CN116923652A - 一种漂浮式海上风电预警系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂浮式海上风电预警系统及预警方法，定义风电阵列中任一个基础平台为第一基础平台，与所述第一基础平台靠近的任一个基础平台为第二基础平台，定义连接所述第一基础平台的任一锚为预警锚，通过距离采集装置采集第一基础平台与预警锚的第一距离信息和第二基础平台与预警锚的第二距离信息，数据分析装置根据第一距离信息，确定第一偏离度和第二偏离度，并根据第一偏离度和第二偏离度，确定偏离度匹配度，预警装置根据所述偏离匹配度，确定对所述风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警，能够提高预警的准确度，降低误报警情况发生概率。

Description

一种漂浮式海上风电预警系统及预警方法

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，尤其是涉及一种漂浮式海上风电预警系统及预警方法。

背景技术

海上风电具有资源丰富、发电利用小时高、不占用土地和适宜大规模开发的特点，是全球风电发展的最新前沿。海上风电领域，通过系泊索或张力筋腱将海上风电阵列中基础平台与海底锚之间系泊，以及将不同基础平台之间系泊，从而保证基础平台在常规海水波浪以及大风大浪情况下，能够基本上保持原始系泊位置。为了预警漂浮式海上风电基础平台阵列的漂浮位置偏移，现有技术通过在系泊索或张力筋腱上设置传感器，采集其张紧力，识别系泊索或张力筋腱是否保持张紧或断开，然而由于系泊索或张力筋腱受海水浮力影响，在没有断开的正常状态下，仍然有时表现为张紧力下降的状态，导致传感器误报警情况频发。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种漂浮式海上风电预警系统及预警方法，以解决现有技术中漂浮式海上风电基础平台阵列的漂浮位置偏移预警不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种漂浮式海上风电预警系统，包括风电阵列、锚、距离采集装置、数据分析装置和预警装置；

所述风电阵列包括多个漂浮在海面上的基础平台，所述基础平台漂浮在海面上，所述基础平台上设置有风电机组用以发电，定义风电阵列中任一个基础平台为第一基础平台，与所述第一基础平台靠近的任一个基础平台为第二基础平台；

所述锚固定在海底，锚与所述基础平台通过系泊索连接，以保持所述基础平台的位置稳定，定义连接所述第一基础平台的任一锚为预警锚；

定义所述第一基础平台与所述预警锚的实时距离为第一距离信息，所述第二基础平台与所述预警锚的实时距离为第二距离信息，所述距离采集装置采集第一距离信息和第二距离信息；

所述数据分析装置根据所述第一距离信息和所述第二距离信息得出第一偏离度和第二偏离度，所述第一偏离度和所述第二偏离度分别表示所述第一基础平台和第二基础平台相比于稳定状态下漂浮偏离程度，所述数据分析装置根据第一偏离度和第二偏离度确定偏离匹配度；

在一种实施方案中，定义在稳定系泊连接的状态下，第一基础平台与预警锚的距离为第一理想距离信息，第二基础平台与预警锚的距离为第二理想距离信息，所述数据分析装置预存第一理想距离信息和第二理想距离信息，第一偏离度＝(第一距离信息-第一理想距离信息)/第一理想距离信息，第二偏离度＝(第二距离信息-第二理想距离信息)/第二理想距离信息。

在一种实施方案中，所述数据分析装置预设所述第一偏离阈值、所述第二偏离阈值和模糊控制表，所述模糊控制表可根据第一偏离阈值和第二偏离阈值得出偏离匹配度。

在一种实施方案中，在所述模糊控制表中，若第一偏离度小于第一偏离阈值，则偏离度匹配度为0；若第一偏离度大于或等于第一偏离阈值，且第二偏离度小于或等于第二偏离阈值，则偏离度匹配度为0.5；若第一偏离度大于或等于第一偏离阈值，且第二偏离度大于或等于第二偏离阈值，则偏离度匹配度为1。

在一种实施方案中，预警装置中预设有安全阈值，若偏离度匹配度大于所述安全阈值，则预警装置确定对风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警。

在一种实施方案中，所述第一偏离阈值为30％，所述第二偏离阈值为20％，所述安全阈值为0.5。

在一种实施方案中，所述距离采集装置包括雷达，所述雷达设置在所述第一基础平台底部和所述第二基础平台的海平面以下，以及固定安装在所述预警锚上。

在一种实施方案中，连接所述第一基础平台的多个锚上均设置有雷达。

在一种实施方案中，所述预警锚为在所述第一基础平台和第二基础平台同侧的锚。

本发明还提供一种海上风电集群区域巡检方法，采用上述海上风电集群区域巡检系统，包括以下步骤：

步骤S11，距离采集装置采集第一基础平台与预警锚的第一距离信息，以及第二基础平台与预警锚的第二距离信息；

步骤S12，数据分析装置根据所述第一距离信息，确定第一基础平台与预警锚之间的第一偏离度，以及根据第二距离信息，确定第二基础平台与预警锚之间的第二偏离度；

步骤S13，数据分析装置根据第一偏离度与第二偏离度，确定偏离度匹配度；

步骤S14，预警装置根据偏离度匹配度，确定对所述漂浮式海上风电基础平台阵列的漂浮位置偏移报警。

与现有技术相比，本申请中的有益效果为：

本发明中的漂浮式海上风电预警系统包括风电阵列、锚、距离采集装置、数据分析装置和预警装置，定义风电阵列中任一个基础平台为第一基础平台，与所述第一基础平台靠近的任一个基础平台为第二基础平台，定义连接所述第一基础平台的任一锚为预警锚，通过距离采集装置采集第一基础平台与预警锚的第一距离信息和第二基础平台与预警锚的第二距离信息，数据分析装置根据第一距离信息，确定第一偏离度和第二偏离度，并根据第一偏离度和第二偏离度，确定偏离度匹配度，预警装置根据所述偏离匹配度，确定对所述风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警，能够提高预警的准确度，降低误报警情况发生概率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中部分漂浮式海上风电阵列的示意图；

图2为本申请实施例中漂浮式海上风电预警方法的流程示意图。

附图标记：

1-基础平台，2-风电机组，3-锚，4-系泊索。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1示，本实施例公开一种漂浮式海上风电预警系统，包括风电阵列、锚3、距离采集装置、数据分析装置和预警装置。

风电阵列包括多个漂浮在海面上的基础平台1，基础平台1漂浮在海面上，基础平台1上设置有风电机组2用以发电，定义风电阵列中任一个基础平台1为第一基础平台，与第一基础平台靠近的任一个基础平台1为第二基础平台。

锚3固定在海底，锚3与基础平台1通过系泊索4连接，以保持基础平台1的位置稳定，定义连接第一基础平台的任一个锚3为预警锚。本实施例中每个基础平台1通过三根系泊索4分别连接三个锚3，其他实施方案中也可以是通过四根系泊索4分别连接四个锚3等，还可以是通过三根系泊索4对应连接在两个锚3或一个锚3上。

定义第一基础平台与预警锚的实时距离为第一距离信息，第二基础平台与预警锚的实时距离为第二距离信息，距离采集装置可以采集第一距离信息和第二距离信息。当基础平台移动时，基础平台与锚之间的距离会发生变化，也就是说，通过距离信息可以判断基础平台是否相对于原始位置发生移动。

数据分析装置根据第一距离信息和第二距离信息得出第一偏离度和第二偏离度，第一偏离度和第二偏离度分别表示第一基础平台和第二基础平台相比于稳定状态下漂浮偏离程度，数据分析装置根据第一偏离度和第二偏离度确定偏离匹配度。

预警装置根据偏离匹配度，确定对风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警。

在基础平台与锚之间稳定系泊连接的状态下，第一、第二基础平台与预警锚之间的距离保持为理想值，若第一距离信息或第二距离信息与理想距离的差值越大，则体现基础平台漂浮偏移得越远，绳缆断开情况得可能性越大。本实施例中，定义在稳定系泊连接的状态下，第一基础平台与预警锚的距离为第一理想距离信息，第二基础平台与预警锚的距离为第二理想距离信息，数据分析装置预存第一理想距离信息和第二理想距离信息，第一偏离度＝(第一距离信息-第一理想距离信息)/第一理想距离信息，第二偏离度＝(第二距离信息-第二理想距离信息)/第二理想距离信息。例如，若稳定系泊状态下，第一基础平台与预警锚之间的理想距离保持在38米，现采集第一距离信息为46米，通过(46-38)/38计算获得第一偏离度为21％。

根据所述第一偏离度与第二偏离度，数据分析装置通过模糊控制算法确定偏离度匹配度，综合分析评估第一基础平台是否发生绳缆断开情况。本实施例中，数据分析装置预设有第一偏离阈值、第二偏离阈值和模糊控制表，模糊控制表可根据第一偏离阈值和第二偏离阈值得出偏离匹配度，模糊控制表如表1所示，若第一偏离度小于第一偏离阈值，则偏离度匹配度为0，数据分析装置则判断第一基础平台与预警锚之间的系泊索未断开；若第一偏离度大于或等于第一偏离阈值，且第二偏离度小于或等于第二偏离阈值，则偏离度匹配度为0.5，数据分析装置判断第一、第二基础平台与预警锚之间的系泊索均未断开，风电阵列发生整体偏离，第一、第二基础平台不会发生碰撞；若第一偏离度大于或等于第一偏离阈值，且第二偏离度大于或等于第二偏离阈值，则偏离度匹配度为1，数据分析装置判断第一基础平台与预警锚之间的系泊索断开，第一、第二基础平台会发生碰撞。例如，定义第一偏离阈值为30％，第二偏离阈值为20％，若第一偏离度小于30％，则偏离度匹配度为0；若第一偏离度大于或等于30％，且第二偏离度小于或等于20％，则偏离度匹配度为0.5；若第一偏离度大于或等于30％，且第二偏离度大于或等于20％，则偏离度匹配度为1。

表1.模糊控制表

第一偏离度	第二偏离度	偏离度匹配度
			<第一偏离阈值	—	0
≥第一偏离阈值	＜第二偏离阈值	0.5
			≥第一偏离阈值	≥第二偏离阈值	1

预警装置中预设有安全阈值，若偏离度匹配度大于安全阈值，则预警装置确定对风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警。本实施例中，安全阈值为0.5，当偏离度匹配度大于0.5时，则预警装置发出报警。

在一种实施方案中，距离采集装置包括雷达，雷达设置在第一基础平台底部和第二基础平台的海平面以下，以及固定安装在预警锚上，使距离采集装置对准，从而采集第一距离信息和第二距离信息。雷达可以是激光雷达或超声雷达。

在一种实施方案中，连接第一基础平台的多个锚上均设置有雷达，采集第一基础平台与任意两个锚之间的间接距离信息，根据间接距离信息，确定第一基础平台与预警锚之间的第一距离信息。示例性的，当第一基础平台通过三根绳缆分别连接在三个锚上时，若需要检测基础平台与其中一个锚之间的距离，将雷达布置在另外两个锚上，由于三个锚之间的位置关系和距离信息已知且基本上不会发生变化，通过基础平台与另外两个锚之间的距离，计算获得基础平台与所述其中一个锚之间的距离。通过此种距离采集方式，当其中一个锚上的距离采集装置失效时，无需及时维修更换，通过另外两个锚上的距离采集装置依然可以准确采集第一距离信息。本领域技术人员可以理解，可以采用同样的方式采集确定第二距离信息。

在一种实施方案中，为更加准确识别第一基础平台和第二基础平台的移动关联性，需要采集第一、第二基础平台朝同一方向的移动信息，预警锚为在第一基础平台和和第二基础平台同侧的锚，从而使第一距离信息与第二距离信息方向一致。

本实施例还公开一种漂浮式海上风电预警方法，采用上述预警系统，参见图2，包括以下步骤：

步骤S11，距离采集装置采集第一基础平台与预警锚的第一距离信息，以及第二基础平台与预警锚的第二距离信息；

步骤S12，数据分析装置根据所述第一距离信息，确定第一基础平台与预警锚之间的第一偏离度，以及根据第二距离信息，确定第二基础平台与预警锚之间的第二偏离度；

步骤S13，数据分析装置根据第一偏离度与第二偏离度，确定偏离度匹配度；

步骤S14，预警装置根据偏离度匹配度，确定对所述漂浮式海上风电基础平台阵列的漂浮位置偏移报警。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例能够知晓实时变化的海平面高度值，所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，包括风电阵列、锚、距离采集装置、数据分析装置和预警装置；

所述风电阵列包括多个漂浮在海面上的基础平台，所述基础平台漂浮在海面上，所述基础平台上设置有风电机组用以发电，定义风电阵列中任一个基础平台为第一基础平台，与所述第一基础平台靠近的任一个基础平台为第二基础平台；

所述锚固定在海底，锚与所述基础平台通过系泊索连接，以保持所述基础平台的位置稳定，定义连接所述第一基础平台的任一锚为预警锚；

定义所述第一基础平台与所述预警锚的实时距离为第一距离信息，所述第二基础平台与所述预警锚的实时距离为第二距离信息，所述距离采集装置采集第一距离信息和第二距离信息；

所述数据分析装置根据所述第一距离信息和所述第二距离信息得出第一偏离度和第二偏离度，所述第一偏离度和所述第二偏离度分别表示所述第一基础平台和第二基础平台相比于稳定状态下漂浮偏离程度，所述数据分析装置根据第一偏离度和第二偏离度确定偏离匹配度；

所述预警装置根据所述偏离匹配度，确定对所述风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警。

2.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，定义在稳定系泊连接的状态下，第一基础平台与预警锚的距离为第一理想距离信息，第二基础平台与预警锚的距离为第二理想距离信息，所述数据分析装置预存第一理想距离信息和第二理想距离信息，第一偏离度＝(第一距离信息-第一理想距离信息)/第一理想距离信息，第二偏离度＝(第二距离信息-第二理想距离信息)/第二理想距离信息。

3.根据权利要求2所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，所述数据分析装置预设所述第一偏离阈值、所述第二偏离阈值和模糊控制表，所述模糊控制表可根据第一偏离阈值和第二偏离阈值得出偏离匹配度。

4.根据权利要求3所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，在所述模糊控制表中，若第一偏离度小于第一偏离阈值，则偏离度匹配度为0；若第一偏离度大于或等于第一偏离阈值，且第二偏离度小于或等于第二偏离阈值，则偏离度匹配度为0.5；若第一偏离度大于或等于第一偏离阈值，且第二偏离度大于或等于第二偏离阈值，则偏离度匹配度为1。

5.根据权利要求4所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，预警装置中预设有安全阈值，若偏离度匹配度大于所述安全阈值，则预警装置确定对风电阵列中的漂浮位置偏移发出报警。

6.根据权利要求5所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，所述第一偏离阈值为30％，所述第二偏离阈值为20％，所述安全阈值为0.5。

7.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，所述距离采集装置包括雷达，所述雷达设置在所述第一基础平台底部和所述第二基础平台的海平面以下，以及固定安装在所述预警锚上。

8.根据权利要求7所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，连接所述第一基础平台的多个锚上均设置有雷达。

9.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，所述预警锚为在所述第一基础平台和第二基础平台同侧的锚。

10.一种漂浮式海上风电预警方法，采用如权利要求1-9任一项所述的漂浮式海上风电预警系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S11，距离采集装置采集第一基础平台与预警锚的第一距离信息，以及第二基础平台与预警锚的第二距离信息；

步骤S12，数据分析装置根据所述第一距离信息，确定第一基础平台与预警锚之间的第一偏离度，以及根据第二距离信息，确定第二基础平台与预警锚之间的第二偏离度；

步骤S13，数据分析装置根据第一偏离度与第二偏离度，确定偏离度匹配度；

步骤S14，预警装置根据偏离度匹配度，确定对所述漂浮式海上风电基础平台阵列的漂浮位置偏移报警。