CN114109744B - 一种测风系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种测风系统和方法，包括基座、外壳、测风元件和测风装置，其中基座一端为钝圆锥形结构；外壳一端为与基座一端相同形状的钝圆锥形结构，通过外壳边缘与基座固定连接；测风元件包含若干个基础测风单元，每个基础测风单元均包括电极片和支架，其中电极片包括上电极片和下电极片，上电极片一端连接于支架，另一端连接于软导线上，下电极片通过所述软导线与所述上电极片连接；在工作状态时，上电极片与下电极片构成一个电容器；支架另一端固定于所述外壳上；测风装置通过连接所述电极的导线连接于所述外壳内。能够准确测量风电机组风速，提高风电机组的运行效率。

Description

一种测风系统和方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种测风系统和方法。

背景技术

在风电机组的正常运行与评估中，机组对于风轮前端来流风速测量准确性的要求逐渐提高，其涉及到风能计算与风功率预测等多个方面。

在现阶段，单个风电机组的风速数据主要依靠安装于机舱上方的风速仪，结合风向的测量进行偏航与变桨控制。风速的准确测量是风电机组高效稳定运行的前提。但现阶段的风电机组对风速不能准确测量，导致风电机组运行效率大打折扣，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测风系统和方法，以解决风电机组风速测量不准确，运行效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测风系统，其特征在于，包括基座、外壳、测风元件和测风装置，其中：

所述基座一端为钝圆锥形结构；

所述外壳一端为与所述基座一端相同形状的钝圆锥形结构，通过所述外壳边缘与所述基座固定连接；

所述测风元件包含若干个基础测风单元，每个基础测风单元均包括电极片和支架，其中：

所述电极片包括上电极片和下电极片，所述上电极片一端连接于所述支架，另一端连接于软导线上，所述下电极片通过所述软导线与所述上电极片连接；

在工作状态时，上电极片与下电极片构成一个电容器；

所述支架另一端固定于所述外壳上；

所述测风装置通过连接所述电极的导线连接于所述外壳内。

进一步地，所述测风装置包括信号电源、和分压电阻，其中：

所述信号电源固定于所述基座内，所述信号电源一端接地，在接地端通过软导线与下电极片相连；另一端分别与分压电阻和支架端的软导线连接成一个RC串联回路。

进一步地，所述测风装置还包括整流检波器、滤波器、信号采集转换器和计算机，其中：

所述整流检波器、滤波器、信号采集转换器和计算机依次连接；

所述整流检波器的一个接口通过软导线连接于所述分压电阻的一端；

所述整流检波器的另一个接口通过软导线连接于所述分压电阻的另一端。

进一步地，所述信号电源为正弦信号电源。

进一步地，所述滤波器为低通滤波器。

进一步地，所述若干基础测风单元绕机壳钝圆锥圆心呈圆形分布。

进一步地，所述上电极片与所述下电极片之间留有预设距离。

一种测风方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在需要测风的风电机组上安装测风系统，并设置基本测风单元的结构参数；

步骤S2：调整测风系统上基本测风单元的上电极片安装角度，使得在风速相同但风向相反的两种风速下具有相同的间距变化量；

步骤S3：对基本测风单元进行单一方向进行来流响应测试，得到间距变化量与风速间对应关系；

步骤S4：将若干基本测风单元沿侧方装置外壳圆周方向均向布置，设置独立的RC串联回路，监测各个电容器端电压的正弦曲线幅值；

步骤S5：基于各电容器端电压检测正弦曲线波形幅值推算对应的电容器电极板间距，从两对相向布置的电容器分别得到各个风速分量独立产生的间距变化；

步骤S6：基于试验测试的风速与间距变化量的对应关系，推算x/y/z三个方向的风速分量；

步骤S7：基于x/y/z三个方向的风速分量，进行风速的合成，得到测量风速，并计算水平方向上的风向，得到待测风速。

进一步地，所述外壳在安装时，所述外壳钝圆锥形一端的轴线呈水平状态布置。

进一步地，待测风速通过上电极片和下电极片之间的电容C₃进行计算，上电极片和下电极片之间的电容为：

其中：

ε_r1为上下电极板间介质的相对介电常数，k为静电力常量，r为圆形电极片的半径，S为上电极片(31)和下电极片(32)的正对面积，h为上电极片与下电极片之间的距离。

相较于现有技术，本发明的优点在于：

1、通过基座与外壳一端的圆锥形的结构，和测风元件中上电极片与下电极片之间组成的电容结构，并将上电极片与下电极片组成的电容结构通过软导线与测风装置相连接来测量风速，能够准确地将风速进行测量，进而提高了风电机组的运行效率；

2、通过测风装置对上下电极片所测量的风速进行测量，并将所测量的风速通过测风装置进行分析计算，进而得出准确的风速，进一步提高了风机的运行效率；

3、通过将若干基础测风单元绕机壳钝圆锥圆心呈圆形分布的结构，能够使得待测风速更加准确地通过若干基础测风单元测量，避免了测量误差；

4、通过测风方法，能准确测量风电机组的风速大小，为风电机组的高效运行提供依据；

5、在进行外壳的在安装时，将外壳钝圆锥形一端的轴线呈水平状态布置，增加了设置于外壳上的上下电极片与风速的接触面积，使得待测风能够平行或垂直吹入上下电极片形成的电容结构中，确保了待测风速测量的准确性，为风电机组的高效运行提供了保障。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种测风系统结构示意图。

图2为图1中外壳与电极片和支架右视结构示意图。

图3为图2中单个上电极片与下电极片和支架的结构示意图。

图4为本发明一种测风系统结构电极片与支架的连接示意图。

图5为本发明一种测风系统结构8个独立的基础测风单元的电容测量电路系统图。

图6为本发明一种测风方法流程示意图。

其中：1、基座；2、外壳；3、电容器；31、上电极片；32、下电极片；33、支架；34、软导线；35、分压电阻；4、信号电源；5、整流检波器；6、滤波器；7、信号采集转换器；8、计算机。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种测风系统，包括基座1、外壳2、测风元件和测风装置，其中基座1一端为钝圆锥形结构；外壳2一端为与基座1一端相同形状的钝圆锥形结构，通过外壳2边缘与所述基座1固定连接；具体地，钝圆锥形结构即为圆锥上的顶点变为一个圆弧平面，如将圆台结构的上底面设置为圆弧面，上底面的圆弧面与圆台的侧面光滑连接形成钝圆锥形结构。可选地，外壳2也可为锥台形结构，或一端为圆弧形或锥形壳体的结构都属于本发明保护的范围。进一步地，测风元件包含若干个基础测风单元，每个基础测风单元均包括电极片和支架33，其中电极片包括上电极片31和下电极片32，上电极片31一端连接于支架33，另一端连接于软导线34上，下电极片32通过软导线34与上电极片31连接；在工作状态时，一对上电极片31与下电极片32构成一个电容器3；在测风装置中的多个测风单元相对应的上下电极片32对应组成多个电容器3。且由上电极片31和下电极片32组成的电容器3之间设置有预设距离。且若干基础测风单元绕机壳钝圆锥圆心呈圆形分布。也即若干个基础测风单元绕钝圆锥形结构圆弧中心分布于外壳2上。优选均匀分布分方式分布。支架33另一端固定于外壳2上；测风装置通过连接电极的导线连接于外壳2内。

进一步具体地，如图1所示，在风电机组的机舱上方合适位置或是其他需要测风的位置布置测风装置的基座1，基座1的迎风部位呈钝圆锥形，在基座1的前方设置锥台型的测风装置外壳2，测风装置外壳2内部为中空结构，通过其边缘与基座1紧密连接并固定。测风元件布置于测风装置外壳2的迎风端，电路系统布置于轮毂的内部，中间通过导线穿过基座1的中心连接。需注意的是，该测风装置安装在机舱或其他位置时，应保证钝圆锥形或锥台型的测风装置外壳2的轴线呈水平布置。

测风装置外壳2的迎风端可对应设计成与基座1的前端相似的钝圆锥形状，若干个基础测风单元沿周向均布于迎风端。如图3所示，以图2中单个上电极片与下电极片和支架的结构为例，一个基础测风单元包含1个上电极片31、1个下电极片32、1根支架33及1条软导线34。电极片可选用薄层的金属加工成圆形，上电极片31与基座11的中心线呈一定角度α。支架33选用弹性较好的绝缘材料做成薄棒状，其一端连接上电极片31，另一端固定于测风装置外壳2。

如图4所示，在支架33的中心贴附连接软导线34。软导线34的一端固定连接上电极片31，另一端用于连接延长导线，与连接下电极片32的导线形成该基础测风单元的导线对，用以连接测量电路。支架33的另一端在测风装置外壳2固定后，以固定点为圆心，经来流作用受力后将沿着圆弧轨迹摆动，若风速不变，上电极片31保持在平衡位置，而风速变化后，上电极片31可较快调整至新的平衡位置。调整下电极片32的位置，使上下电极片32的圆心分布于以支架33在测风装置外壳2上的固定点为圆心的同一圆弧上。

进一步具体地，测风装置包括信号电源4、分压电阻35、整流检波器5、滤波器6、信号采集转换器7和计算机8，其中信号电源固定于基座1内，信号电源4一端接地，在接地端通过软导线34与下电极片32相连；另一端分别与分压电阻35和支架33端的软导线34连接成一个RC串联回路。整流检波器5、滤波器6、信号采集转换器7和计算机8依次连接；整流检波器5、滤波器6、信号采集转换器7和计算机8通过一条软导线34连接于RC串联回路中支架33和分压电阻35之间；整流检波器5、滤波器6、信号采集转换器7和计算机8通过连接于整流检波器5上的另一条导线连接于RC串联回路中分压电阻35与信号电源4之间。

具体地，信号电源向整个测量电路提供工作电压和偏置基准电压；分压电阻35是与信号电路串联的导体电阻。当输入总电压信号电源不变时，在串联的分压电阻能起分压的作用，一部分电压将降在分压电阻上，使测量电路两端的电压减小。整流检波器5对输入信号进行全波检波整流,在输入信号的直流分量较偏置基准电压出现偏移时,保持输出电压波形的对称性。滤波器6是可以对电路中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，有效信号通过采集转化器7传给计算机8进行处理输出记录。

优选地，信号电源4为正弦信号电源。

优选地，滤波器6为低通滤波器。

实施例2：

本发明的一种测风方法,包括以下步骤：

步骤S1：在需要测风的风电机组上安装测风系统，并设置基本测风单元的结构参数；

步骤S2：调整测风系统上基本测风单元的上电极片31安装角度，使得在风速相同但风向相反的两种风速下具有相同的间距变化量；

步骤S3：对基本测风单元进行单一方向进行来流响应测试，得到间距变化量与风速间对应关系；

步骤S4：将若干基本测风单元沿侧方装置外壳2圆周方向均向布置，设置独立的RC串联回路，监测各个电容器3端电压的正弦曲线幅值；

步骤S5：基于各电容器3端电压检测正弦曲线波形幅值推算对应的电容器3电极板间距，从两对相向布置的电容器3分别得到各个风速分量独立产生的间距变化；

步骤S6：基于试验测试的风速与间距变化量的对应关系，推算x/y/z三个方向的风速分量；

步骤S7：基于x/y/z三个方向的风速分量，进行风速的合成，得到测量风速，并计算水平方向上的风向。

进一步具体地，如图2所示，在测风装置外壳2的边缘，以在外壳2上设置8个相同结构的基础测风单元为例，设置8个相同的基础测风单元，沿圆周方向均匀布置，即8个上电极片31和8个下电极片32的圆心分别位于同一圆周。

在图3中，一个基础测风单元视为一个以干空气为介质的类平行板电容器3，在优化并确定了电极片的直径等参数后，影响该电容器3电容值的变量仅为上电极片31与下电极片32的间距h。

在实验室阶段设计并优化基础测风单元的结构参数，如电极片的材料与厚度、支架33的长度、宽度与厚度等尺寸。在一定的支架33摆动范围内，可认为其弯曲幅度与垂直于电极片的风速分量呈线性关系，在不同的风速下进行测试及优化调整，使得基础测风单元有如下特性：

1)上电极片31能捕捉到风速较小幅度的变化，如0.2～0.5m/s，该风速变化下支架33的摆渡幅度变化，即Δh，可被准确捕捉；

2)如果电极片在来流作用下向内摆动，即电极片间距h变小，在风速从0提升至切出风速，如25m/s的过程中，电极片的间距h逐渐减小，但不等于0，即在切出风速下，上电极片31靠近但不与下电极片32接触。且支架33能正常恢复。

3)在超过切出风速的工况下，上电极片31贴靠于下电极片32上，对支架33等起保护作用，但风速下降至正常风速范围，即当风速在0～25m/s范围内时，支架33能正常恢复。

4)如果电极片在来流作用下往外摆动，即电极片间距h变大，支架33能抵挡比切出风速更高的风速，且能正常恢复。即通过结构参数的设置，使电极片既能较为灵敏地捕捉风速的变化，又能在较高的风速下保持自身结构的安全，且具有恢复到原有平衡位置的能力。

一个基础测风单元的上下电极板构成了一个平行板电容器3，其电容C3有：

其中：ε_r1为上下电极板间介质的相对介电常数，k为静电力常量，r为圆形电极片的半径。在本发明中，电极片间介质为干空气，如公式1所示，当基础测风单元完成设计后，其电容值仅与间距h相关。

如图1-4所示，基于8个相同的基础测风单元，搭建独立的RC串联电路。在基座1内固定以信号电源4，该电源4的一端做接地处理，如图1所示，信号电源44的接地端连接下电极片32，另一端依次连接分压电阻35和支架33端的软导线34，构建一个RC串联回路。在分压电阻35与上电极板之间设置该平行板电容器3的电压检测点，并连接至整流检波器5的输入通道，所检测的电压信号经过低通滤波器6与信号采集转化器后进入计算机8中分析并储存数据。数据通过无线传输等方式可传递至风电机组的SCADA系统。

具体地，SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统。

进一步地，通过对电路电阻阻抗、电容阻抗的计算，第三电容器3的端电压U_3c有：

其中：U_3c是第三电容器3的端电压；

h₃是第三电容器33的电极板间距

ε_r1为上下电极板间介质的相对介电常数；

k为静电力常量；

r为圆形电极片的半径

S为h为上电极片(31)与下电极片(32)之间的距离；

X_3c为第三电容器3的阻抗；

R₃为分压电阻35阻抗；

Z为信号电路的负阻抗；

w和分别为信号电源44输出电压的频率和初相位。

通过以上对第三电容器3的端电压最大幅值和端电压随着电路特性变化的实时数值的计算与推倒，并在波形图中体现为与时间相对应的值，并从波形图的变化反应风速信息的变化。如公式6所示，第三电容器3的端电压U_3c的时间发展曲线为正弦波形，结合公式4可知，本发明中，由于公式中其他数值均为定值，正弦波形的幅值变化只受第三电容器33的电极板间距h3影响，呈直接对应关系。

图5列出了测风装置外壳2上均布的4个电容器3的RC谐振电路，与图1采用相同的构建方法，并将4个相互独立的电容器3及信号电源4的检测电压信号分别经过整流检波、低通滤波、信号采集与转化等操作，传入计算机8中，用以后续的的风速与风向分析等。

结合本发明的测风装置设计，通过与无风状态下的幅值Uc0，或初始间距h0进行对比，用以判断风向并计算风速。对任何方向的单一来流，无论是平行于测风装置的主轴方向，即图1中虚线，或与该轴呈一定角度，4个电容器3都有相应的反应特性：

1)来流平行于主轴方向，则4个电容器3的表现一致，有着相同的弯曲方向，即被压缩反向，与弯曲程度，即Δh相同。

2)风向与测风装置的主轴方向呈一定角度，可将风分解为三个方向的矢量，其中：分量uz与主轴方向平行，将引起4个电容器3形成相同的电极片间距变化Δhz；由于电极片的布置设计，即4个上电极片31分别平行于x或y方向，ux与uy中仅有1项将引起电容器3额外的Δh。

以uy为例，会对相向布置的2个电容器3形成相反的摆动方向，即在上电极片31无风时的自平衡位置分别反向摆动)，而偏离平衡位置的间距变化量分别为Δhy与-aΔhy。其中，电极片朝另一个电极片摆动造成的间距变化量记为正数，远离另一个电极片摆动造成的间距变化量记为负数，由于上电极片31的布置角度α的原因，具体地，可理解为电极片与uy的夹角，该系数α可能不等于1。在优化设计与试验阶段，可通过试验调整其布置角度，使得本发明中α＝1，即相向布置的一对电容器3在同一个uy下将出现方向相反但数值相同的间距变化量Δhy。

在图5中，由于电容器31与电容器33的电极板与ux平行，即只有uz和uy将引发间距变化，如下所示：

Δh_3z+Δh_3y＝Δh₃ (公式7)

Δh_1z-Δh_1y＝Δh₁ (公式8)

上述公式中的下标代表本发明中所示的电容器3，x/y/z代表图2所示的坐标系。

单一电容器3的板间距变化Δh₃，Δh₁，Δh₂或Δh₄通过上述电容值的测量方法可直接得到数值结果的。以第三电容器3为例，有：

Δh₃＝h₀-h₃

其中，h0为上电极片31处于平衡时的电极板间距，而h3为第三电容器3在某个时刻在风速作用下的电极板间距。结合公式1与公式4可以基于测量得到的正弦曲线的幅值U_3c推导出h3。

结合公式7与公式8可知，在相同的uz作用下，Δh_3z＝Δh_1z，由于第1电容器与第3电容器3相向布置，也即第一电容与第三电容成180°布置。在相同的y方向风速作用下，Δh_3y＝Δh_1y。即：

Δh_z＝Δh_1z＝Δh_3z＝0.5×(Δh₃+Δh₁) (公式9)

Δh_y＝Δh_1y＝Δh_3y＝0.5×(Δh₃-Δh₁) (公式10)

同样地，对于x方向的来流分量ux，有：

Δh_z＝Δh_2z＝Δh_4z＝0.5×(Δh₄+Δh₂) (公式11)

Δh_y＝Δh_2y＝Δh_4y＝0.5×(Δh₄-Δh₂) (公式12)

其中Δh_z＝Δh_1z＝Δh_2z＝Δh_3z＝Δh_4z，可取公式9与公式11的平均值。

由此便得到来流风速的三个分量分别引发的间距变化Δh_x，Δh_y和Δh_z。在本发明的基础测风单元，包括电极片的尺寸与材料、支架33的材料与尺寸、支架33与测风装置外壳2的固定安装角度、电极片与支架33的角度，及测试后，可得到在x(或y)与z方向不同来流方向的不同风速下Δh与ux及uz的对应关系。

基于该对应关系，得到与Δh_x、Δh_y和Δh_z分别对应的ux、uy及uz。得到风速有：

在水平方向，即图2中的xz平面，风与机舱主轴方向，即z方向夹角α有：

进一步具体地，如图6所示，本发明的一种测风方法中用以测量风速与风向的方法如下：

S1:优化设计单个基本测风单元的结构参数，使支架33在测风范围内准确反映风速与电极片间距的变化，并能抵抗较大风速的影响，具备正常恢复至平衡位置的能力；

S2:设计并试验调整基本测风单元的上电极片31与支架33间的角度，使得该安装角度下的上电极片31在两种相反的来流，即速度相同，但风向相反情况下，上电极片31分别往平衡位置的两个方向偏移，但电极片的间距变化量相同；

S3:参考图2布置，对单一的基本测风单元进行单一方向来流的响应测试，比如对于第三电容器3，分别在z与y方向两种方向下，x方向的来流不造成电极片的位置偏移进行测试，得到单一方向的风速与电极片间距变化量之间的关系；

S4:基于图5与图2所示，在测风装置外壳22沿着周向均匀布置4个基本测风单元，并构建相互独立的RC谐振电路，监测各个电容器3端电压的正弦曲线幅值；

S5：从各个时间点提取出的波形幅值推算出对应的电容器3的电极板间距。分别从2对相对布置的电容器3可分别得到风速的z方向与另一个方向风向的分量产生的间距变化；

S6：结合实验室得到的电容器3电极板间距变化与x/y/z单一方向风速间的对应关系，基于S5中的间距变化，推算出各个方向的风速的分量；

S7：S5与S6将产生2个z方向的风速分量，二者做平均处理，得到uz，与ux与uy为风速在x、y与z方向的3个风量，进行风速与水平方向上的风向的计算。

本发明设计了一种测风装置，并通过多电容的电容值测量建立了轮毂中心来流风速与风向测量的映射关系，具有尺寸小、安装简单、响应频率高可连续测量及对测量流场几乎无干扰等优点，能够快速准确测量并计算风速与风向，测量数据可传输至SCADA系统，对传统风速仪数据进行修正校核。

进一步具体地，通过适当选择信号电源4的频率w，并对以上述方法得到的风速在一定时间内进行平均化处理，作为该时间段内可输出的平均风速，该数据可传输至风电机组的SCADA系统。

本发明设计了一种可布置于机舱上方的新型测风装置，利用风速为矢量可分解为正交坐标系下的三个风速分量的物理性质，构建了一个在正常测风范围内的线性可叠加的测风装置。在该测风装置中，基础测风单元为类平行板电容器3，其电容值变化仅取决于电极板间距，通过基础测风单元的设计及4个基础测风单元的均向布置，并设置独立的RC谐振电路，通过电容器3端电压的正弦曲线的检测与其幅值的提取，得到各电容器3的电极板间距变化；并通过相向的两个电容器3的间距变化值的数学处理，可得到风速在正交坐标系下的3个风量，用以计算风速与风向。本风速测量装置具有尺寸小、安装简单、响应频率高可连续测量及对测量流场几乎无干扰等优点，能够快速准确测量并计算风速与风向，测量数据可传输至SCADA系统，对传统风速仪数据进行修正校核。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测风系统，其特征在于，包括基座（1）、外壳（2）、测风元件和测风装置，其中：

所述基座（1）一端为钝圆锥形结构；

所述外壳（2）一端为与所述基座（1）一端相同形状的钝圆锥形结构，通过所述外壳（2）边缘与所述基座（1）固定连接；

所述测风元件设置于所述外壳上，包含若干个基础测风单元，所述若干个基础测风单元绕钝圆锥形结构圆弧中心均匀分布于外壳（2）上，每个基础测风单元均包括电极片和支架（33），其中：

所述电极片包括上电极片（31）和下电极片（32），所述上电极片（31）一端连接于所述支架（33）一端上，另一端连接于软导线（34）上，所述下电极片（32）通过所述软导线（34）与所述上电极片（31）连接；

在工作状态时，所述上电极片（31）与所述下电极片（32）构成电容器（3）；

所述支架（33）另一端固定于所述外壳（2）上；

所述测风装置通过连接所述电极片的软导线（34）连接于所述外壳（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种测风系统，其特征在于，所述测风装置包括信号电源（4）、和分压电阻（35），其中：

所述信号电源（4）固定于所述基座（1）内，所述信号电源（4）一端接地，在接地端通过软导线（34）与下电极片（32）相连；另一端分别与分压电阻（35）和支架（33）端的软导线（34）连接成一个RC串联回路。

3.根据权利要求2所述的一种测风系统，其特征在于，所述测风装置还包括整流检波器（5）、滤波器（6）、信号采集转换器（7）和计算机（8），其中：

所述整流检波器（5）、滤波器（6）、信号采集转换器（7）和计算机（8）依次连接；

所述整流检波器（5）的一个接口通过软导线（34）连接于所述分压电阻（35）的一端；

所述整流检波器（5）的另一个接口通过软导线（34）连接于所述分压电阻（35）的另一端。

4.根据权利要求2所述的一种测风系统，其特征在于，所述信号电源（4）为正弦信号电源。

5.根据权利要求3所述的一种测风系统，其特征在于，所述滤波器（6）为低通滤波器。

6.根据权利要求1所述的一种测风系统，其特征在于，所述上电极片（31）与所述下电极片（32）之间留有预设距离。

7.一种测风方法，采用如权利要求1~6任一项所述的测风系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在需要测风的风电机组上安装测风系统，并设置基础测风单元的结构参数；

步骤S2：调整测风系统上基础测风单元的上电极片（31）安装角度，使得在风速相同但风向相反的两种风速下具有相同的间距变化量；

步骤S3：对基础测风单元进行单一方向进行来流响应测试，得到间距变化量与风速间对应关系；

步骤S4：将若干基础测风单元沿侧方装置外壳（2）圆周方向均向布置，设置独立的RC串联回路，监测各个电容器（3）端电压的正弦曲线幅值；

步骤S5：基于各电容器（3）端电压检测正弦曲线波形幅值推算对应的电容器（3）电极板间距，从两对相向布置的电容器（3）分别得到各个风速分量独立产生的间距变化；

步骤S6：基于试验测试的风速与间距变化量的对应关系，推算x/y/z三个方向的风速分量；

步骤S7：基于x/y/z三个方向的风速分量，进行风速的合成，得到测量风速，并计算水平方向上的风向，得到待测风速。

8.根据权利要求7所述的一种测风方法，其特征在于，所述外壳（2）在安装时，所述外壳（2）钝圆锥形一端的轴线呈水平状态布置。

9.根据权利要求7所述的一种测风方法，其特征在于，待测风速通过上电极片（31）和下电极片（32）之间的电容进行计算，上电极片（31）和下电极片（32）之间的电容为：

其中：为上下电极板间介质的相对介电常数，k为静电力常量，r为圆形电极片的半径，S为上电极片（31）和下电极片（32）的正对面积，h为上电极片（31）与下电极片（32）之间的距离。