CN112796940B - 一种风向数据缺失风机的对风方法 - Google Patents

一种风向数据缺失风机的对风方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风向数据缺失风机的对风方法，当某风力发电第m号风机机组风向标故障无法获取准确风向数据时，第m号风机机组采用如下步骤进行对风：S1：获取标定风向，所述标定风向落入8等分区中的第X分区；S2：从风区记录集中，获得所述第X分区中其它风机机组风向数据记录中与第m号风机机组偏差标准差最小的第n号风机机组对应的风向数据；S3：然后用该第n号风机的风向，加上第m号风机与第n号风机历史风向偏差均值作为第m号风向标故障风机的风向，并下发给第m号风机的风机控制器作为对风依据。通过本发明方法解决了风机风向标故障或者缺失而风机无法正确对风导致风能损失问题。

Description

一种风向数据缺失风机的对风方法
技术领域
本发明属于风电场风电机组监控领域，尤其涉及一种风向数据缺失风机的对风方法。
背景技术
风力发电场风电机群中每台风电机组都会安装风向标测风，以保证风电机组运行时正向对风以捕获最大风能。风向标在运行过程中，因磨损或者外物卡涩可能出现测风不准或者完全无法测风的情况。这种情况下停运风电机组或者不对风运行机组都将造成电量的损失。
因此,需要一种通过风电场机群的风向数据与风向标故障风机的风向关系，确定该台风机当前的风向，以保证该台风机最大可能的正确对风，在风向标被检修更换之前，最大限度减少风电能损失。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种风向数据缺失风机的对风方法，通过本发明方法解决了风机风向标故障或者缺失而风机无法正确对风导致风能损失问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种风向数据缺失风机的对风方法，当某风力发电第m号风机机组风向标故障无法获取准确风向数据时，第m号风机机组采用如下步骤进行对风：S1：获取标定风向，所述标定风向落入8等分区中的第X分区；S2：从风区记录集中，获得所述第X分区中其它风机机组风向数据记录中与第m号风机机组偏差标准差最小的第n号风机机组对应的风向数据；S3：然后用该第n号风机的风向，加上第m号风机与第n号风机历史风向偏差的均值作为第m号风向标故障风机的风向，并下发给第m号风机的风机控制器作为对风依据。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S2包括：从风区记录集中取出m号机组于第x风区内与其它各风机机组的偏差数据集：Am1数据集、Am2数据集、Am3数据集、…、Amk数据集，以及对应的偏差标准差数据集θm1数据集、θm2数据集、θm3数据集、…、θmk数据集；分别计算θm1数据集、θm2数据集、…、θmk数据集的均值
Figure GDA0003529301150000021
取得其中最小值
Figure GDA0003529301150000022
根据一个优选的实施方式，所述步骤S2还包括：找到
Figure GDA0003529301150000023
对应的偏差数据集Amn数据集，计算Amn数据集的均值
Figure GDA0003529301150000024
根据一个优选的实施方式，所述步骤S3还包括：取得第n号机组的当前风向Dn，则将
Figure GDA0003529301150000025
作为第m号风机机组的风向发送给第m号风机的风机控制器。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S1包括：在风场测风塔风向数据正常情况下，以测风塔风向数据为标定风向，若测风塔风向数据无法使用时，计算全风场平均风向，以全风场平均风向为标定风向。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S1包括：将0°到360°的风向等分划分为8个分区，所述标定风向所处的分区为第X分区。
根据一个优选的实施方式，所述Amk数据集为：第m号风机机组于第x风区内与第k号风机机组的在预设时间段内收集的风向偏差数据。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：本发明使用风电机组监控系统采集的测风塔风向数据和各风机风向数据，作为计算的数据源。风机投运后就持续计算风机与其风场内所有其他风机的风向关系。因主风向的变化对风向关系影响较大，本发明对风向分为8区，计算每个分区该风机风向与其他风机风向关系，避免了不同风向导致的关系的不确定性。本发明计算了每一台风机与风场内所有风机的关系，以找到风向关系最稳定的一对关系，对规模性风场很适用。随着时间的推移，数据累计越多风向关系越趋平稳越能体现大概率情况，在某风机出现风向故障时，推算出来的风向也是大概率接近实际风向。本发明方法在多个风场运行得出数据统计规律后，在风机个数超过10台的风电场，可以通过此机制减少测风设备的投入，对于没有安装测风设备的风机通过此协同机制获得风向来对风发电。
附图说明
图1是本发明的风向数据缺失风机的对风方法流程示意图；
图2是本发明的风区记录集的构建流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例1：
参考图2所示，本实施例公开了风区记录集的构建方法。
一个假设有K台风电机组的风电场。正常情况下实施步骤如下:
步骤a：获取当前测风塔风向数据作为标定风向。如果数据不正常或者无法获取，计算从各风机获取的当前风向均值作为标定风向。
步骤b：对0°到360°的风向划分为8个分区。例如：337.5-0-22.5度为第1区，22.5-67.5度为第2区，67.5-112.5为第3区，并以此类推。确定当前标定风向落入的分区，假设为第x区。
步骤c：开始10分钟数据采集。
在第一个采集周期，计算1号风机风向X与2号风机风向Y的偏差A12(1)和偏差的平方值σ12(1),A12(1)＝X-Y,σ12(1)＝(X-Y)2,其中(1)表示第一个采集周期，计算1号风机风向与3号风机风向的偏差A13(1)和偏差的平方值σ13(1)，以此类推计算1号风机风向与k号风机风向的偏差A1k(1)和偏差的平方值σ1k(1)。计算2号风机风向与1号风机风向的偏差A21(1)和偏差的平方值σ21(1)，计算2号风机风向与3号风机风向的偏差A23(1)和偏差的平方值σ23(1)，以此类推计算2号风机风向与k号风机风向的偏差A2k(1)和偏差的平方值σ2k(1)；以此类推计算k号风机风向与1号风机风向的偏差Ak1(1)和偏差的平方值σk1(1)，计算k号风机风向与2号风机风向的偏差Ak2(1)和偏差的平方值σk2(1)，以此类推计算k号风机风向与k-1号风机风向的偏差Akk-1(1)和偏差的平方值σkk-1(1)。
在第二个采集周期，计算各风机间的风向偏差A12(2)，A13(2),A1k(2),A21(2),…Akk-1(2),偏差的平方值σ12(2)，σ12(2)，σ13(2),σ1k(2),σ21(2),…σkk-1(2),并与第一个周期计算的数据累加。假设10分钟采集到600个数据，A12(n)为第n次采集到的1号风机和2号风机风向计算而得的偏差，累加1号风机和2号风机偏差并计算偏差均值，累加1号风机和2号风机偏差平方并计算偏差平方均值，至10分钟结束，所得偏差值
Figure GDA0003529301150000051
偏差平方均值
Figure GDA0003529301150000052
1号风机和2号风机的10分钟风向偏差标准差为
Figure GDA0003529301150000053
以此类推，
Figure GDA0003529301150000054
Figure GDA0003529301150000055
步骤d：将
Figure GDA0003529301150000056
和θ12、
Figure GDA0003529301150000057
和θ13以及
Figure GDA0003529301150000058
和θ1k记入1号风机x分区数据集；将
Figure GDA0003529301150000059
和θ21、
Figure GDA00035293011500000510
和θ23以及
Figure GDA00035293011500000511
和θ2k记入2号风机x分区数据集，依次计入各风机的x分区数据集，直至将
Figure GDA00035293011500000512
和θk1、
Figure GDA00035293011500000513
和θk2以及
Figure GDA00035293011500000514
和θkk-1记入k号风机的x风区记录集。
实施例2
在实施例1的基础上，参考图1所示，本发明公开了一种风向数据缺失风机的对风方法。当某风力发电第m号风机机组风向标故障无法获取准确风向数据时，第m号风机机组采用如下步骤进行对风。
步骤S1：获取标定风向，所述标定风向落入8等分区中的第X分区。
优选地，所述步骤S1包括：在风场测风塔风向数据正常情况下，以测风塔风向数据为标定风向，若测风塔风向数据无法使用时，计算全风场平均风向，以全风场平均风向为标定风向。
优选地，所述步骤S1包括：将0°到360°的风向等分划分为8个分区，所述标定风向所处的分区为第X分区。
步骤S2：从风区记录集中，获得所述第X分区中其它风机机组风向数据记录中与第m号风机机组偏差标准差最小的第n号风机机组对应的风向数据。
优选地，从风区记录集中取出m号机组于第x风区内与其它各风机机组的偏差数据集：Am1数据集、Am2数据集、Am3数据集、…、Amk数据集，以及对应的偏差标准差数据集θm1数据集、θm2数据集、θm3数据集、…、θmk数据集。分别计算θm1数据集、θm2数据集、…、θmk数据集的均值
Figure GDA0003529301150000061
Figure GDA0003529301150000062
取得其中最小值
Figure GDA0003529301150000063
进一步地，找到
Figure GDA0003529301150000064
对应的偏差数据集Amn数据集，计算Amn数据集的均值
Figure GDA0003529301150000065
步骤S3：然后用该第n号风机的风向，加上第m号风机与第n号风机历史风向偏差的均值作为第m号风向标故障风机的风向，并下发给第m号风机的风机控制器作为对风依据。
优选地，所述步骤S3还包括：取得第n号机组的当前风向Dn，则将
Figure GDA0003529301150000066
作为第m号风机机组的风向发送给第m号风机的风机控制器。
本发明使用采集的测风塔风向数据和各风机风向数据，作为计算的数据源。风机投运后就持续计算风机与其风场内所有其他风机的风向关系。因主风向的变化对风向关系影响较大，本发明对风向分为8区，计算每个分区该风机风向与其他风机风向关系，避免了不同风向导致的关系的不确定性。
进一步地，本发明计算了每一台风机与风场内所有风机的关系，以找到风向关系最稳定的一对关系，对规模性风场很适用。随着时间的推移，数据累计越多风向关系越趋平稳越能体现大概率情况，在某风机出现风向故障时，推算出来的风向也是大概率接近实际风向。此机制在多个风场运行得出数据统计规律后，在风机个数超过10台的风电场，可以通过此机制减少测风设备的投入，对于没有安装测风设备的风机可以通过此协同机制获得风向来对风发电。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风向数据缺失风机的对风方法，其特征在于，当风力发电第m号风机机组风向标故障无法获取准确风向数据时，第m号风机机组采用如下步骤进行对风：风电场设置有k+1台风机机组，m的取值为：1≤m≤k+1；
S1：获取标定风向，所述标定风向落入8等分区中的第X分区，X的取值为：1≤X≤8；
S2：从风区记录集中，获得所述第X分区中其它风机机组风向数据记录中与第m号风机机组偏差标准差最小的第n号风机机组对应的风向数据；n 的取值为：1≤n≤k+1；
所述步骤S2包括：
从风区记录集中取出m号机组于第x风区内与其它各风机机组的偏差数据集：Am1数据集、Am2数据集、Am3数据集、…、Amk数据集，以及对应的偏差标准差数据集θm1数据集、θm2数据集、θm3数据集、…、θmk数据集；
分别计算θm1数据集、θm2数据集、…、θmk数据集的均值
Figure FDA0003529301140000011
取得其中最小值
Figure FDA0003529301140000012
所述步骤S2还包括：找到
Figure FDA0003529301140000013
对应的偏差数据集Amn数据集，计算Amn数据集的均值
Figure FDA0003529301140000014
S3：然后用该第n号风机的风向，加上第m号风机与第n号风机历史风向偏差的均值作为第m号风向标故障风机的风向，并下发给第m号风机的风机控制器作为对风依据。
2.如权利要求1所述的风向数据缺失风机的对风方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：取得第n号机组的当前风向Dn，则将Dn+
Figure FDA0003529301140000015
作为第m号风机机组的风向发送给第m号风机的风机控制器。
3.如权利要求1所述的风向数据缺失风机的对风方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
在风场测风塔风向数据正常情况下，以测风塔风向数据为标定风向，若测风塔风向数据无法使用时，计算全风场平均风向，以全风场平均风向为标定风向。
4.如权利要求1所述的风向数据缺失风机的对风方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将0°到360°的风向等分划分为8个分区，所述标定风向所处的分区为第X分区。
5.如权利要求1所述的风向数据缺失风机的对风方法，其特征在于，所述Amk数据集为：第m号风机机组于第x风区内与第k号风机机组的在预设时间段内收集的风向偏差数据。
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