CN116032016B - 智慧风电场运行状态在线监测预警系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智慧风电场运行状态在线监测预警系统及预警方法，包括数据采集模块、数据处理模块、第一分析模块、预警模块、第二分析模块、风电场调节模块、判断模块；数据采集模块，用于采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块。本发明在发现模拟时的数据发生偏差但是偏差的数值较小时，通过风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，通过风电场调节模块对偏差的数据智能化调节，使风电场模拟数据达到标准，再通过风电场调节模块继续控制风电场的运行，如此可有效地防止模拟的数据发生微小的偏差时对风电场模拟做出失败的提示，可有效地降低风电场模拟失败的次数，进而提高风电场模拟的效率。

Description

智慧风电场运行状态在线监测预警系统及预警方法

技术领域

本发明涉及智慧风电场技术领域，具体涉及智慧风电场运行状态在线监测预警系统及预警方法。

背景技术

智慧风电场，即对一些复杂地形进行智能化模拟的风电场；

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原，是连接我国内陆以及亚洲多国的战略要地。在19世纪前，对国家边境的认识较为模糊，中印边界问题便是历史遗留的边境问题之一，从而对青藏高原地区的物资和装备运输的建设便具有重要的战略意义。大气风电场对航空安全和空投伞降具有重要的影响，是制约航空安全的主要因素之一。因此对青藏高原的风电场进行模拟，具体了解风电场对航空安全和空投伞降的影响显得格外重要。

现有技术存在以下不足：现有技术的智慧风电场在模拟时，大多配备预警系统来对风电场模拟的状态进行实时监测与预警，在监测过程中，当监测的数据不在误差允许的范围内发生微小的偏差时，此时预警设备立马发出预警提示，提示模拟失败，需要再次进行风电场模拟，此过程会导致风电场模拟成功的效率大大降低，大大增加风电场的模拟成本。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供智慧风电场运行状态在线监测预警系统及预警方法，以解决上述背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智慧风电场运行状态在线监测预警系统，包括数据采集模块、数据处理模块、第一分析模块、预警模块、第二分析模块、风电场调节模块、判断模块；

数据采集模块，用于采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块；

数据处理模块，对数据采集模块采集的信息进行综合处理，并将处理后的数据传递至第一分析模块；

第一分析模块，对数据处理模块处理后的信息进行分析，并将分析后的数据传递至预警模块；

预警模块，对第一分析模块分析后的数据进行预警，并将预警模块发出的“监测误差较大”的提示传递至第二分析模块；

当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，判断模块对数据采集模块采集的信息进行判断，通过风电场调节模块对偏差的信息智能化调节。

优选的，数据采集模块采集模拟风电场内的网格失真率信息、网格质量指数信息、数值稳定性指数信息、以及计算资源指数信息，并将采集的网格失真率、网格质量指数、数值稳定性指数、以及计算资源指数分别标定为

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优选的，数据处理模块对来自数据采集模块的网格失真率信息

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均大于0，权重因子系数用于均衡各项数据在公式计算中的占比权重，从而促进计算结果的准确性，其次，/>

为在风电场模拟过程中，T时刻计算资源的参与量，

为相同时刻所需的标准计算资源的参与量。

优选的，数据处理模块将处理得到的信息传递至第一分析模块，第一分析模块将T时刻计算得出的运行系数

与预设的运行系数TTY1、以及TTY2进行比对，其中TTY1小于TTY2；若是/>

大于等于TTY2，表明模拟风电场的运行系数高、运行较稳定、且计算的速率较快；若是/>

小于TTY2、并且大于TTY1，表明模拟风电场的运行系数相比于预设的运行系数TTY2较低、运行状态稳定性较差、但是计算的速率较快；

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小于等于TTY1，表明模拟风电场的运行系数很低、运行稳定性较差、且计算的速率较慢。

优选的，当预警模块接收到模拟风电场的运行系数高、运行较稳定、且计算的速率较快时的信号时，不发出预警；当预警模块接收到模拟风电场的运行系数较低、运行状态稳定性较差、但是计算的速率较快的信号时，预警模块发出“监测误差较大”的提示，此时预警模块将信息传递至第二分析模块；当预警模块接收到模拟风电场的模拟风电场的运行系数很低、运行稳定性较差、且计算的速率较慢的信号时，预警模块发出“监测不合格”的提示。

优选的，当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，第二分析模块将信号传递至风电场调节模块，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，同时，第二分析模块将信息传递至判断模块，通过判断模块对数据采集模块采集的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行偏差判断，当判断模块发现数据采集模块采集的网格失真率信息、以及网格质量指数信息，将对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息传递至风电场调节模块，通过风电场调节模块对对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行短暂的智能化调节，当网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息达到模拟的标准后，判断模块将信号再次传递至风电场调节模块，通过风电场调节模块继续控制风电场的运行。

智慧风电场运行状态在线监测预警系统的预警方法，包括以下步骤，

S1：数据采集模块采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块；

S2：数据处理模块对数据采集模块采集的信息进行后的理，并将处理的后的数据传递至第一分析模块；

S3：第一分析模块对数据处理模块处理后的信息进行分析，并将分析后的数据传递至预警模块；

S4：预警模块对第一分析模块分析后的数据进行预警，并将预警模块发出的“监测误差较大”的提示传递至第二分析模块；

S5：当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，判断模块对数据采集模块采集的信息进行判断，通过风电场调节模块对偏差的信息智能化调节。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

本发明通过对网格失真率信息、网格质量指数信息、数值稳定性指数信息、以及计算资源指数信息进行综合分析监测，相比于现有技术的单一分析预警的方式，可大大降低预警系统的运行负荷；

本发明在发现模拟时的数据发生偏差但是偏差的数值较小时，通过风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，通过判断模块对数据采集模块采集的数据进行偏差判断，通过风电场调节模块对偏差的数据智能化调节，使风电场模拟数据达到标准，再通过风电场调节模块继续控制风电场的运行，如此可有效地防止模拟的数据发生微小的偏差时对风电场模拟做出失败的提示，可有效地降低风电场模拟失败的次数，进而提高风电场模拟的效率；

当模拟时的数据发生偏差但是偏差的数值较小时，在此过程下模拟计算的速率较高，可保证高效的计算，有效地防止模拟速度缓慢导致模拟失败。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统模块示意图。

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

本发明提供了如图1与图2所示的智慧风电场运行状态在线监测预警系统，包括数据采集模块、数据处理模块、第一分析模块、预警模块、第二分析模块、风电场调节模块、判断模块；

数据采集模块，用于采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块；

数据处理模块，对数据采集模块采集的信息进行后的理，并将处理的后的数据传递至第一分析模块；

第一分析模块，对数据处理模块处理后的信息进行分析，并将分析后的数据传递至预警模块；

预警模块，对第一分析模块分析后的数据进行预警，并将预警模块发出的“监测误差较大”的提示传递至第二分析模块；

当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，判断模块对数据采集模块采集的信息进行判断，通过风电场调节模块对偏差的信息智能化调节；数据采集模块采集模拟风电场内的网格失真率信息、网格质量指数信息、数值稳定性指数信息、以及计算资源指数信息，并将采集的网格失真率、网格质量指数、数值稳定性指数、以及计算资源指数分别标定为

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传递至数据处理模块；需要指出的是，在模拟过程中，由于地形复杂多变，可能会出现网格失真的情况，导致模拟结果的不准确，当网格失真率变大时，将会导致测量的结果误差变大，反之则越小；

在模拟过程中，需要保证网格的质量，以确保模拟的准确性，用户可以监测网格的不规则程度、网格的大小和形状、网格中的高度梯度等指标，当网格质量指数变高时，会促使测量的结果准确度变高，反之会导致测量的结果准确度变低；

模拟风电场需要使用复杂的数值计算模型，这些模型通常需要满足一定的数值稳定性条件，以确保模拟的准确性，用户可以监测数值计算模型的稳定性指标，当数值稳定性变高时，会促使测量的结果准确度变高，反之会导致测量的结果准确度变低；

计算资源指数即在风电场模拟过程中T时刻计算资源的参与量与相同时刻所需的标准计算资源的参与量的比值，当T时刻计算资源的参与量与相同时刻所需的标准计算资源的参与量的比值变大时，表明此时T时刻计算资源的参与量与相同时刻所需的标准计算资源的参与量接近，进而表明计算结果的速率将快，反之表明计算结果的速率将慢；

计算资源不足时，由于模拟风电场需要消耗大量的计算资源，如果计算资源不足，可能会导致模拟速度缓慢或模拟失败；数据处理模块对来自数据采集模块的网格失真率信息

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大于等于TTY2，表明模拟风电场的运行系数高、运行较稳定、且计算的速率较快，进而表明风电场测量的准确度高、且高效；

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小于TTY2、并且大于TTY1，表明模拟风电场的运行系数相比于预设的运行系数TTY2较低、运行状态稳定性较差、但是计算的速率较快，进而表明风电场测量的准确度较低、但是高效；需要说明的是，当/>

小于TTY2、并且大于TTY1时，模拟风电场的运行系数相比于预设的运行系数TTY2较低，但是起两者差值的绝对值较小，即模拟风电场的运行系数虽不在误差允许的范围内，但是误差的偏差较小；

若是

小于等于TTY1，表明模拟风电场的运行系数很低、运行稳定性较差、且计算的速率较慢，进而表明风电场测量的准确度低、且效率较低；第一分析模块将数据进行分析后，将分析后的数据传递至预警模块；

当预警模块接收到模拟风电场的运行系数高、运行较稳定、且计算的速率较快时的信号时，不发出预警，当预警模块不发出预警时，表明检测的数据正常，得出的结果相对精确，且模拟风电场计算高效；当预警模块接收到模拟风电场的运行系数较低、运行状态稳定性较差、但是计算的速率较快的信号时，预警模块发出“监测误差较大”的提示，此时预警模块将信息传递至第二分析模块；当预警模块接收到模拟风电场的模拟风电场的运行系数很低、运行稳定性较差、且计算的速率较慢的信号时，预警模块发出“监测不合格”的提示；

当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，第二分析模块将信号传递至风电场调节模块，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，同时，第二分析模块将信息传递至判断模块，通过判断模块对数据采集模块采集的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行偏差判断，当判断模块发现数据采集模块采集的网格失真率信息、以及网格质量指数信息，将对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息传递至风电场调节模块，通过风电场调节模块对对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行短暂的智能化调节，当网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息达到模拟的标准后，判断模块将信号再次传递至风电场调节模块，通过风电场调节模块继续控制风电场的运行；

需要说明的是，当预警模块发出“监测不合格”的提示时，表明数据采集模块采集的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息和计算资源指数信息均发生较大偏差，此时可能是风电场内的设备发生损坏、也可能时模拟数据发生较大的变化，不能在短时间内对风电场内的数据进行调节，从而发出“监测不合格”的提示，此时风电场调节模块控制风电场模拟停止，表明风电场模拟失败；

本发明通过对网格失真率信息、网格质量指数信息、数值稳定性指数信息、以及计算资源指数信息进行综合分析监测，相比于现有技术的单一分析预警的方式，可大大降低预警系统的运行负荷；

其次，当发现模拟时的数据发生偏差但是偏差的数值较小时，通过风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，通过判断模块对数据采集模块采集的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行偏差判断，通过风电场调节模块对对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行短暂的智能化调节，使网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息达到模拟标准，再通过风电场调节模块继续控制风电场的运行，如此可有效地防止模拟的数据发生微小的偏差时对风电场模拟做出失败的提示，可有效地降低风电场模拟失败的次数，进而提高风电场模拟的效率；

再其次，当模拟时的数据发生偏差但是偏差的数值较小时，在此过程下模拟计算的速率较高，可保证高效的计算，有效地防止模拟速度缓慢导致模拟失败；

智慧风电场运行状态在线监测预警系统的预警方法，包括以下步骤，

S1：数据采集模块采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块；

S2：数据处理模块对数据采集模块采集的信息进行综合处理，并将处理后的数据传递至第一分析模块；

S3：第一分析模块对数据处理模块处理后的信息进行分析，并将分析后的数据传递至预警模块；

S4：预警模块对第一分析模块分析后的数据进行预警，并将预警模块发出的“监测误差较大”的提示传递至第二分析模块；

S5：当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，判断模块对数据采集模块采集的信息进行判断，通过风电场调节模块对偏差的信息智能化调节；

本发明实施例提供的智慧风电场运行状态在线监测预警系统，用于执行本发明上述各实施例提供的智慧风电场运行状态在线监测预警系统的预警方法，该基于智慧风电场运行状态在线监测预警系统包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述智慧风电场运行状态在线监测预警系统的预警方法的实施例，此处不再赘述。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.智慧风电场运行状态在线监测预警系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、第一分析模块、预警模块、第二分析模块、风电场调节模块、判断模块；

数据采集模块，用于采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块；

数据处理模块，对数据采集模块采集的信息进行综合处理，并将处理后的数据传递至第一分析模块；

第一分析模块，对数据处理模块处理后的信息进行分析，并将分析后的数据传递至预警模块；

预警模块，对第一分析模块分析后的数据进行预警，并将预警模块发出的“监测误差较大”的提示传递至第二分析模块；

当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，判断模块对数据采集模块采集的信息进行判断，通过风电场调节模块对偏差的信息智能化调节；

数据采集模块采集模拟风电场内的网格失真率信息、网格质量指数信息、数值稳定性指数信息、以及计算资源指数信息，并将采集的网格失真率、网格质量指数、数值稳定性指数、以及计算资源指数分别标定为

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传递至数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的智慧风电场运行状态在线监测预警系统，其特征在于：数据处理模块对来自数据采集模块的网格失真率信息

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均大于0，权重因子系数用于均衡各项数据在公式计算中的占比权重，

为在风电场模拟过程中，T时刻计算资源的参与量，/>

为相同时刻所需的标准计算资源的参与量。

3.根据权利要求2所述的智慧风电场运行状态在线监测预警系统，其特征在于：数据处理模块将处理得到的信息传递至第一分析模块，第一分析模块将T时刻计算得出的运行系数

与预设的运行系数TTY1、以及TTY2进行比对，其中TTY1小于TTY2；

若是

大于等于TTY2，表明模拟风电场的运行系数高、运行较稳定、且计算的速率较快；

若是

小于TTY2、并且大于TTY1，表明模拟风电场的运行系数相比于预设的运行系数TTY2较低、运行状态稳定性较差、但是计算的速率较快；

若是

小于等于TTY1，表明模拟风电场的运行系数很低、运行稳定性较差、且计算的速率较慢。

4.根据权利要求3所述的智慧风电场运行状态在线监测预警系统，其特征在于：当预警模块接收到模拟风电场的运行系数高、运行较稳定、且计算的速率较快时的信号时，不发出预警；当预警模块接收到模拟风电场的运行系数较低、运行状态稳定性较差、但是计算的速率较快的信号时，预警模块发出“监测误差较大”的提示，此时预警模块将信息传递至第二分析模块；当预警模块接收到模拟风电场的模拟风电场的运行系数很低、运行稳定性较差、且计算的速率较慢的信号时，预警模块发出“监测不合格”的提示。

5.根据权利要求4所述的智慧风电场运行状态在线监测预警系统，其特征在于：当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，第二分析模块将信号传递至风电场调节模块，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，同时，第二分析模块将信息传递至判断模块，通过判断模块对数据采集模块采集的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行偏差判断，当判断模块发现数据采集模块采集的网格失真率信息、以及网格质量指数信息，将对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息传递至风电场调节模块，通过风电场调节模块对对应的网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息进行短暂的智能化调节，当网格失真率信息、网格质量指数信息、以及数值稳定性指数信息达到模拟的标准后，判断模块将信号再次传递至风电场调节模块，通过风电场调节模块继续控制风电场的运行。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的智慧风电场运行状态在线监测预警系统的预警方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：数据采集模块采集风电场的数据信息，并将数据信息传递至数据处理模块；

S2：数据处理模块对数据采集模块采集的信息进行综合处理，并将处理后的数据传递至第一分析模块；

S3：第一分析模块对数据处理模块处理后的信息进行分析，并将分析后的数据传递至预警模块；

S4：预警模块对第一分析模块分析后的数据进行预警，并将预警模块发出的“监测误差较大”的提示传递至第二分析模块；

S5：当第二分析模块接收到“监测误差较大”的提示时，风电场调节模块对模拟风电场进行停止操作，判断模块对数据采集模块采集的信息进行判断，通过风电场调节模块对偏差的信息智能化调节。

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