风力发电机组机舱风向校正方法.pdf

本发明所提供的一种风力发电机组机舱风向校正方法，包括步骤：A、选定基准风向；B、计算机组机舱风向；C、依据所述基准风向对机组机舱风向进行校正。由上，待校正的风向与选定的基准风向对齐，实现了风电场内各机组机舱风向的自动校正。

权利要求书
1.  一种风力发电机组机舱风向校正方法，其特征在于，包括步骤：
A、选定基准风向；
B、计算机组机舱风向；
C、依据所述基准风向对机组机舱风向进行校正。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述基准风向至少包括以下之一：由测风塔所采集的风向、由风向标所采集的风向和由激光雷达所采集的基准风向。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述由测风塔所采集的风向包括：由与机组临近的测风塔上的，与机组轮毂高度最接近的风向测点所采集的风向。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A后还包括：将所选定的基准风向进行归一化处理的步骤；
所述步骤B还包括：将所计算的机组机舱风向进行归一化处理的步骤。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C采用以下公式进行校正：
minxmean(e(rotate(di+x),db));]]>
式中x表示待求的校正量；
db表示所述基准风向；
di表示所述机组机舱风向；
rotate为旋转变换函数，
e为旋转偏差函数，
mean为平均值函数，表示所计算出的机组机舱风向di与基准风向db的偏差平均值函数。

6.  根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：将所述校正量x进行归一化处理的步骤。

7.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，间隔一定时间执行所述步骤C。

8.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C后还包括步骤：依据风向偏差以及修正后的风向对风力发电机组进行监控。

说明书风力发电机组机舱风向校正方法
技术领域
本发明涉及风电场监控技术领域，特别涉及一种风力发电机组机舱风向校正方法。
背景技术
风力发电机组机舱风向数据是进行机组对风性能评价、风电场发电量优化控制的基础，获得正确的风向数据对于上述分析工作至关重要。机舱风向等于机组偏航角度与对风角度(实际风向与机组叶轮迎风面法线方向角度偏差)之和，其中对风角度与机组的控制策略密切相关，其数据精度较高，偏差很小；但偏航角度由于机组栽种时未准确“对北”，“对北”是默认的安装要求，“对北”用于保证所有机组在偏航角度为0时，机舱朝向完全一致。但实际中，偏航角由于往往偏差较大，这直接导致合成后的计算风向出现偏差。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种风力发电机组机舱风向校正方法，包括步骤：
A、选定基准风向；
B、计算机组机舱风向；
C、依据所述基准风向对机组机舱风向进行校正。
由上，待校正的风向与选定的基准风向对齐，实现了风电场内各机组机舱风向的自动校正。
可选的，步骤A中，所述基准风向至少包括以下之一：由测风塔所采集的风向、由风向标所采集的风向和由激光雷达所采集的基准风向。
可选的，所述由测风塔所采集的风向包括：由与机组临近的测风塔上的，与机组轮毂高度最接近的风向测点所采集的风向。
由上，针对山地等特殊地形，采用与机组距离接近，高度接近的采集点，可以更准确的获取基准风向。
可选的，所述步骤A后还包括：将所选定的基准风向进行归一化处理的步骤；
所述步骤B还包括：将所计算的机组机舱风向进行归一化处理的步骤。
由上，由于不同采集装置，以及不同风向的呈现角度不同，例如组成机组机舱风向的偏航角度通常范围在-1080°～1080°之间，对风角度通常在-180°～180°之间，而基准风向一般在0°～360°之间，因此，需将各风向进行归一化处理，便于在统一标准下进行校正。
可选的，步骤C采用以下公式进行校正：
minxmean(e(rotate(di+x),db));]]>
式中x表示待求的校正量；
db表示所述基准风向；
di表示所述机组机舱风向；
rotate为旋转变换函数，
e为旋转偏差函数，
mean为平均值函数，表示所计算出的机组机舱风向di与基准风向db的偏差平均值函数。
由上，旋转变换函数rotate的目的在于将参与计算的机组机舱风向di以及偏差量x的和进行归一化计算，使其在0°～360°范围内；
旋转偏差函数e的目的在于修正实质角度接近但象限跨度较大的情况，例如1°与359°，横跨不同象限，但实质仅相差2°，若直接修正则产生较大误差，通过旋转偏差函数e可有效消除上述误差。
可选的，还包括步骤：将所述校正量x进行归一化处理的步骤。
可选的，间隔一定时间执行所述步骤C。
由上，设定修正时间间隔的目的在于避免实时修正风向，从而影响偏航机构的寿命。
可选的，步骤C后还包括步骤：依据风向偏差以及修正后的风向对风力发电机组进行监控。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为对风角度的原理示意图。
具体实施方式
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种风力发电机组机舱风向校正方法，将待校正的风向与选定的基准风向对齐，实现了风电场内各机组机舱风向的自动校正。
如图1所示，本发明包括以下步骤：
步骤S10：选定基准风向db。
基准风向选取是校正方法成败的基础。对于已投产风电场，选择测风塔风向为基准风向db。
对于平坦地形风场，风电场内的所有机组都可认为与测风塔风向相同。
对于山地地形，选择与机组临近的测风塔风向作为基准风向db。其中，由于测风塔通常具有多层风向测点，选择与机组轮毂高度接近的风向测点所检测的风向作为基准风向db。
对于未投产的风电场，由于其无测风塔数据，可以采用如风向标、激光雷达等，记录一段时间的风向作为基准风向。
测风塔风向的范围在0°～360°之间，当采用风向标或激光雷达所采集到的基准风向范围在0°～360°以外时，需以0°-360°范围进行归一化计算，折算至0-360°之间。
步骤S20：计算机组机舱风向di。
机舱风向等于机组偏航角度与对风角度之和。如图2所示，所述对风角度θ指，实际风向与机组叶轮迎风面法线方向角度偏差。由于偏航角度通常范围在-1080°～1080°之间，对风角度通常在-180°～180°之间。两者相加后若取值范围在0°～360°范围以外，则需进行归一化计算，以0°～360°范围进行求余计算，以折算至0°～360°之间。
步骤S30：基于所述基准风向db对机组机舱风向di进行校正。
由于机舱风向di中的对风角度与机组的控制策略密切相关，其数据精度较高，偏差很小，因此本步骤的实质便是对机组偏航角度的校正。
具体的，采用以下公式：
minxmean(e(rotate(di+x),db));]]>
式中mean函数为平均值函数；e为旋转偏差函数，rotate为旋转变换函数，x为待求的校正量。
公式能够自动将待校准的机组机舱风向di向基准风向db靠近，即寻找x使得mean值达到最小，以进行角度校正。
旋转变换函数rotate的目的在于将参与计算的机组机舱风向di以及偏差量x的和进行归一化计算，使其在0°～360°范围内。
需要说明的是，由于风向校正的难点在于基准风向db与机组机舱风向di在一些极限角度很接近，但横跨不同象限的情况，若直接修正，则可能造成误差。举例来说，1°与359°风向差实质上很接近，只差2°，但如果直接相减进行修正，那么结论是359°-1°＝358°，两者差距很大。因此采用旋转偏差函数e计算偏差，即，此时358°>180°，须用360°-358°＝2°，由此便计算出正确的角度偏差。
mean函数表示步骤S20所计算出的机组机舱风向di与步骤S10中设定的基准风向db的偏差的平均值。
求出使mean函数取值最小的x后，再采用求余函数mod(di+x，360°)对x进行求余运算，以使其在0～360°范围内。例如：mod(361°,360°)＝1°；mod(1°,360°)＝1°。因此，361°与1°是同一个角度，这符合物理意义。
最终，依据求得的x值，即偏差值对机组机舱风向di进行校正，实质即是对偏航角度进行校正。
进一步的，为了避免频繁对风向的调整，可以设置一调整时间间隔，例如以月为单位或者以季度为单位进行调整。
步骤S40(未图示)：依据风向偏差以及修正后的风向对风力发电机组进行监控。
具体来说，包括以下两类：
1)、机组对风监测：在SCADA系统中，将全场机组的偏航位置进行比较，找出偏航控制较差(对风不准)的机组，以进行修护。
2)、风电场优化控制：在风电场能量管理平台中，根据各风机的风向数据，从风机寿命或整场发电量的角度出发，对机组控制策略进行调整。如北风时机组湍流较大，风电场部分风机停止发电，以保证机组的使用寿命。
另外，还可应用于风资源后评估。具体来说，机组真实的风向，表示风电场内各个机位的实际风资源情况。风电场投运后，在风资源分析系统中，将风资源数据与前期选址的模拟数据进行对比，评价风电场风资源模拟算法的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。总之，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。