阳时角，δ为太阳赤纬，θS为太阳高度角。
其中，太阳时角满足下式：
Figure BDA0002218397930000072
上式中，T为北京时间，E°为以角度表示的检测装置所在经度。
其中，太阳赤纬满足下式：
Figure BDA0002218397930000073
上式中，D为一年的天数。
其中，太阳高度角满足下式：
θS＝sin-1[cos h cosδcos N°+sinδsin N°]
上式中，N°为以角度表示的有源驱动的传感器阵列所在纬度。
本发明提出的一种风力发电机光影污染检测装置中，第一传感器阵列101、第二传感器阵列102和第三传感器阵列103，采用相同个数、相同型号的传感器单元，通过串并联连接成用于测量太阳辐射的传感器阵列。
进一步，第一传感器阵列101、第二传感器阵列102、第三传感器阵列103优选采用相同个数、相同型号的太阳能辐射仪。
更进一步，所采用的太阳能辐射仪优选为电热堆传感器构造的太阳能总辐射仪。
太阳辐射由直射辐射和散射辐射叠加而成，其中直射辐射测量结果的精确度与太阳光的入射角度有关，太阳光入射角度可以通过调整传感器阵列的安装方式而实现；而散射辐射测量结果的精确度却与传感器阵列的安装方式影响不大。因此，本发明提出第二传感器阵列102的安装方式，使得第二传感器阵列102的方位角与太阳方位角保持一致，因此第二传感器阵列102始终接收太阳直射辐射。而本发明提出的第一传感器阵列101和第三传感器阵列103分别与第二传感器阵列102呈90°夹角的安装方式，使得在第二传感器阵列102接收太阳直射辐射时，第一传感器阵列101和第三传感器阵列103仅接收太阳散射辐射。
有源驱动传感器阵列100安装在风电场内最南端风力发电机的正南方向1倍风机叶轮直径范围内区域。可选的，有源驱动传感器阵列100安装在距离风力发电机4倍叶尖高度以外的区域以避免该风力发电机的阴影对检测结果的影响，叶尖高度为风机叶轮半径加上轮毂高度之和，为风机叶尖的最大高度。
实施例3。本发明提出一种风力发电机光影污染检测方法的步骤如图3所示，具体如下：
步骤S1：预设光影影响敏感时段
按照北京时间预设光影影响的敏感时段，该时段的起始时间是北京时间T1，该时段的终止时间是北京时间T2。
步骤S2：查询当前时间T0是否在敏感时段内：若不在敏感时段内，则风力发电机正常运转；若在敏感时段内，则根据太阳方位角调整第二传感器阵列102的方位角，即调整有源驱动方位轴105的旋转角度δ。此时，第二传感器阵列102接收太阳直射辐射，第一传感器阵列101和第三传感器阵列103接收太阳散射辐射。
当第二传感器阵列102的方位角与太阳方位角一致时，启动阴影检测装置的计时模块。
步骤S3：在计时期间，检测装置按照预设的采样频率分别读取第一传感器阵列101的第一检测数据、第二传感器阵列102的第二检测数据和第三传感器阵列103的第三检测数据。
进一步，为降低天气变化对各传感器检测数据的干扰，以及因控制信号频繁变化导致风机的不必要启停时间，计时长度优选为10分钟，计时期间的各个检测数据的平均值作为逻辑判断的输入数据，即第一传感器101的第一检测数据平均值、第二传感器102的第二检测数据平均值和第三传感器103的第三检测数据平均值作为逻辑判断的输入数据。
进一步，当太阳处于地平线时作用于物体上产生的阴影较长，这些时段通常是清早或者傍晚，因此这两个时间段也是风力发电机光影污染最严重的时段。在这些时段内，有源驱动传感器阵列100在有源驱动方位轴105的带动下，将朝向正东或者正西，即出现第一传感器阵列101在清早朝向地面、第三传感器阵列103在傍晚朝向地面的情况。为避免地面对检测结果的影响，从清早至正午之间的敏感时段内，检测装置以第三传感器阵列103的第三检测数据为主、以第一传感器阵列101的第一检测数据为辅；而从正午至傍晚之间的敏感时段内，检测装置以第一传感器阵列101第一检测数据为主、以第三传感器阵列103的第三检测数据为辅。
检测装置的判断逻辑，具体如下：
(1)计时结束时，第二传感器阵列102的第二检测数据平均值与第一传感器阵列101的第一检测数据平均值之间的差值低于阈值V，或者第二传感器阵列102的第二检测数据平均值与第三传感器阵列103的第三检测数据平均值之间的差值低于阈值V，则判定当前太阳直射光的强度较弱，光照以散射光为主，说明风力发电机没有产生光影污染，此时检测装置向风力发电机返回控制信号“0”，即风力发电机无需停运。
(2)计时结束时，第二传感器阵列102的第二检测数据平均值与第一传感器阵列101的第一检测数据平均值之间的差值高于阈值V，或者第二传感器阵列102的第二检测数据平均值与第三传感器阵列103的第三检测数据平均值之间的差值高于阈值V，则判定当前太阳直射光的强度较强，说明风力发电机会产生光影污染，此时检测装置向风力发电机返回控制信号“1”，即风力发电机需要停运。
本优选实施例中，阈值V设置为80W/m2。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。。

Claims (10)

1.一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：所述检测装置包括：有源驱动传感器阵列、第一支架、第二支架、有源驱动方位轴；
所述有源驱动传感器阵列包括：第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列；
其中，第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列是几何尺寸完全相同的传感器阵列；
第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列在传感器阵列安装平面上的投影按照顺时针顺序依次构成正方形的三边，即第一传感器阵列相邻且垂直于第二传感器阵列布置、第三传感器阵列相邻且垂直于第二传感器阵列布置、第一传感器阵列与第三传感器阵列背对背平行布置；
有源驱动方位轴在有源驱动传感器阵列的安装平面上的投影点C与第二传感器阵列的中心在有源驱动传感器阵列的安装平面上的投影点D之间的连接线，始终垂直于第二传感器阵列在有源驱动传感器阵列的安装平面上的投影；
第一传感器阵列和第三传感器阵列分别通过第一支架和第二支架连接在有源驱动方位轴上。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：
所述有源驱动方位轴，一端垂直于地面固定安装，并且能够以安装点B为圆心做顺时针方向或者逆时针方向的旋转，从而实现有源驱动方位轴的旋转角度的调整；
所述有源驱动方位轴，另一端与第一支架、第二支架连接于A点，并且使得有源驱动传感器阵列的安装平面能够以A点为圆心做顺时针方向或者逆时针方向的摇摆，从而实现有源驱动传感器阵列的安装平面与地面的夹角根据检测装置所在地区的纬度进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：通过有源驱动方位轴的旋转角度的调整以及有源驱动传感器阵列的安装平面与地面的夹角的调整，可以改变第二传感器阵列的方位角，使得第二传感器阵列的方位角与太阳方位角一致。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：
第二传感器阵列的方位角满足下式：
Figure FDA0002218397920000011
上式中，φs为第二传感器阵列的方位角，该角度与太阳方位角一致；h为太阳时角，δ为太阳赤纬，θs为太阳高度角；
其中，太阳时角满足下式：
Figure FDA0002218397920000012
上式中，T为北京时间，E°为以角度表示的检测装置所在经度；
其中，太阳赤纬满足下式：
Figure FDA0002218397920000021
上式中，DAY为一年的天数；
其中，太阳高度角满足下式：
θs＝sin-1[coshcosδcosN°+sinδsinN°]
上式中，N°为以角度表示的有源驱动的传感器阵列所在纬度。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：第一传感器阵列、第二传感器阵列和第三传感器阵列，采用相同个数、相同型号的传感器单元，通过串并联连接成用于测量太阳辐射的传感器阵列。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列采用相同个数、相同型号的太阳能辐射仪。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：所述太阳能辐射仪为电热堆传感器构造的太阳能总辐射仪。
8.根据权利要求1所述的一种风力发电机光影污染检测装置，其特征在于：所述检测装置安装在风电场内最南端风力发电机的正南方向1倍风机叶轮直径范围内区域；
所述检测装置安装在距离风力发电机4倍叶尖高度以外的区域，叶尖高度为风机叶轮半径加上轮毂高度之和，为风机叶尖的最大高度。
9.一种风力发电机光影污染检测方法，其特征在于：所述检测方法的步骤具体如下：
步骤S1：预设光影影响敏感时段
按照北京时间预设光影影响的敏感时段，该时段的起始时间和终止时间都是北京时间；
步骤S2：查询当前时间是否在敏感时段内：若不在敏感时段内，则风力发电机正常运转；若在敏感时段内，则根据当前太阳方位角调整第二传感器阵列的方位角，即调整有源驱动方位轴的旋转角度；此时，第二传感器阵列接收太阳直射辐射，第一传感器阵列和第三传感器阵列接收太阳散射辐射；
当第二传感器阵列的方位角与太阳方位角一致时，启动阴影检测装置的计时模块；
步骤S3：在计时期间，检测装置按照预设的采样频率分别读取第一传感器阵列的第一检测数据、第二传感器阵列的第二检测数据和第三传感器阵列的第三检测数据；
计时期间的各个检测数据的平均值作为逻辑判断的输入数据，即第一传感器的第一检测数据平均值、第二传感器的第二检测数据平均值和第三传感器的第三检测数据平均值作为逻辑判断的输入数据；
检测装置的判断逻辑，具体如下：
(1)计时结束时，第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第一传感器阵列的第一检测数据平均值之间的差值低于阈值，或者第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第三传感器阵列的第三检测数据平均值之间的差值低于阈值，则判定当前太阳直射光的强度较弱，光照以散射光为主，说明风力发电机没有产生光影污染，此时检测装置向风力发电机返回控制信号“0”，即风力发电机无需停运；
(2)计时结束时，第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第一传感器阵列的第一检测数据平均值之间的差值高于阈值，或者第二传感器阵列的第二检测数据平均值与第三传感器阵列的第三检测数据平均值之间的差值高于阈值，则判定当前太阳直射光的强度较强，说明风力发电机会产生光影污染，此时检测装置向风力发电机返回控制信号“1”，即风力发电机需要停运。
10.根据权利要求9所述的一种风力发电机光影污染检测方法，其特征在于：
在步骤S3中，设定从清早至正午之间的敏感时段内，检测装置以第三传感器阵列的第三检测数据为主、以第一传感器阵列的第一检测数据为辅；设定从正午至傍晚之间的敏感时段内，检测装置以第一传感器阵列第一检测数据为主、以第三传感器阵列的第三检测数据为辅。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520284A (zh) * 2020-05-09 2020-08-11 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 一种风电机组的光影控制方法、装置、设备及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6327994B1 (en) * 1984-07-19 2001-12-11 Gaudencio A. Labrador Scavenger energy converter system its new applications and its control systems
CN104534384A (zh) * 2014-10-31 2015-04-22 苏州朗米尔照明科技有限公司 一种风光互补智能广告路灯及基于该路灯的控制方法
US20160161451A1 (en) * 2013-11-12 2016-06-09 Woods Hole Oceanographic Institution Turbine Sensor System For Environmental Impact Monitoring
US20180352920A1 (en) * 2016-05-09 2018-12-13 Shadecraft, Inc. Umbrellas Including Processors and Computer-Readable Instructions Executable by the Processors to Control Motor Assemblies
US20190032636A1 (en) * 2017-07-31 2019-01-31 Senvion Gmbh Provision of controlling capacity during the operation of a regenerative power generating unit, specifically a wind turbine installation
US10233903B2 (en) * 2015-10-16 2019-03-19 Primo Wind, Inc. Mobile renewable energy structures providing wireless networking and associated systems and methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6327994B1 (en) * 1984-07-19 2001-12-11 Gaudencio A. Labrador Scavenger energy converter system its new applications and its control systems
US20160161451A1 (en) * 2013-11-12 2016-06-09 Woods Hole Oceanographic Institution Turbine Sensor System For Environmental Impact Monitoring
CN104534384A (zh) * 2014-10-31 2015-04-22 苏州朗米尔照明科技有限公司 一种风光互补智能广告路灯及基于该路灯的控制方法
US10233903B2 (en) * 2015-10-16 2019-03-19 Primo Wind, Inc. Mobile renewable energy structures providing wireless networking and associated systems and methods
US20180352920A1 (en) * 2016-05-09 2018-12-13 Shadecraft, Inc. Umbrellas Including Processors and Computer-Readable Instructions Executable by the Processors to Control Motor Assemblies
US20190032636A1 (en) * 2017-07-31 2019-01-31 Senvion Gmbh Provision of controlling capacity during the operation of a regenerative power generating unit, specifically a wind turbine installation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520284A (zh) * 2020-05-09 2020-08-11 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 一种风电机组的光影控制方法、装置、设备及介质

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