CN113740931A - 风力发电机组的阵风检测方法及装置 - Google Patents

风力发电机组的阵风检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种风力发电机组的阵风检测方法及装置。所述阵风检测方法包括：基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误；当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值；通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风。根据所述阵风检测方法及装置，能够提高阵风检测的准确性，降低漏检阵风和误报阵风的情况。

Description

风力发电机组的阵风检测方法及装置
技术领域
本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的阵风检测方法及装置。
背景技术
阵风的存在与否通常会影响风力发电机组的性能。因此，阵风的检测对风力发电机组来说非常重要。因此，如何能够提高阵风检测的准确性就显得尤为重要。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种风力发电机组的阵风检测方法及装置，其能够准确地检测是否存在阵风。
根据本发明的示例性实施例，提供一种风力发电机组的阵风检测方法，所述阵风检测方法包括：基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误；当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值；通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风。
可选地，所述历史运行数据包括：在得到所述历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值和/或用于指示叶轮转速是否超速的超速指示信息。
可选地，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值的步骤包括：如果所述错误的历史阵风检测结果为存在阵风，则增大阵风识别阈值；如果所述错误的历史阵风检测结果为不存在阵风，则减小阵风识别阈值。
可选地，当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值的步骤包括：基于所述历史阵风检测结果之中错误的历史阵风检测结果的次数，确定本次的阈值调整幅度；基于本次的阈值调整幅度，更新阵风识别阈值，其中，所述历史阵风检测结果包括最近预定时间段内的阵风检测结果。
可选地，所述历史阵风检测结果为最近一次的阵风检测结果，其中，当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值的步骤包括：当最近一次的阵风检测结果错误时，如果最近一次的阵风检测结果为存在阵风，则将阵风识别阈值增大a，如果最近一次的阵风检测结果为不存在阵风，则将阵风识别阈值减小b，其中，a和b为大于0的实数。
可选地，a小于b。
可选地，基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误的步骤包括：如果所述历史阵风检测结果为存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值不超过预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速未超速，则确定该历史阵风检测结果错误；如果所述历史阵风检测结果为不存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值超过所述预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速超速，则确定该历史阵风检测结果错误。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的阵风检测装置，所述阵风检测装置包括：结果判断单元，基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误；阈值更新单元，当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值；检测单元，通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风。
可选地，所述历史运行数据包括：在得到所述历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值和/或用于指示叶轮转速是否超速的超速指示信息。
可选地，如果所述错误的历史阵风检测结果为存在阵风，则阈值更新单元增大阵风识别阈值；如果所述错误的历史阵风检测结果为不存在阵风，则阈值更新单元减小阵风识别阈值。
可选地，阈值更新单元基于所述历史阵风检测结果之中错误的历史阵风检测结果的次数，确定本次的阈值调整幅度；并基于本次的阈值调整幅度，更新阵风识别阈值，其中，所述历史阵风检测结果包括最近预定时间段内的阵风检测结果。
可选地，所述历史阵风检测结果为最近一次的阵风检测结果，其中，当最近一次的阵风检测结果错误时，如果最近一次的阵风检测结果为存在阵风，则阈值更新单元将阵风识别阈值增大a，如果最近一次的阵风检测结果为不存在阵风，则阈值更新单元将阵风识别阈值减小b，其中，a和b为大于0的实数。
可选地，a小于b。
可选地，如果所述历史阵风检测结果为存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值不超过预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速未超速，则结果判断单元确定该历史阵风检测结果错误；如果所述历史阵风检测结果为不存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值超过所述预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速超速，则结果判断单元确定该历史阵风检测结果错误。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的阵风检测方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种控制装置，所述控制装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机组的阵风检测方法。
根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测方法及装置，能够根据基于阵风识别阈值得到的错误阵风检测结果，自适应性地调整阵风识别阈值，从而能够提高阵风检测的准确性，降低漏检阵风和误报阵风的情况。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测方法的流程图；
图2示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测装置的框图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测方法的流程图。
参照图1，在步骤S10，基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误。
作为示例，所述历史阵风检测结果可以是最近一次(也即，上一次)或最近多次(也即，最近预定时间段(例如，最近2分钟)内)的历史阵风检测结果。
作为示例，可基于在与得到历史阵风检测结果的时间点邻近的时间段内的历史运行数据，确定该历史阵风检测结果是否错误。
作为示例，所述历史运行数据可以是能够用于判断历史阵风检测结果是否错误的运行数据。例如，所述历史运行数据可包括：在得到所述历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值和/或用于指示叶轮转速是否超速的超速指示信息。
作为示例，得到历史阵风检测结果的邻近时间段可包括在得到该历史阵风检测结果以前的第一预设时长的时段和/或在得到该历史阵风检测结果以后的第二预设时长的时段。例如，得到历史阵风检测结果的邻近时间段可包括在得到该历史阵风检测结果以后的2s时长的时段。
应该理解，可通过各种适当的方式来获取风力发电机组的环境风速值。作为示例，可测量或预估环境风速值。例如，可使用风速测量装置(例如，风速仪或激光雷达)来测量环境风速值。
应该理解，阵风检测结果分为存在阵风和不存在阵风这两种，如果阵风检测结果为存在阵风但实际不存在阵风时，则说明该阵风检测结果错误；如果阵风检测结果为不存在阵风但实际存在阵风时，则也说明该阵风检测结果错误。
作为示例，如果所述历史阵风检测结果为存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值不超过预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速未超速，则可确定该历史阵风检测结果错误；如果所述历史阵风检测结果为不存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值超过所述预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速超速，则可确定该历史阵风检测结果错误。
作为示例，所述预设风速阈值可根据历史阵风风况进行设置。
应该理解，也可通过其他适当的方式来基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误，例如，可基于环境风速值的变化情况，来确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误。
当在步骤S10确定所述历史阵风检测结果错误时，执行步骤S20，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值。
阵风识别阈值是用于得到阵风检测结果的判断条件。具体地，环境风速变化曲线的斜率以及阵风强度可被用于作为阵风识别阈值。当阵风识别阈值为环境风速变化曲线的斜率时，可基于大量历史阵风数据中的环境风速进行线性拟合，计算得到拟合曲线的斜率。当进行阵风检测时，如果计算的斜率小于或等于阵风识别阈值，则阵风检测结果为不存在阵风；如果计算的斜率大于阵风识别阈值，则阵风检测结果为存在阵风。当阵风识别阈值为阵风强度时，如果计算的阵风强度大于阵风识别阈值，则阵风检测结果为存在阵风；如果计算的阵风强度小于或等于阵风识别阈值，则阵风检测结果为不存在阵风。在一个示例中，在初始检测时，环境风速变化曲线的斜率还可以用标准阵风曲线的斜率。
可以理解的是，环境风速变化曲线的斜率以及阵风强度还可以同时被用于表征阵风识别阈值。在一个示例中，可针对环境风速变化曲线的斜率以及阵风强度进行归一化处理，并对归一化后的数据进行权重分配，综合计算得到作为阵风识别阈值的数值。这里，综合计算可以是求平均或者求和等，对此本发明不作任何限定。
作为示例，如果所述错误的历史阵风检测结果为存在阵风(即，误报存在阵风，具体地，基于阵风识别阈值得到的历史阵风检测结果为存在阵风，但基于历史运行数据确定实际不存在阵风)，则可增大阵风识别阈值；如果所述错误的历史阵风检测结果为不存在阵风(即，漏检出存在阵风，具体地，基于阵风识别阈值得到的历史阵风检测结果为不存在阵风，但基于历史运行数据确定实际存在阵风)，则可减小阵风识别阈值。例如，增大阵风识别阈值时可将阵风识别阈值增大a，减小阵风识别阈值时可将阵风识别阈值减小b，其中，a和b为大于0的实数。应该理解，可根据实际情况和需求，通过各种适当的方法设置a和b的值。作为示例，a和b的值可以是预设的固定值，也可以是随着历史阵风检测结果的错误情况变化而变化的值，即，可基于最近的历史阵风检测结果的错误情况而相应地调整a或b的值。
在一个示例中，由于数据波动或者其他原因可能造成误报或者漏判，因此为了防止错误调整阵风识别阈值导致后续更加严重的误报或者漏判，可以根据最近预定时间段内出现误报或者漏判的次数确定阵风识别阈值调整的幅度。具体地，可基于最近预定时间段内的阵风检测结果之中错误的历史阵风检测结果的次数，确定本次的阈值调整幅度；并基于本次的阈值调整幅度，更新阵风识别阈值。作为示例，所述错误的历史阵风检测结果的次数越多，本次的阈值调整幅度越大。例如，可以采用阶梯式调整方法，即针对不同误报或者漏判的次数设置不同的调整幅度。如果在连续多个预定时间段内出现误判或者漏判，则需要连续多次更新阵风识别阈值，直到误报或者漏判结果消失。
考虑到如果基于阵风识别阈值得到的阵风检测结果错误而漏检存在阵风，可能会严重影响风力发电机组的安全运行，而如果基于阵风识别阈值得到的阵风检测结果错误而误报存在阵风，可能会导致风力发电机组的发电量损失，因此，可令a小于b，以优先保障风力发电机组的安全运行。
作为示例，所述历史阵风检测结果为最近一次的阵风检测结果，当最近一次的阵风检测结果错误时，如果最近一次的阵风检测结果为存在阵风，则可将阵风识别阈值增大a，如果最近一次的阵风检测结果为不存在阵风，则可将阵风识别阈值减小b。
在步骤S30，通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风，即，得到本次的阵风检测结果。
作为示例，可在执行完步骤S20之后，执行步骤S30；或者，当在步骤S10确定所述历史阵风检测结果正确时，可不执行步骤S20(即，不对阵风识别阈值进行更新)，直接执行步骤S30。
在一个实施例中，步骤S10和S30的执行周期可相同，换言之，可在每次使用阵风识别阈值来检测是否存在阵风之前，均判断上一次的阵风检测结果是否错误，当上一次的阵风检测结果错误时更新阵风识别阈值，并使用更新后的阵风识别阈值来检测是否存在阵风；当上一次的阵风检测结果正确时，不对阵风识别阈值进行更新，直接使用上一次所使用的阵风识别阈值来检测是否存在阵风。
在另一个实施例中，步骤S10的执行周期可与步骤S30的执行周期不同，步骤S10的执行周期可大于步骤S30的执行周期，即，步骤S10的执行频率可小于步骤S30的执行频率，具体地，可每执行预定次数的步骤S30之后，执行一次步骤S10，即，并不需要在每次使用阵风识别阈值来检测是否存在阵风之前，均判断上一次的阵风检测结果是否错误，并当上一次的阵风检测结果错误时更新阵风识别阈值；而是每执行预定次数的步骤S30之后，判断上一次执行完步骤S10之后产生的多个历史阵风检测结果是否错误，并当所述多个历史阵风检测结果之中的至少一个错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值。
作为示例，可基于风力发电机组(例如，叶轮)当前受到的推力、塔架当前沿指定方向的速度和加速度，计算当前的阵风强度。作为示例，所述指定方向可为塔架的前后方向，例如，塔架的前后方向可为沿塔架的轴线的方向或与叶轮平面垂直的方向。例如，可将第一权重、第二权重、第三权重分别施加到所述推力、所述速度和所述加速度；对所述推力被施加第一权重的结果、所述速度被施加第二权重的结果和所述加速度被施加第三权重的结果进行求和得到阵风强度指数，并基于阵风强度指数来计算阵风强度。
作为示例，可当当前的阵风强度大于最近一次更新后的阵风识别阈值时，确定存在阵风；可当当前的阵风强度小于或等于最近一次更新后的阵风识别阈值时，确定不存在阵风。
图2示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测装置的框图。
如图2所示，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测装置包括：结果判断单元10、阈值更新单元20、检测单元30。
具体说来，结果判断单元10用于基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误。
阈值更新单元20用于当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值。
检测单元30用于通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风。
作为示例，所述历史运行数据可包括：在得到所述历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值和/或用于指示叶轮转速是否超速的超速指示信息。
作为示例，如果所述错误的历史阵风检测结果为存在阵风，则阈值更新单元20可增大阵风识别阈值；如果所述错误的历史阵风检测结果为不存在阵风，则阈值更新单元20可减小阵风识别阈值。
作为示例，阈值更新单元20可基于所述历史阵风检测结果之中错误的历史阵风检测结果的次数，确定本次的阈值调整幅度；并基于本次的阈值调整幅度，更新阵风识别阈值，其中，所述历史阵风检测结果包括最近预定时间段内的阵风检测结果。
作为示例，所述历史阵风检测结果为最近一次的阵风检测结果，其中，当最近一次的阵风检测结果错误时，如果最近一次的阵风检测结果为存在阵风，则阈值更新单元20可将阵风识别阈值增大a，如果最近一次的阵风检测结果为不存在阵风，则阈值更新单元20可将阵风识别阈值减小b，其中，a和b为大于0的实数。
作为示例，a可小于b。
作为示例，如果所述历史阵风检测结果为存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值不超过预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速未超速，则结果判断单元10可确定该历史阵风检测结果错误；如果所述历史阵风检测结果为不存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值超过所述预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速超速，则结果判断单元10可确定该历史阵风检测结果错误。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测装置所执行的具体处理已经参照图1进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的阵风检测装置中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的风力发电机组的阵风检测方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
本发明的示例性实施例提供一种控制装置，所述控制装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的风力发电机组的阵风检测方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的阵风检测方法，其特征在于，所述阵风检测方法包括：
基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误；
当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值；
通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风。
2.根据权利要求1所述的阵风检测方法，其特征在于，所述历史运行数据包括：在得到所述历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值和/或用于指示叶轮转速是否超速的超速指示信息。
3.根据权利要求1所述的阵风检测方法，其特征在于，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值的步骤包括：
如果所述错误的历史阵风检测结果为存在阵风，则增大阵风识别阈值；
如果所述错误的历史阵风检测结果为不存在阵风，则减小阵风识别阈值。
4.根据权利要求1所述的阵风检测方法，其特征在于，当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值的步骤包括：
基于所述历史阵风检测结果之中错误的历史阵风检测结果的次数，确定本次的阈值调整幅度；
基于本次的阈值调整幅度，更新阵风识别阈值，
其中，所述历史阵风检测结果包括最近预定时间段内的阵风检测结果。
5.根据权利要求3所述的阵风检测方法，其特征在于，所述历史阵风检测结果为最近一次的阵风检测结果，其中，当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值的步骤包括：
当最近一次的阵风检测结果错误时，如果最近一次的阵风检测结果为存在阵风，则将阵风识别阈值增大a，如果最近一次的阵风检测结果为不存在阵风，则将阵风识别阈值减小b，
其中，a和b为大于0的实数。
6.根据权利要求5所述的阵风检测方法，其特征在于，a小于b。
7.根据权利要求2所述的阵风检测方法，其特征在于，基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误的步骤包括：
如果所述历史阵风检测结果为存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值不超过预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速未超速，则确定该历史阵风检测结果错误；
如果所述历史阵风检测结果为不存在阵风，且在得到该历史阵风检测结果的邻近时间段内的环境风速值超过所述预设风速阈值和/或超速指示信息指示叶轮转速超速，则确定该历史阵风检测结果错误。
8.一种风力发电机组的阵风检测装置，其特征在于，所述阵风检测装置包括：
结果判断单元，基于风力发电机组的历史运行数据，确定风力发电机组的历史阵风检测结果是否错误；
阈值更新单元，当所述历史阵风检测结果错误时，基于所述错误的历史阵风检测结果更新阵风识别阈值；
检测单元，通过比较当前的阵风强度与最近一次更新后的阵风识别阈值，来检测是否存在阵风。
9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中的任意一项所述的风力发电机组的阵风检测方法。
10.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中的任意一项所述的风力发电机组的阵风检测方法。
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