CN114076064A - 确定偏航0度方位角以及偏航方向的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种确定偏航0度方位角以及偏航方向的方法及装置。该确定风力发电机的偏航0度方位角的方法包括：获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；计算相应的太阳方位角；并且基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。该确定风力发电机偏航方向的方法包括：确定风力发电机的偏航0度方位角；获取风力发电机在当前时刻的偏航值；并且基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。

Description

确定偏航0度方位角以及偏航方向的方法及装置
技术领域
本公开涉及风力发电技术领域。更具体地，本公开涉及一种确定风力发电机的偏航0度方位角的方法及装置，并且涉及一种确定风力发电机偏航方向的方法及装置。
背景技术
获取风力发电机的机头指向的实际方位角，可以间接得知某时刻风的实际来向，有利于之后的故障分析和资源评估工作。某些风力发电机无法获得其机头指向的实际方位角(以正北为0度顺时针为正)，主控系统只能记录偏航角度相对于偏航0度位置的相对角度。另外，系统记录的风向也是相对于机头方向的相对角度，而非实际方位角。
目前现场工程师对风力发电机机头指向的测量大多使用指南针或带有电子罗盘的手机，均可能会受到风力发电机上的电磁干扰，造成严重测量误差。另外，现场测量若要实现机头方向方位角的持续记录也需要安装仪器，造成成本。
首先，现有手段难以准确、可靠的获取风力发电机实际偏航位置方位角。另外，持续测量记录实际偏航位置方位角的设备较昂贵，成本高。
发明内容
本公开的示例性实施例在于提供一种确定风力发电机的偏航0度方位角的方法及装置，以及一种确定风力发电机偏航方向的方法及装置，以解决现有技术难以准确、可靠的获取风力发电机实际偏航位置方位角。
根据本公开的示例性实施例，提供一种确定风力发电机的偏航0度方位角的方法，包括：获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；计算相应的太阳方位角；并且基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。
可选地，基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的步骤可包括：基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算，来计算风力发电机的偏航0度方位角。
可选地，基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算的步骤可包括：通过公式
Figure BDA0002625012510000021
Figure BDA0002625012510000022
进行取余数运算，其中，MOD为取余数运算，θsun表示任意时刻的太阳方位角，
Figure BDA0002625012510000023
表示任意时刻的太阳方位参考角，D表示任意时刻从风力发电机运行状态监控系统(SupervisoryControl And Data Acquisition，简称SCADA)系统中读取的偏航值。
可选地，获取太阳方位参考角的步骤可包括：读取设置在风力发电机机舱顶的垂杆型太阳方位计的垂杆的投影角度作为太阳方位参考角，其中，垂杆型太阳方位计包括垂杆和刻度盘。
可选地，垂杆型太阳方位计的刻度盘的平面保持水平，刻度盘的0刻度线与垂杆连线与风力发电机机舱中线方向平行，刻度盘的0刻度线朝向风力发电机机头方向。
可选地，获取相应的风力发电机偏航值的步骤可包括：根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机在所述时间的偏航值作为相应的风力发电机偏航值。
可选地，计算相应的太阳方位角的步骤可包括：根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机所处位置在所述时间的太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度；并且基于太阳方位参考角、太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度之间的正余弦计算，得到相应的太阳方位角。
可选地，获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值的步骤可包括：获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第一时间；控制风力发电机在任意方向偏航预设时间，在停止偏航并且经过预设的稳定时间之后，再次获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第二时间；N次重复所述控制风力发电机在任意方向偏航预设时间以再次获取太阳方位参考角的步骤，并且记录每次获取太阳方位参考角的获取时间，N为大于等于1的正整数；并且获取第一时间、第二时间、直至第N+2时间的风力发电机偏航值。
可选地，计算相应的太阳方位角的步骤可包括：分别计算第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位角。
可选地，基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的步骤可包括：分别基于第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位参考角、风力发电机偏航值和太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的N+2个值；并且根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角。
可选地，根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角的步骤可包括：将所述N+2个值中的按大小排列的中数作为风力发电机的偏航0度方位角。
根据本公开的示例性实施例，提供一种确定风力发电机偏航方向的方法，包括：确定风力发电机的偏航0度方位角；获取风力发电机在当前时刻的偏航值；并且基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
可选地，所述确定风力发电机偏航方向的方法还可包括：基于偏航方位角和风力发电机的机舱风向，计算风向方位角。
可选地，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角的步骤可包括：基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角进行取余数运算，来确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
可选地，确定风力发电机的偏航0度方位角的步骤可包括：通过根据上述任意一种方法确定风力发电机的偏航0度方位角。
根据本公开的示例性实施例，提供一种确定风力发电机的偏航0度方位角的装置，包括：数据获取单元，被配置为获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；相应计算单元，被配置为计算相应的太阳方位角；和0度计算单元，被配置为基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。
可选地，0度计算单元可被配置为：基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算，来计算风力发电机的偏航0度方位角。
可选地，0度计算单元可被配置为：通过公式
Figure BDA0002625012510000031
Figure BDA0002625012510000033
进行取余数运算，其中，MOD为取余数运算，θsun表示任意时刻的太阳方位角，
Figure BDA0002625012510000032
表示任意时刻的太阳方位参考角，D表示任意时刻从SCADA系统中读取的偏航值。
可选地，数据获取单元可被配置为：读取设置在风力发电机机舱顶的垂杆型太阳方位计的垂杆的投影角度作为太阳方位参考角，其中，垂杆型太阳方位计包括垂杆和刻度盘。
可选地，垂杆型太阳方位计的刻度盘的平面保持水平，刻度盘的0刻度线与垂杆连线与风力发电机机舱中线方向平行，刻度盘的0刻度线朝向风力发电机机头方向。
可选地，数据获取单元可被配置为：根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机在所述时间的偏航值作为相应的风力发电机偏航值。
可选地，相应计算单元可被配置为：根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机所处位置在所述时间的太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度；并且基于太阳方位参考角、太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度之间的正余弦计算，得到相应的太阳方位角。
可选地，数据获取单元可被配置为：获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第一时间；控制风力发电机在任意方向偏航预设时间，在停止偏航并且经过预设的稳定时间之后，再次获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第二时间；N次重复所述控制风力发电机在任意方向偏航预设时间以再次获取太阳方位参考角的步骤，并且记录每次获取太阳方位参考角的获取时间，N为大于等于1的正整数；并且获取第一时间、第二时间、直至第N+2时间的风力发电机偏航值。
可选地，相应计算单元可被配置为：分别计算第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位角。
可选地，0度计算单元可被配置为：分别基于第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位参考角、风力发电机偏航值和太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的N+2个值；并且根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角。
可选地，0度计算单元可被配置为：将所述N+2个值中的按大小排列的中数作为风力发电机的偏航0度方位角。
根据本公开的示例性实施例，提供一种确定风力发电机偏航方向的装置，包括：0度确定单元，被配置为确定风力发电机的偏航0度方位角；当前数据获取单元，被配置为获取风力发电机在当前时刻的偏航值；和偏航方向确定单元，被配置为基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
可选地，所述确定风力发电机偏航方向的装置还可包括：风向计算单元，被配置为基于偏航方位角和风力发电机的机舱风向，计算风向方位角。
可选地，偏航方向确定单元可被配置为：基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角进行取余数运算，来确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
可选地，0度确定单元可被配置为：通过根据上述任意一种方法确定风力发电机的偏航0度方位角。
根据本公开的示例性实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法、或者确定风力发电机的偏航方向的方法。
根据本公开的示例性实施例，提供一种计算装置，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，实现根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法、或者确定风力发电机的偏航方向的方法。
根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法及装置，通过首先获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值，并且计算相应的太阳方位角，然后基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角，从而基于太阳的作用找到风力发电机的偏航0度方位角的绝对方向。根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航方向的方法及装置，通过首先确定风力发电机的偏航0度方位角，并且获取风力发电机在当前时刻的偏航值，然后基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角，从而基于太阳的作用找到风力发电机的偏航0度方位角的绝对方向，并且基于风力发电机的偏航0度方位角的绝对方向来纠正风力发电机的偏航方位角。
将在接下来的描述中部分阐述本公开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，或者可以经过本公开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，本公开的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示出与风力发电机的偏航相关的角度。
图2示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法的流程图。
图3示出根据本公开的示例性实施例的垂杆型太阳方位计的示意图。
图4示出获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值的示例流程。
图5示出计算风力发电机的偏航0度方位角的示例流程。
图6示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机偏航方向的方法的流程图。
图7示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的装置的框图。
图8示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机偏航方向的装置的框图。
图9示出根据本公开的示例性实施例的计算装置的示意图。
具体实施方式
现将详细参照本公开的示例性实施例，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，以便解释本公开。
图1示出与风力发电机的偏航相关的角度。
在图1中，θzero表示偏航0度方位角(正北为0)，θyaw表示机头指向方位角(正北为0)，θsun表示太阳方位角(正北为0，根据测量时刻及经纬度计算)，
Figure BDA0002625012510000061
表示太阳影子刻度
Figure BDA0002625012510000062
(机头方向为0，测量得到)，θinflow表示风向方位角(正北为0)。
此外，在本公开的示例性实施例中，SCADA是指风力发电机运行状态监控系统(Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA)。D是指SCADA系统记录的偏航值D(左+右-，SCADA记录得到)。V是指SCADA系统记录的机舱风向。
图2示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法的流程图。
参照图2，在步骤S201，获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值。
在本公开的示例性实施例中，在获取太阳方位参考角时，可读取设置在风力发电机机舱顶的垂杆型太阳方位计的垂杆的投影角度作为太阳方位参考角，其中，垂杆型太阳方位计包括垂杆和刻度盘。在本公开的示例性实施例中，垂杆型太阳方位计的刻度盘的平面保持水平，刻度盘的0刻度线与垂杆连线与风力发电机机舱中线方向平行，刻度盘的0刻度线朝向风力发电机机头方向。在本公开的示例性实施例中，还可使用遮光板、偏振光、CMOS等来获取太阳方位参考角，本公开对此不进行限制。
图3示出根据本公开的示例性实施例的垂杆型太阳方位计的示意图。如图3所示，垂杆型太阳方位计包括垂杆(如图3中的2所示)和刻度盘(如图3中的4所示)。在图3中，垂杆垂直于刻度盘平面。刻度盘为例如，但不限于正圆形，边缘标示等间隔0-360°刻度示数，其中，刻度盘的0°处可用例如三角形等着重表示，如图3中的6所示。垂杆的作用是在阳光下形成投影(如图3中的3所示)，刻度盘的作用是读取角度。
在本公开的示例性实施例中，在获取相应的风力发电机偏航值时，可根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机在所述时间的偏航值作为相应的风力发电机偏航值。
在本公开的示例性实施例中，在获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值时，可首先获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第一时间，控制风力发电机在任意方向偏航预设时间，在停止偏航并且经过预设的稳定时间之后，再次获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第二时间，然后N次重复所述控制风力发电机在任意方向偏航预设时间以再次获取太阳方位参考角的步骤，并且记录每次获取的太阳方位参考角(共N个)以及每次获取太阳方位参考角的获取时间，N为大于等于1的正整数，之后获取第一时间、第二时间、直至第N+2时间的风力发电机偏航值。在本公开的示例性实施例中，SCADA系统中记录的偏航值可以是相对于风力发电机吊装时的随意设置的偏航0度的。
图4示出获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值的示例流程。
在操作401中，在例如，但不限于晴朗天气条件下，将根据本公开的示例性实施例的垂杆型太阳方位计置于风力发电机机舱顶，并使刻度盘平面保持水平。
在操作402中，将垂杆型太阳方位计的0刻度线与垂杆连线与风力发电机机舱中线方向平行，0刻度朝向机头方向。
在操作403中，记录垂杆在刻度盘上投影读数
Figure BDA0002625012510000084
并记录此刻时刻t1。
在操作404中，控制风力发电机在任意方向偏航5-10秒，停止1分钟，再次记录垂杆投影读数
Figure BDA0002625012510000085
以及时刻t2。
在操作405中，重复操作404中的操作，再次记录垂杆投影读数
Figure BDA0002625012510000086
以及时刻t3。
在操作406中，读取风力发电机SCADA系统中t1、t2、t3时刻偏航值D1、D2、D3。
在本公开的示例性实施例中，可通过人工读取或者自动读取的方式读取太阳投影角度，本公开对此不进行限制。
在步骤S202，计算相应的太阳方位角。
在本公开的示例性实施例中，在计算相应的太阳方位角时，可首先根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机所处位置在所述时间的太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度，然后基于太阳方位参考角、太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度之间的正余弦计算，得到相应的太阳方位角。
在本公开的示例性实施例中，如果获取N+2个太阳方位参考角，则在计算相应的太阳方位角时，可分别计算第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位角。
在步骤S203，基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，在基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角时，可基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算，来计算风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，在基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算时，可通过公式
Figure BDA0002625012510000081
Figure BDA0002625012510000082
进行取余数运算，这里，MOD为取余数运算，θsun表示任意时刻的太阳方位角，
Figure BDA0002625012510000083
表示任意时刻的太阳方位参考角，D表示任意时刻从SCADA系统中读取的偏航值。
在本公开的示例性实施例中，在基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角时，可首先分别基于第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位参考角、风力发电机偏航值和太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的多个值，然后根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，在根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角时，可将所述N+2个值中的按大小排列的中数作为风力发电机的偏航0度方位角。
图5示出计算风力发电机的偏航0度方位角的示例流程。
在操作501中，通过天文学公式
Figure BDA0002625012510000091
Figure BDA0002625012510000092
计算风力发电机在t1、t2、t3时刻的太阳方位角θsun1、θsun2、θsun3，其中，Hs表示太阳高度角，
Figure BDA0002625012510000093
表示地理纬度，δ表示太阳赤纬。
在操作502中，通过公式
Figure BDA0002625012510000094
计算t1、t2、t3时刻偏航0度方位角θzero1、θzero2、θzero3，其中，MOD为取余数运算，θsun表示任意时刻的太阳方位角，
Figure BDA0002625012510000095
表示任意时刻的太阳方位参考角，D表示任意时刻从SCADA系统中读取的偏航值；
在操作503中，为避免同样代表正北方向的0°和360°计算算术平均数后却得到代表正南方向的180°的不合理现象，取步骤2计算得到的3个偏航0度方位角值的中数作为当前观测风力发电机的偏航0度方位角θzero。
具体来说，太阳赤纬δ的计算公式如下：
δ(deg)＝0.006918–0.399912cos(b)+0.070257sin(b)–0.006758cos(2b)+0.000907sin(2b)–0.002697cos(3b)+0.00148sin(3b)
其中，b＝2π(N–1)/365，N是每年从1月1日起，距离计算日的天数；deg表示角度度数。
太阳高度角计算公式如下：
Figure BDA0002625012510000096
其中，t表示时角，由真太阳时计算，真太阳时由当地经纬度坐标以及GPS授予的标准时间来计算得到。t＝(真太阳时–12)×15°。
图6示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机偏航方向的方法的流程图。
参照图6，在步骤S601，确定风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，可通过任意可用的方法(可包括但不限于本公开中的方法)来确定风力发电机的偏航0度方位角。
例如，在确定风力发电机的偏航0度方位角时，可首先获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值，然后基于太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值计算风力发电机的偏航0度方位角。
在步骤S602，获取风力发电机在当前时刻的偏航值。
在步骤S603，基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
在本公开的示例性实施例中，在确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角时，可基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角进行取余数运算，来确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
具体来说，在获得该风力发电机偏航0度方位角θzero后，可通过公式θyaw＝MOD(θzero–D,360)，计算任意时刻的偏航方位角，即风力发电机机头指向的方位角。这里，D表示任意时刻SCADA系统中记录的偏航值。
在本公开的示例性实施例中，在确定了风力发电机在当前时刻的偏航方位角之后，还可基于偏航方位角和风力发电机的机舱风向，计算风向方位角。
具体来说，在获得该风力发电机风力发电机机头指向的方位角后，还可通过公式θinflow＝θyaw+V-180°，计算任意时刻风向方位角。这里，V表示任意时刻SCADA系统中记录的机舱风向。
假设风力发电机A发生轴承断裂事故，经判断，可能时由于复杂地形引起的瞬时大风，然而，SCADA记录的风向由于时相对机舱的相对角度，并不能够指示哪个方向出现大风的情况更多，也就无法得知到底是周围何种地形会造成瞬间大风和轴承断裂事故。使用本公开的示例性实施例后，通过太阳方位角可以将SCADA记录的风向纠正为绝对方向，进而就确定了发生瞬间大风时，风是从哪个方向来的。确定SCADA记录中的相应的绝对风向是对风力发电机环境风险评估的关键一步，解决这一步后有望发现环境造成风力发电机失效的规律，从而挽救每年上亿的损失。
以上已经结合图1至图6对根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法和确定风力发电机偏航方向的方法进行了描述。在下文中，将参照图7和图8对根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的装置及其单元、确定风力发电机偏航方向的装置及其单元进行描述。
图7示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的装置的框图。
参照图7，确定风力发电机的偏航0度方位角的装置包括数据获取单元71、相应计算单元72和0度计算单元73。
数据获取单元71被配置为获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值。
在本公开的示例性实施例中，数据获取单元71可被配置为：读取设置在风力发电机机舱顶的垂杆型太阳方位计的垂杆的投影角度作为太阳方位参考角，其中，垂杆型太阳方位计包括垂杆和刻度盘。
在本公开的示例性实施例中，垂杆型太阳方位计的刻度盘的平面保持水平，刻度盘的0刻度线与垂杆连线与风力发电机机舱中线方向平行，刻度盘的0刻度线朝向风力发电机机头方向。
在本公开的示例性实施例中，数据获取单元71可被配置为：获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第一时间；控制风力发电机在任意方向偏航预设时间，在停止偏航并且经过预设的稳定时间之后，再次获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第二时间；N次重复所述控制风力发电机在任意方向偏航预设时间以再次获取太阳方位参考角的步骤，并且记录每次获取太阳方位参考角的获取时间，N为大于等于1的正整数；并且获取第一时间、第二时间、直至第N+2时间的风力发电机偏航值。
在本公开的示例性实施例中，数据获取单元71可被配置为：根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机在所述时间的偏航值作为相应的风力发电机偏航值。
相应计算单元72被配置为计算相应的太阳方位角。
在本公开的示例性实施例中，相应计算单元72可被配置为：根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机所处位置在所述时间的太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度；并且基于太阳方位参考角、太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度之间的正余弦计算，得到相应的太阳方位角。
在本公开的示例性实施例中，相应计算单元72可被配置为：分别计算第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位角。
0度计算单元73被配置为基于太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值计算风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，0度计算单元72可被配置为：基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算，来计算风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，0度计算单元72可被配置为：通过公式
Figure BDA0002625012510000121
Figure BDA0002625012510000122
进行取余数运算，其中，MOD为取余数运算，θsun表示任意时刻的太阳方位角，
Figure BDA0002625012510000123
表示任意时刻的太阳方位参考角，D表示任意时刻从SCADA系统中读取的偏航值。
在本公开的示例性实施例中，0度计算单元72可被配置为：分别基于第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位参考角、风力发电机偏航值和太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的N+2个值；并且根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，0度计算单元72可被配置为：将所述N+2个值中的按大小排列的中数作为风力发电机的偏航0度方位角。
图8示出根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机偏航方向的装置的框图。
参照图8，确定风力发电机偏航方向的装置包括0度确定单元81、当前数据获取单元82和偏航方向确定单元83。
0度确定单元81被配置为确定风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，0度确定单元81可被配置为：获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；并且基于太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值计算风力发电机的偏航0度方位角。
当前数据获取单元82被配置为获取风力发电机在当前时刻的偏航值。
偏航方向确定单元83被配置为基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
在本公开的示例性实施例中，偏航方向确定单元83可被配置为：基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角进行取余数运算，来确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
在本公开的示例性实施例中，确定风力发电机偏航方向的装置还可包括风向计算单元(未示出)，被配置为基于偏航方位角和风力发电机的机舱风向，计算风向方位角。
此外，根据本公开的示例性实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法以及确定风力发电机的偏航方向的方法。
在本公开的示例性实施例中，所述计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当所述计算机程序被执行时可实现以下步骤：获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；计算相应的太阳方位角；并且基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，所述计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当所述计算机程序被执行时可实现以下步骤：确定风力发电机的偏航0度方位角；获取风力发电机在当前时刻的偏航值；并且基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序的有形介质，该计算机程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以包含在任意装置中；也可以单独存在，而未装配入该装置中。
以上已经结合图7和图8对根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的装置和确定风力发电机的偏航方向的装置进行了描述。接下来，结合图9对根据本公开的示例性实施例的计算装置进行描述。
图9示出根据本公开的示例性实施例的计算装置的示意图。
参照图9，根据本公开的示例性实施例的计算装置9，包括存储器91和处理器92，所述存储器91上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器92执行时，实现根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法以及确定风力发电机的偏航方向的方法。
在本公开的示例性实施例中，当所述计算机程序被处理器92执行时，可实现以下步骤：获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；计算相应的太阳方位角；并且基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。
在本公开的示例性实施例中，当所述计算机程序被处理器92执行时，可实现以下步骤：确定风力发电机的偏航0度方位角；获取风力发电机在当前时刻的偏航值；并且基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
图9示出的计算装置仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
以上已参照图1至图9描述了根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法及装置、以及确定风力发电机的偏航方向的方法及装置。然而，应该理解的是：图7和图8中所示的确定风力发电机的偏航0度方位角的装置及其单元、以及确定风力发电机的偏航方向的装置及其单元可分别被配置为执行特定功能的软件、硬件、固件或上述项的任意组合，图9中所示的计算装置并不限于包括以上示出的组件，而是可根据需要增加或删除一些组件，并且以上组件也可被组合。
根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航0度方位角的方法及装置，通过首先获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值，并且计算相应的太阳方位角，然后基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角，从而基于太阳的作用找到风力发电机的偏航0度方位角的绝对方向。根据本公开的示例性实施例的确定风力发电机的偏航方向的方法及装置，通过首先确定风力发电机的偏航0度方位角，并且获取风力发电机在当前时刻的偏航值，然后基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角，从而基于太阳的作用找到风力发电机的偏航0度方位角的绝对方向，并且基于风力发电机的偏航0度方位角的绝对方向来纠正风力发电机的偏航方位角。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本公开，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (19)

1.一种确定风力发电机的偏航0度方位角的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；
计算相应的太阳方位角；并且
基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的步骤包括：
基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算，来计算风力发电机的偏航0度方位角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于太阳方位角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角进行取余数运算的步骤包括：
通过公式
Figure FDA0002625012500000011
进行取余数运算，其中，MOD为取余数运算，θsun表示任意时刻的太阳方位角，
Figure FDA0002625012500000012
表示任意时刻的太阳方位参考角，D表示任意时刻从风力发电机运行状态监控系统中读取的偏航值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取太阳方位参考角的步骤包括：
读取设置在风力发电机机舱顶的垂杆型太阳方位计的垂杆的投影角度作为太阳方位参考角，其中，垂杆型太阳方位计包括垂杆和刻度盘。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，垂杆型太阳方位计的刻度盘的平面保持水平，刻度盘的0刻度线与垂杆连线与风力发电机机舱中线方向平行，刻度盘的0刻度线朝向风力发电机机头方向。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取相应的风力发电机偏航值的步骤包括：
根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机在所述时间的偏航值作为相应的风力发电机偏航值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算相应的太阳方位角的步骤包括：
根据获取太阳方位参考角的时间，获取风力发电机所处位置在所述时间的太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度；并且
基于太阳方位参考角、太阳赤纬、太阳高度角和地理纬度之间的正余弦计算，得到相应的太阳方位角。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值的步骤包括：
获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第一时间；
控制风力发电机在任意方向偏航预设时间，在停止偏航并且经过预设的稳定时间之后，再次获取太阳方位参考角，并且将获取时间记录为第二时间；
N次重复所述控制风力发电机在任意方向偏航预设时间以再次获取太阳方位参考角的步骤，并且记录每次获取太阳方位参考角的获取时间，N为大于等于1的正整数；并且
获取第一时间、第二时间、直至第N+2时间的风力发电机偏航值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，计算相应的太阳方位角的步骤包括：
分别计算第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位角。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于太阳方位参考角、相应的风力发电机偏航值和相应的太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的步骤包括：
分别基于第一时间、第二时间、直至第N+2时间的太阳方位参考角、风力发电机偏航值和太阳方位角计算风力发电机的偏航0度方位角的N+2个值；并且
根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据预定规则选择所述N+2个值中的一个值作为风力发电机的偏航0度方位角的步骤包括：
将所述N+2个值中的按大小排列的中数作为风力发电机的偏航0度方位角。
12.一种确定风力发电机偏航方向的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定风力发电机的偏航0度方位角；
获取风力发电机在当前时刻的偏航值；并且
基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于偏航方位角和风力发电机的机舱风向，计算风向方位角。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角的步骤包括：
基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角进行取余数运算，来确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定风力发电机的偏航0度方位角的步骤包括：
通过根据权利要求1-11中的任意一项所述的方法确定风力发电机的偏航0度方位角。
16.一种确定风力发电机的偏航0度方位角的装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取单元，被配置为获取太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值；
相应计算单元，被配置为计算相应的太阳方位角；和
0度计算单元，被配置为基于太阳方位参考角和相应的风力发电机偏航值计算风力发电机的偏航0度方位角。
17.一种确定风力发电机偏航方向的装置，其特征在于，所述装置包括：
0度确定单元，被配置为确定风力发电机的偏航0度方位角；
当前数据获取单元，被配置为获取风力发电机在当前时刻的偏航值；和
偏航方向确定单元，被配置为基于当前时刻的偏航值和风力发电机的偏航0度方位角，确定风力发电机在当前时刻的偏航方位角。
18.一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，实现权利要求1至15中任一项所述的方法。
19.一种计算装置，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，实现权利要求1至15中任一项所述的方法。
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