本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術領域，尤其涉及一種風電機組風速風向獲取方法及風電機組系統(tǒng)。

背景技術：

風電機組通常需要安裝風速風向儀以獲取風速、風向信息，而由于風電機組是在高空運行，因而風速風向儀需要安裝在機艙頂部，且通常沒有保護措施，使得風速風向儀長期工作在暴曬、雨淋、振動、沙塵等惡劣環(huán)境中，發(fā)生故障的概率較高。一旦風速風向儀發(fā)生故障，目前風電機組的控制邏輯一般即為故障停機，這在一定程度上降低了風電機組的可利用率和發(fā)電量。

為解決上述問題提高風速風向信號獲取的可靠性，目前通常是采用安裝兩個風速風向儀的方法，但是多安裝一個風速風向儀將導致成本增加，降低了實現(xiàn)的經(jīng)濟性。針對只安裝單個風速風向儀，在風速風向儀故障時有從業(yè)者提出利用相鄰機組獲取風速風向信號的方案，但通常是簡單的直接利用相鄰機組風速風向信號。如專利申請CN102619687A公開了一種風力發(fā)電機組風速風向儀失效時應急控制方法，其是利用鄰近機組的風速風向來維持風電機組的正常運行，但相鄰機組之間的風速風向信號存在差異，因而其準確性和可靠性并不高。專利申請CN105134483A公開一種風電機組風速儀損壞后仍正常運行的控制方法，其采用一個固定算法來計算機組與相鄰機組風向的關系，并取相鄰機組風速的最大值做為機組風速的輸入值，基于固定算法來計算機組與相鄰機組風向的關系，雖然在一定程度上可以提高獲取風速風向信號的可靠性，但是每一個風場和機組的地理位置和條件都不同，該方法并不適用于其他不同的風場環(huán)境，其普遍適用性不強。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)方法簡單、所需成本低、風速風向獲取精度及可靠性高且環(huán)境適應性強的風電機組風速風向獲取方法，以及運行可靠性、利用率高的風電機組系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：

一種風電機組風速風向獲取方法，目標風電場內(nèi)各風電機組分別配置有一個風速風向儀，所述風速風向獲取方法步驟包括：

1）分別通過各風電機組對應的風速風向儀實時采集風速、風向信號，并基于采集到的信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫；實時根據(jù)建立的所述風速風向數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，得到相鄰風機風速風向關系集；

2）當目標風電機組的風速風向儀故障時，從所述相鄰風機風速風向關系集中獲取目標機組所對應的相鄰風機風速風向關系，并根據(jù)與目標風電機組相鄰的風電機組當前風速、風向，獲取得到目標風電機組的風速、風向。

作為本發(fā)明方法的進一步改進：所述步驟1）中具體通過對所述風速風向數(shù)據(jù)庫進行曲線擬合形成對應各風電機組的擬合曲線簇，基于擬合曲線簇得到相鄰風機風速風向關系集。

作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述基于擬合曲線簇得到相鄰風機風速風向關系集的具體步驟為：

1.1）預先根據(jù)所述風速風向數(shù)據(jù)庫建立初始擬合曲線簇；

1.2）實時獲取各風電機組的風速、風向信號對所述初始擬合曲線簇進行修正，得到實時擬合曲線簇，并作為相鄰風機風速風向關系集。

作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述步驟1.2）中進行修正的具體步驟為：

1.21）將所述初始擬合曲線簇作為當前擬合曲線簇，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟1.22）；

1.22）獲取各風電機組的實時風速、風向信號對當前擬合曲線簇進行驗證，若驗證通過，返回執(zhí)行步驟1.22）；否則由獲取的實時風速、風向信號對當前擬合曲線簇進行修正，返回執(zhí)行步驟1.22）。

作為本發(fā)明方法的進一步改進：所述步驟1）中具體通過SCADA系統(tǒng)實時獲取風速風向儀采集到的信號，以基于采集到的信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫。

作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述步驟2）的具體步驟為：

2.1）預先加載具有從所述相鄰風機風速風向關系集中獲取目標機組所對應的相鄰風機風速風向關系，并根據(jù)與目標風電機組相鄰的風電機組當前風速、風向獲取得到目標風電機組的風速、風向的功能的獲取模塊至SCADA系統(tǒng)中；

2.2）當目標風電機組的風速風向儀故障時，SCADA系統(tǒng)接收目標風電機組的獲取請求，通過調(diào)用所述獲取模塊獲取得到目標風電機組的風速、風向，發(fā)送至目標風電機組。

一種風電機組系統(tǒng)，包括多臺風電機組，每臺所述風電機組均配置有一個風速風向儀，還包括風速風向獲取裝置，所述風速風向獲取裝置包括相互連接的相鄰風速風向關系建立模塊以及獲取模塊，所述相鄰風速風向關系建立模塊實時獲取各個所述風速風向儀采集的風速、風向信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫，并實時根據(jù)建立的所述風速風向數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，得到相鄰風機風速風向關系集；所述獲取模塊當目標風電機組的風速風向儀故障時，從所述相鄰風機風速風向關系集中獲取目標機組所對應的相鄰風機風速風向關系，并根據(jù)與目標風電機組相鄰的風電機組當前風速、風向，獲取得到目標風電機組的風速、風向。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進：所述相鄰風速風向關系建立模塊與SCADA系統(tǒng)連接，通過所述SCADA系統(tǒng)獲取各個所述風速風向儀采集的風速、風向信號。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進：每臺風電機組還配置有風速風向儀故障監(jiān)測模塊，實時監(jiān)測風速風向儀的故障狀態(tài)，當監(jiān)測到發(fā)生故障時，向所述風速風向獲取裝置發(fā)送獲取請求。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進：所述獲取模塊加載至SCADA系統(tǒng)中，當目標風電機組的風速風向儀故障時，SCADA系統(tǒng)接收目標風電機組的獲取請求，通過調(diào)用所述獲取模塊獲取得到目標風電機組的風速、風向，并發(fā)送至目標風電機組。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1）本發(fā)明通過由實時風速風向信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫，基于數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，當存在風電機組的風速風向儀故障時，根據(jù)相鄰風機風速風向關系來獲取風電機組的風速風向，保證風速風向儀故障時風電機組仍然能夠正常運行，避免因風速風向儀故障而導致停機，實現(xiàn)方法簡單，所獲取的風速風向可靠性高，所需成本低且環(huán)境適應性強，能夠適用于各種不同風場環(huán)境。

2）本發(fā)明通過建立風速風向數(shù)據(jù)庫，能夠充分挖掘相鄰風機之間的風速風向關系，從而構(gòu)建得到準確的相鄰風機之間風速風向的關系，確保獲取風速風向信息的精度以及可靠性；

3）本發(fā)明進一步通過對風速風向數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)形成擬合曲線簇，能夠充分表征各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，從而獲取準確、可靠的風速風向信號；進一步的，基于實時風速、風向信號對擬合曲線簇進行修正，能夠?qū)崟r驗證所獲得的擬合曲線簇，同時在相鄰風機的風速、風向信號之間關系發(fā)生變化時，能夠及時跟蹤到變化并及時修正，從而確保所構(gòu)建的相鄰風機風速、風向之間的關系的實時準確性，有效提高了獲取風速、風向的可靠性。

附圖說明

圖1是本實施例風電機組風速風向獲取方法的實現(xiàn)流程示意圖。

圖2是本發(fā)明具體實施例中風電機組風速風向獲取方法的實現(xiàn)流程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本實施例風電機組風速風向獲取方法，目標風電場內(nèi)各風電機組分別配置有一個風速風向儀，風速風向獲取方法步驟包括：

1）分別通過各風電機組對應的風速風向儀實時采集風速、風向信號，并基于采集到的信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫；實時根據(jù)建立的風速風向數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，得到相鄰風機風速風向關系集；

2）當目標風電機組的風速風向儀故障時，從相鄰風機風速風向關系集中獲取目標機組所對應的相鄰風機風速風向關系，并根據(jù)與目標風電機組相鄰的風電機組當前風速、風向，獲取得到目標風電機組的風速、風向。

本實施例通過由實時風速風向信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫，基于數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，當存在風電機組的風速風向儀故障時，根據(jù)相鄰風機風速風向關系來獲取風電機組的風速風向，保證風速風向儀故障時風電機組仍然能夠正常運行，避免因風速風向儀故障而導致停機，從而提高風電機組的利用率和發(fā)電量，且實現(xiàn)方法簡單，所獲取的風速風向信號可靠性高，不增加硬件成本且環(huán)境適應性強，能夠適用于各種不同風場環(huán)境。

本實施例通過基于實時風速、風向數(shù)據(jù)建立風速風向數(shù)據(jù)庫，能夠充分挖掘相鄰風機之間的風速風向關系，從而構(gòu)建得到準確的相鄰風機之間風速風向的關系，與傳統(tǒng)的簡單利用相鄰風機風速風向信息相比，能夠大大提高所獲取的風速風向信息的精度以及可靠性。

本實施例中，步驟1）中具體通過SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）實時獲取風速風向儀采集到的信號，以基于采集到的信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫。本實施例各風電機組的風速風向儀實時采集到風速、風向信號，由SCADA系統(tǒng)監(jiān)測到各風速風向儀采集的信號后上傳給風電場控制中心，在風電場控制中心建立風速風向數(shù)據(jù)庫。

本實施例中，步驟1）中具體通過對風速風向數(shù)據(jù)庫進行曲線擬合形成對應各風電機組的擬合曲線簇，基于擬合曲線簇得到相鄰風機風速風向關系集。本實施例在建立風速風向數(shù)據(jù)庫后，由數(shù)據(jù)處理工具（如數(shù)據(jù)處理軟件等）提取風速風向數(shù)據(jù)庫中各風電機組對應的風速、風向數(shù)據(jù)進行曲線擬合處理，形成擬合曲線簇，以用于風速風向儀故障時風速風向信號獲取的依據(jù)。擬合曲線簇即對應各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，能夠充分表征各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，從而獲取準確、可靠的風速風向信號。每條擬合曲線即對應一臺風電機組與相鄰風電機組之間的風速和風向關系。

本實施例中，基于擬合曲線簇得到相鄰風機風速風向關系集的具體步驟為：

1.1）預先根據(jù)風速風向數(shù)據(jù)庫建立初始擬合曲線簇；

1.2）實時獲取各風電機組的風速、風向信號對初始擬合曲線簇進行修正，得到實時擬合曲線簇，并作為相鄰風機風速風向關系集。

本實施例基于實時風速、風向信號對擬合曲線簇進行修正，能夠?qū)崟r驗證所獲得的擬合曲線簇，同時在相鄰風機的風速、風向信號之間關系發(fā)生變化時，能夠及時跟蹤到變化并及時修正，從而確保所構(gòu)建的相鄰風機風速、風向之間的關系的實時準確性，有效提高了獲取風速、風向的可靠性。

本實施例中，步驟1.2）中進行修正的具體步驟為：

1.21）將初始擬合曲線簇作為當前擬合曲線簇，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟1.22）；

1.22）獲取各風電機組的實時風速、風向信號對當前擬合曲線簇進行驗證，若驗證通過，返回執(zhí)行步驟1.22）；否則由獲取的實時風速、風向信號對當前擬合曲線簇進行修正，返回執(zhí)行步驟1.22）。

本實施例對擬合曲線簇進行驗證時，具體將各風電機組的實時風速、風向信號所對應的相鄰風機風速風向之間的關系與擬合曲線簇進行比較，若誤差范圍在預設允許范圍內(nèi)，則驗證通過，否則驗證不通過，由實時風速、風向信號所對應的相鄰風機風速、風向之間的關系對擬合曲線簇進行修正優(yōu)化，直至誤差范圍在預設允許范圍內(nèi)。

本實施例中，步驟2）的具體步驟為：

2.1）預先加載具有從相鄰風機風速風向關系集中獲取目標機組所對應的相鄰風機風速風向關系，并根據(jù)與目標風電機組相鄰的風電機組當前風速、風向獲取得到目標風電機組的風速、風向的功能的獲取模塊至SCADA系統(tǒng)中；

2.2）當目標風電機組的風速風向儀故障時，SCADA系統(tǒng)接收目標風電機組的獲取請求，通過調(diào)用獲取模塊獲取得到目標風電機組的風速、風向，發(fā)送至目標風電機組。

本實施例當目標風電機組的風速風向儀故障時，發(fā)送風速風向的獲取請求至SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)通過獲取模塊調(diào)用擬合曲線簇，從擬合曲線簇中對應目標風電機組的擬合曲線獲取得到目標風電機組與相鄰風電機組之間風速風向的關系，由擬合曲線、相鄰風電機組的當前風速、風向即可獲取得到目標風電機組的風速、風向。

如圖2所示，本發(fā)明具體實施例中首先實時由風電場內(nèi)各機組的風速風向儀采集風速和風向信號，并通過SCADA系統(tǒng)上傳到風電場控制中心，建立風速風向數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)處理工具從風速風向數(shù)據(jù)庫中提取風速和風向信號進行處理形成擬合曲線簇，以充分挖掘相鄰風電機組風速風向之間的關系；再利用實時風速、風向信號對形成的擬合曲線簇進行驗證，若誤差范圍小于或等于允許值，則將擬合曲線簇作為相鄰風機風速風向關系集，以用于風速風向儀故障時風速風向信號獲取的依據(jù)；若誤差范圍大于允許值，則對擬合曲線簇進行修正和優(yōu)化，直到滿足誤差范圍的要求。當存在目標風電機組的風速風向儀發(fā)生故障后，發(fā)送風速風向獲取請求至SCADA系統(tǒng)，以對其輸入風速和風向信號；SCADA系統(tǒng)接收到請求信號后，根據(jù)相鄰風電機組的當前風速、風向，調(diào)用擬合曲線簇得到目標風電機組的風速、風向，輸出至目標風電機組；目標風電機組接收到風速風向信號后，正常允許運行，同時發(fā)出警告，以通知盡快維修風速風向儀的故障。

本實施例風電機組系統(tǒng)包括多臺風電機組，每臺風電機組均配置有一個風速風向儀，還包括風速風向獲取裝置，風速風向獲取裝置包括相互連接的相鄰風速風向關系建立模塊以及獲取模塊，相鄰風速風向關系建立模塊實時各個風速風向儀采集的風速、風向信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫，并實時根據(jù)建立的風速風向數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各風電機組分別與相鄰風電機組之間風速和風向的關系，得到相鄰風機風速風向關系集；獲取模塊當目標風電機組的風速風向儀故障時，從相鄰風機風速風向關系集中獲取目標機組所對應的相鄰風機風速風向關系，并根據(jù)與目標風電機組相鄰的風電機組當前風速、風向，獲取得到目標風電機組的風速、風向。

本實施例風電機組系統(tǒng)基于單風速風向儀采集風速、風向信號，當風速風向儀發(fā)生故障時，通過風速風向獲取裝置獲取風速風向信號，保證了風電機組在風速風向儀故障情況下的正常運行，減少故障停機時間，從而提高了機組的可利用率和發(fā)電量。

本實施例風電機組系統(tǒng)中風速風向獲取裝置包括相鄰風速風向關系建立模塊以及獲取模塊，相鄰風速風向關系建立模塊基于實時風速、風向信號建立風速風向數(shù)據(jù)庫，能夠充分挖掘相鄰風機之間的風速風向關系，從而構(gòu)建得到準確的相鄰風機之間風速風向的關系，所獲取的風速風向信息的精度以及可靠性高。

本實施例中，相鄰風速風向關系建立模塊與SCADA系統(tǒng)連接，通過SCADA系統(tǒng)獲取各個風速風向儀采集的風速、風向信號。相鄰風速風向關系建立模塊具體通過對風速風向數(shù)據(jù)庫進行曲線擬合形成對應各風電機組的擬合曲線簇，基于擬合曲線簇得到相鄰風機風速風向關系集。

本實施例中，每臺風電機組還配置有風速風向儀故障監(jiān)測模塊，實時監(jiān)測風速風向儀的故障狀態(tài)，當監(jiān)測到發(fā)生故障時，向風速風向獲取裝置發(fā)送風速風向的獲取請求。

本實施例中，獲取模塊加載至SCADA系統(tǒng)中，當目標風電機組的風速風向儀故障時，SCADA系統(tǒng)接收目標風電機組的獲取請求，通過調(diào)用獲取模塊獲取得到目標風電機組的風速、風向，并發(fā)送至目標風電機組。獲取模塊執(zhí)行時，根據(jù)目標風電機組相鄰的風電機組的當前風速、風向，通過調(diào)用擬合曲線簇獲取得到目標風電機組的風速、風向輸出。

上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。