CN114413876A - 一种风机机舱物理位置测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风机机舱物理位置测量方法及装置，其中，风机机舱物理位置测量方法包括以下步骤：根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度；基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱主轴轴线与物理北的偏差角度，即为机舱物理位置。测量过程简单精度高，能够满足大功率以及海上机组使用要求。能够实现风机主风向的优化，风场风玫瑰图优化，有助于风电机组尾流控制的实现，从而能够确定机组主风向，减少风电场的尾流影响，提高机组发电量，保护机组安全。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，具体为一种风机机舱物理位置测量方法及装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
风力发电机组的机舱物理位置检测对风电机组的机舱对风、降低风场尾流影响至关重要，当机舱位置不准确时，会导致风机不能准确对风，进而影响机组发电量和机组功率曲线。同时机舱物理位置针对尾流控制技术至关重要。当机舱物理位置准确定位后可有效增强风机的对风准确性及降低风机尾流对整个风场发电量的影响。
现有的风力发电机组针对机舱物理位置定位缺乏有效方式，现有的方式多采用指南针，一方面在机舱内存在大量运行的机械部件及电气部件，产生的电磁干扰会影响指南针的准确性；另一方面，风电机组地处野外，环境差，并且会受到地磁影响，影响指南针测量的精度。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种风机机舱物理位置测量方法，利用设置在风机机舱轴线位置或与风机主轴轴线平行的位置的光纤陀螺仪，根据光纤陀螺仪寻找到的当前风机所在地物理北方向的位置，确定当前风机机舱位置与物理北的偏差角度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种风机机舱物理位置测量方法，包括以下步骤：
根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度；
基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱主轴轴线与物理北的偏差角度，即为机舱物理位置。
本发明的第二个方面提供一种风机机舱物理位置测量装置，包括光纤陀螺仪，光纤陀螺仪设置在风机机舱的主轴轴线或与主轴轴线平行的位置上。
光纤陀螺仪根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度，并基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱主轴轴线与物理北的偏差角度，即为机舱物理位置。
设置机组正北向为0度，以机舱顺缆时的轴线为基准线，正北向0度沿顺时针方向指向基准线的角度为所需的偏差角度。
本发明的第三个方面提供一种风力发电机组，包括机舱，机舱内设有上述测量装置。
机舱的主轴轴线或与主轴轴线平行的位置上设有上述测量装置。
机舱的主轴为风力发电机组桨叶的旋转轴。
桨叶通过主轴与机舱转动连接.
桨叶在风力作用下沿主轴轴线方向旋转。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
测量过程简单精度高，能够满足大功率以及海上机组使用要求。能够实现风机主风向的优化，风场风玫瑰图优化，有助于风电机组尾流控制的实现，从而能够确定机组主风向，减少风电场的尾流影响，提高机组发电量，保护机组安全。
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。
图1是本发明一个或多个实施例提供的光纤陀螺仪安装位置示意图；
图2是本发明一个或多个实施例提供的测量机舱物理位置与物理北偏差示意图；
图中：1、风机机舱，2、机舱轴线，3、光纤陀螺仪及定位天线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
机舱物理位置，指风力发电机组机舱轴线相对于正北方向存在的夹角，风电机组的机舱需要根据实际的风向调整该夹角的大小，确保桨叶能够发挥尽可能大的发电功率。
风玫瑰图，根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值，按一定比例绘制的图形，一般多用八个或十六个罗盘方位表示。
正如背景技术中所描述的，现有的风力发电机组针对机舱物理位置定位缺乏有效方式，现有的方式多采用指南针，一方面在机舱内存在大量运行的机械部件及电气部件，产生的电磁干扰会影响指南针的准确性；另一方面，风电机组地处野外，环境差，并且会受到地磁影响，影响指南针测量的精度。
因此，以下实施例给出了一种风机机舱物理位置测量方法，利用设置在风机机舱轴线位置或与风机主轴轴线平行的位置的光纤陀螺仪，根据光纤陀螺仪寻找到的当前风机所在地物理北方向的位置，确定当前风机机舱位置与物理北的偏差角度α。
实施例一：
一种风机机舱物理位置测量方法，包括以下步骤：
根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度；
基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱轴线与物理北的偏差角度α，即为机舱物理位置。
上述过程简单、测量精度高，能够满足大功率以及海上机组使用要求。能够实现风机主风向的优化，风场风玫瑰图优化，有助于风电机组尾流控制的实现，从而能够确定机组主风向，减少风电场的尾流影响，提高机组发电量，保护机组安全。
将偏差角度α值叠加入风机历史风向数据中，优化风机的历史风向，确定风机的主风向，优化风玫瑰图。
将偏差角α值叠加入风机实时风向中，精准检测风机实时风向。当风机偏航对风时，可通过尾流控制策略调整风场主风向前端风机的叶片角度，减少前端风机对后面风机的尾流影响。提升风场后端风机的发电量，进而提升整个风场发电量。
实施例二：
如图1-2所示，基于实施例一的方法，给出一种风机机舱物理位置测量装置，包括光纤陀螺仪，光纤陀螺仪设置在风机机舱的主轴轴线上，或设置在与风机主轴轴线平行的位置上。
风机机舱的主轴轴线，指风机桨叶的旋转轴轴线。
光纤陀螺仪根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度，并基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱轴线与物理北的偏差角度α，即为机舱物理位置。
关于经纬度，风机的地理经纬度是光纤陀螺仪的必备参数，光纤陀螺仪依靠该经纬度值确定机组所在位置的物理北位置。
根据光纤陀螺仪寻找到的物理北方向位置，确定当前风机机舱物理位置与物理北的偏差角度α。
根据风机机舱位置与物理北的偏差角度α，将偏差角度α值叠加入风机历史风向数据中，优化风机的历史风向，确定风机的主风向，优化风玫瑰图。
根据风机机舱位置与物理北的偏差角度α，将偏差角α值叠加入风机实时风向中，精准检测风机实时风向。当风机偏航对风时，可通过尾流控制策略调整风场主风向前端风机的叶片角度，减少前端风机对后面风机的尾流影响。提升风场后端风机的发电量，进而提升整个风场发电量。
本实施例中，光纤陀螺仪及定位天线3设置在风机机舱1主机架内部与机舱轴线2重合的位置。设置好位置后，光纤陀螺仪检测物理北的位置，并通过定位天线测量风机的经纬度信息，当测量出实际地理北位置后，跟机舱物理位置信息做对比，计算出位置偏差。
为实现测量角度的校验，可以设置多个光纤陀螺仪，可以在机舱内至少两个与机舱轴线平行或重合的位置检测，每个光纤陀螺仪测量的角度偏差分别做对比。
可选的，可以对应机舱不同位置设置光纤陀螺仪测量物理北，可以设置多个光纤陀螺仪可以实现测量角度的相互校验，提高测量准确度。
关于角度α，角度α存在方向，如图2所示，默认机组为正北向0度，以机舱顺缆时的轴线为基准线，机舱内的光纤陀螺仪安装在该基准线或与该基准线平行的位置上，正北向0度沿顺时针方向指向基准线(即光纤陀螺仪安装轴线)的角度为α。
上述装置结构简单、测量精度高，能够满足大功率以及海上机组使用要求。能够实现风机主风向的优化，风场风玫瑰图优化，有助于风电机组尾流控制的实现，从而能够确定机组主风向，减少风电场的尾流影响，提高机组发电量，保护机组安全。
将偏差角度α值叠加入风机历史风向数据中，优化风机的历史风向，确定风机的主风向，优化风玫瑰图。
将偏差角α值叠加入风机实时风向中，精准检测风机实时风向。当风机偏航对风时，可通过尾流控制策略调整风场主风向前端风机的叶片角度，减少前端风机对后面风机的尾流影响。提升风场后端风机的发电量，进而提升整个风场发电量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种风机机舱物理位置测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度；
基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱主轴轴线与物理北的偏差角度，即为机舱物理位置。
2.基于权利要求1所述方法实现风机机舱物理位置测量的装置，包括光纤陀螺仪，光纤陀螺仪设置在风机机舱的主轴轴线或与主轴轴线平行的位置上。
3.如权利要求2所述的一种风机机舱物理位置测量装置，其特征在于：所述光纤陀螺仪根据风机地理位置获取风机所在地的经纬度。
4.如权利要求3所述的一种风机机舱物理位置测量装置，其特征在于：所述光纤陀螺仪基于经纬度，获得风机所在地物理北方向的位置，得到当前风机机舱主轴轴线与物理北的偏差角度，即为机舱物理位置。
5.如权利要求4所述的一种风机机舱物理位置测量装置，其特征在于：所述偏差角度为，设置机组正北向为0度，以机舱顺缆时的轴线为基准线，正北向0度沿顺时针方向指向基准线的角度为所需的偏差角度。
6.一种风力发电机组，包括机舱，机舱内安装了如权利要求2-5任一项所述的测量装置。
7.如权利要求6所述的一种风力发电机组，其特征在于：所述测量装置设置在机舱的主轴轴线或与主轴轴线平行的位置上。
8.如权利要求7所述的一种风力发电机组，其特征在于：所述机舱的主轴为风力发电机组桨叶的旋转轴。
9.如权利要求8所述的一种风力发电机组，其特征在于：所述桨叶通过主轴与机舱转动连接。
10.如权利要求9所述的一种风力发电机组，其特征在于：所述桨叶在风力作用下沿主轴轴线方向旋转。
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