基于scada運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法
【專利摘要】一種基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法，其基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法其特征在于，利用部署于風(fēng)電公司內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心中的SCADA數(shù)據(jù)庫中所保存的每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，即可對(duì)風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩控制的控制性能進(jìn)行評(píng)估，從而尋找到風(fēng)場(chǎng)中同類型風(fēng)機(jī)中控制性能存在問題的機(jī)組。通過本大型風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化控制性能對(duì)比分析方法，可以有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組階段性運(yùn)行控制性能進(jìn)行對(duì)比分析，使得風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行人員可以對(duì)機(jī)組性能有實(shí)時(shí)的了解，針對(duì)不同情況對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組控制性能。
【專利說明】
基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域 [0001] :本發(fā)明屬于可再生能源，涉及基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取 的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法。
[0002]
【背景技術(shù)】：伴隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 (Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)系統(tǒng)也孕育而生。目前應(yīng)用于風(fēng)電 行業(yè)的SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象的內(nèi)容包含了風(fēng)電機(jī)組的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)以及測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。針對(duì) 風(fēng)電場(chǎng)管理的需求，在風(fēng)電區(qū)域總公司內(nèi)的SCADA系統(tǒng)具有如下功能:風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù) 的遠(yuǎn)程傳輸功能；實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制；風(fēng)電場(chǎng)試試運(yùn)行數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、顯示功 能;多風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)功能;綜合報(bào)表功能等。由于SCADA中采集數(shù)據(jù)量非常巨大， 現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)缺少結(jié)合機(jī)組對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理的功能。風(fēng)電運(yùn)營商往往無法掌握 更進(jìn)一步的風(fēng)電控制機(jī)組性能信息。從而無法對(duì)機(jī)組進(jìn)行有效評(píng)估，使得機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù) 無故沉睡在服務(wù)器當(dāng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控 制性能評(píng)估方法，其目的是解決以往所存在問題。
[0004] 技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法，其特征 在于:其基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法其特征在于，利 用部署于風(fēng)電公司內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心中的SCADA數(shù)據(jù)庫中所保存的每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組歷史運(yùn) 行數(shù)據(jù)，即可對(duì)風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩控制的控制性能進(jìn)行評(píng)估，從而尋找到風(fēng)場(chǎng)中同類型風(fēng)機(jī) 中控制性能存在問題的機(jī)組。
[0006] 本方法適應(yīng)于并網(wǎng)單臺(tái)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能評(píng)估，利用線性回歸擬合 算法建立機(jī)組轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的運(yùn)行數(shù)據(jù)映射關(guān)系。
[0007] 適用本方法時(shí)需要有根據(jù)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)得到的機(jī)組設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線，作為 參考曲線。
[0008] 本方法適合對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中相同機(jī)型的多臺(tái)機(jī)組進(jìn)行功率特性評(píng)估。
[0009] 評(píng)估所用數(shù)據(jù)庫中的的功率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩采集于機(jī)組的 SCADA系統(tǒng)，且該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不低于168h連續(xù)測(cè)量時(shí)間的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集頻率在4s~ lOmin之內(nèi)，能夠覆蓋機(jī)組的任意運(yùn)行狀態(tài)，包括風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒 定區(qū)四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)區(qū)段。
[0010] 評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的功率、風(fēng)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，頻率為1 Ornin。
[0011] 本方法采用線性自回歸擬合法通過對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 值進(jìn)行擬合，得到機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制擬合曲線。
[0012] 通過擬合得到擬合曲線，將其標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行一致性校驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行顯著性分析，如 存在顯著性差異，則說明轉(zhuǎn)矩控制曲線出現(xiàn)了偏差;通過對(duì)比分析擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì) 算得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度，以此為判據(jù)來評(píng)判機(jī)組控制性能。
[0013] 該方法的具體步驟為：
[0014] 第一步:對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)機(jī)組進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制 部分的恒定區(qū)都有相對(duì)于的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)Kc> pt，根據(jù)公式(1)計(jì)算得出：
[0016] 由上式可知最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)葉輪半徑R、風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)CpUax)、最佳葉尖速比X、齒輪箱傳動(dòng)比N以及發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境的 空氣密度P所共同決定的;這些機(jī)組參數(shù)在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)完成后就為固定值，因此最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益 系數(shù)IWt為固定值；
[0017] 第二步：同步記錄部署在風(fēng)電公司數(shù)據(jù)中心的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中各臺(tái)機(jī)組的機(jī) 組運(yùn)行數(shù)據(jù)，并建立評(píng)估數(shù)據(jù)庫，評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的功率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn) 矩采集于機(jī)組的SCADA系統(tǒng)，且該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不低于168h連續(xù)測(cè)量時(shí)間的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集 頻率在4s~lOmin之內(nèi)，能夠覆蓋機(jī)組的任意運(yùn)行狀態(tài)，包括風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、C P恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒 定區(qū)、功率恒定區(qū)四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)區(qū)段；
[0018]第三步:數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)與篩選，根據(jù)GB/T 18710-2002并結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn) 行范圍檢驗(yàn)、趨勢(shì)檢驗(yàn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)剔除及修正，保證數(shù)據(jù)可以真實(shí)客觀地反映風(fēng)電機(jī)組 的運(yùn)行情況，數(shù)據(jù)剔除是剔除風(fēng)電機(jī)組不工作或是測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生故障的數(shù)據(jù)；
[0019]表1主要參數(shù)的合理范圍參考值
[0021] 第四步:數(shù)據(jù)整理，根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)庫中采集到的數(shù)據(jù)，將其中的功率、風(fēng)速、電機(jī)轉(zhuǎn) 速、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，頻率為lOmin;如風(fēng)電機(jī)組有效數(shù)據(jù)采集期間有充足的電機(jī) 轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)則直接將轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，統(tǒng)一為lOmin頻率的數(shù)據(jù);若沒有電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù) 據(jù)，則根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到電機(jī)轉(zhuǎn)矩值；
[0022] 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩可根據(jù)公式由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值得出：
[0024] 式中：Tiomin為lOmin的平均轉(zhuǎn)矩值;niomin為評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過時(shí)間同步的lOmin平 均電機(jī)轉(zhuǎn)速值;Pi(Min為評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過時(shí)間同步的lOmin平均功率值;通過此步驟將各臺(tái) 機(jī)組的數(shù)據(jù)分類整合，得到有效數(shù)據(jù)以每周為一個(gè)更新頻次永久保存于評(píng)估數(shù)據(jù)庫中，以 備隨時(shí)調(diào)用；
[0025]第五步:數(shù)據(jù)分類，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制策略分析得出，轉(zhuǎn)矩控制共有四個(gè)運(yùn) 行區(qū)域，分別為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、CP恒定區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)四個(gè)運(yùn)行區(qū)域，根據(jù)不同風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩控制曲線，將評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過數(shù)據(jù)整理的電機(jī)轉(zhuǎn)速值與電機(jī)轉(zhuǎn)矩值進(jìn) 行數(shù)值劃分，將不同數(shù)據(jù)分別存入四個(gè)不同的運(yùn)行區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
[0026] 第六步:擬合分析，選取評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為x，選取轉(zhuǎn)矩值設(shè)為y，作 為擬合輸入值，恒定區(qū)數(shù)據(jù)采用線性自回歸擬合法得到風(fēng)機(jī)相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)矩增益系數(shù) K值，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行擬合分別得到 擬合Ai，，A 2，B2，A3，B3.具體擬合算法由附件1數(shù)據(jù)擬合法給出；
[0027] 第七步;轉(zhuǎn)矩控制曲線的繪制，在完成數(shù)據(jù)擬合后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)控制曲線劃分節(jié)點(diǎn)， 選取合理范圍，通過第六步中所得到的參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、C P恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒 定區(qū)曲線進(jìn)行繪制：
[0028] ￥=心+8以(風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)）
[0029] y=KX2(Cp 恒定區(qū)）
[0030] Y=A2+B2X(轉(zhuǎn)速恒定區(qū)）
[0031] Y=A3+B3X(功率恒定區(qū)）
[0032] 將式中的各部分繪制于界面上與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩曲線進(jìn)行比對(duì)，可直觀的反映出轉(zhuǎn)矩控 制性能的偏差；
[0033] 第八步:一致性校驗(yàn)，通過曲線一致性校驗(yàn)對(duì)比方法來對(duì)比擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線 的回歸曲線精密度、剩余標(biāo)準(zhǔn)差、斜率、截距等曲線基本參數(shù)，來對(duì)曲線進(jìn)行一致性校驗(yàn);檢 驗(yàn)擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線是否存在顯著性差異，具體算法由附件2曲線的一致性校驗(yàn)給出；
[0034] 第九步:控制性能對(duì)比，通過將風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的由第六步計(jì)算得出的K值與由第 一步計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)1(￥進(jìn)行比對(duì)：
[0036]得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度，以此作為風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組 最大功率跟蹤性能進(jìn)行分析；
[0037]根據(jù)理論設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)控制曲線Y=A+BX與由第六步計(jì)算得出的實(shí)際運(yùn)行數(shù) 據(jù)擬合曲線Y=Ai+BiX進(jìn)行一致性對(duì)比：
[0039]得到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)控制偏差度，同理計(jì)算得出轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的偏差度如， s3;最終以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度知、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制 偏差度S 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3為判據(jù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能做出評(píng)判，判斷 依據(jù)由附件3最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)對(duì)發(fā)電量的影響給出，對(duì)比分析方法由附件4控制性能對(duì)比 分析方法給出；
[0040]第十步:生成報(bào)告，通過研究分析，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控 制偏差度心、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3在〇~10%表示 風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)良好，無需調(diào)整;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū) 轉(zhuǎn)矩控制偏差度8 1、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度52、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3在10%~ 30%表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)欠佳，需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系 數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度~、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn) 矩控制偏差度S3大于30%表示機(jī)組控制系統(tǒng)存在故障，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢修。
[0041] 附件1的方法為:CP恒定區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性自回歸擬合法：
[0042] 取Y = kx2,由理論可知k>0.
[0043] y = kx2
[0044]
[0045] 求擬合系數(shù)k值：
[0051]最后解得式中k即為每臺(tái)風(fēng)機(jī)相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)K值；
[0052]風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采用的最小二乘擬合法：
[0053]使觀測(cè)點(diǎn)和估計(jì)點(diǎn)的距離的平方和達(dá)到最小，這里的"二乘"指的是用平方度量觀 測(cè)點(diǎn)和估計(jì)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，"最小"指的是參數(shù)的估計(jì)值要保證各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)與估計(jì)點(diǎn)的距離的平 方和達(dá)到最小;選取擬合數(shù)據(jù)庫中風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合， 建立回歸模型：
[0054] Y=A+BX
[0055] (Xi,Yi),……，（Xn Yn)為收集到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，則應(yīng)用模型
[0056] y'=A+BX'
[0057]來估計(jì)Yi，這里X' i是Xi的估計(jì)值;這樣點(diǎn)(Xi，Yi)的估計(jì)就是(X7 ij' i)他們之間距 離的平方為：
[0058] d=(Xi，X，i)2+(Yi，A+BX，）2
[0059]進(jìn)而最小二乘估計(jì)量使得
[0060] a(c)) = X(-X；)2 + ￡[Y,- (A+ BX')]: /=1 >1.
[0061] 達(dá)到最小值的參數(shù)，特別當(dāng)各個(gè)Xi和相應(yīng)的估計(jì)值相等，即XiiX^時(shí)，最小二乘估 計(jì)量就是使得：
[0062] 〇-(S) = y\[Y~(A+BX)f
[0063] 達(dá)到最小的參數(shù);如果在這里能夠固定結(jié)實(shí)變量值的前提下觀測(cè)預(yù)報(bào)變量，就認(rèn) 為解釋變量的觀測(cè)值和估計(jì)值相等，從而可以通過上式求最小二乘估計(jì)；已知（ Xl， Yi),……，（Xn Yn)是變量X和Y的一組數(shù)據(jù)，要估計(jì)的是回歸直線方程：
[0064] Y=Ai+BiX
[0065] 中參數(shù)Ai，Bi，的值;所以這時(shí)目標(biāo)的函數(shù)為：
[0066] 之[Y,-(Ai+B!X,：)]: 2 = 1
[0067]達(dá)到最小于是這使得最小二乘法就是尋求的值，使在各點(diǎn)的偏差
[0068] Yi-(Ai+BiXi)(i = l,2,3,---,n)
[0069] 的平方和達(dá)到最小;在這種情形下得到直線：
[0070] Yi = Ai+BiXi
[0071] -定經(jīng)過觀測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的中心 ；進(jìn)一步，若觀測(cè)數(shù) 據(jù)全部落在某一直線上，則這個(gè)直線方程的截距和斜率必是模型參數(shù)的最小二乘估計(jì)量； 使用該方法求得的斜率與截距即為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的線性擬合方程的系 數(shù);最終分別得到擬合直線；
[0072] Y=Ai+BiX
[0073] Y=A2+B2X
[0074] Y=A3+B3X
[0075] 附件 2:
[0076]曲線的一致性校驗(yàn)：
[0077]二次曲線的一致性校驗(yàn)：
[0078] 表：曲線的基本參數(shù)
[0081] 回歸曲線精密度檢驗(yàn)
[0082] 在一元線性最小二乘法回歸分析中，可以用剩余標(biāo)準(zhǔn)差來描述直線的精密度，進(jìn) 一步對(duì)y值做近似的區(qū)間估計(jì)；
[0083]設(shè)計(jì)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差&
[0085]數(shù)據(jù)擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差&
[0087]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0089] 式中：Smax為SjPS2中較大者;SmiASdPS2中較小者;根據(jù)顯著性水平a，自由度
[0090] f = f1+f2,通過查表得到Fa⑴
[0091]表:相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表

[0094] 最終通過比較F與Fa(f)的大小來判定和之間是否存在顯著性差異;若F〈Fa(f)則說 明Si和S2之間不存在明顯差異；
[0095] 檢驗(yàn)二次曲線系數(shù)
[0098]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0100] 根據(jù)顯著性水平a，自由度f = f1+f2,通過查表得到u(f)
[0101] t計(jì)與ta(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)<ta(f)則說明不存在明顯差異，如存在顯著性差異則進(jìn) 行下一步判斷；
[0102] 一次曲線的一致性校驗(yàn)
[0103] 表：曲線的基本參數(shù)
[0106] 回歸曲線精密度檢驗(yàn)
[0107] 在一元線性最小二乘法回歸分析中，可以用剩余標(biāo)準(zhǔn)差來描述直線的精密度，進(jìn) 一步對(duì)y值做近似的區(qū)間估計(jì)；
[0108]設(shè)計(jì)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差&
[0110]數(shù)據(jù)擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差s2
[0112]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0114] 式中：SmaASdPS2中較大者;SmiASdPS2中較小者;根據(jù)顯著性水平a，自由度
[0115] € =心+5，通過查表得到?〇^)
[0116] 最終通過比較F與Fa(f)的大小來判定和之間是否存在顯著性差異;若F〈Fa(f)則說 明Si和S2之間不存在明顯差異；
[0117] 檢驗(yàn)斜率
[0120]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0122] 根據(jù)顯著性水平a，自由度f = f1+f2,通過查表得到U(f)
[0123] 查得t計(jì)與U(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)<ta(f)則說明8與也不存在明顯差異；
[0124] 檢驗(yàn)截距
[0125] 標(biāo)準(zhǔn)曲線
[0127]數(shù)據(jù)擬合曲線
[0129]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0131] 根據(jù)顯著性水平a，自由度f = f1+f2,通過查表得到U(f)
[0132] 查得t計(jì)與ta(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)<ta(f)則說明六與^不存在明顯差異；
[0133] 由以上檢驗(yàn)剩余標(biāo)準(zhǔn)差S，斜率B，截距A可評(píng)判出回歸直線是否存在顯著性差異， 如存在顯著性差異則進(jìn)行下一步判斷；
[0134] 附件3為：
[0135] 根據(jù)bladed對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行仿真模擬分析得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益 系數(shù)K的變化會(huì)對(duì)機(jī)組的發(fā)電量造成很大的影響，因此可根據(jù)K值來對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制 性能進(jìn)行評(píng)判；
[0136] 表:轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差對(duì)發(fā)電量的影響
[0138] 可以得出在不同年平均風(fēng)速下如果轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差達(dá)到10%即對(duì)機(jī)組發(fā)電量 產(chǎn)生5%左右的影響需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試，如超過30%則對(duì)機(jī)組發(fā)電量產(chǎn)生巨大影響說明 機(jī)組產(chǎn)生故障，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行進(jìn)一步的檢修；
[0139] 附件4為：
[0140] 控制性能對(duì)比分析方法：
[0141] CP恒定區(qū)控制性能對(duì)比方法為:通過將風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的由第六步計(jì)算得出的K 值與由第一步計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)1(￥進(jìn)行比對(duì)：
[0143] 得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5,以此作為風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組 最大功率跟蹤性能進(jìn)行分析；
[0144] 其它運(yùn)行區(qū)域在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行階段通常按照邏輯控制執(zhí)行，即風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、 恒定區(qū)直接提升轉(zhuǎn)矩，功率恒定區(qū)維持在某一區(qū)間內(nèi)運(yùn)行;分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)直線方程風(fēng)機(jī)啟 動(dòng)區(qū)實(shí)際運(yùn)行擬合直線為
[0145] Y=Ai+BiX
[0146] 標(biāo)準(zhǔn)直線方程為：
[0147] Y=A+BX
[0148] 對(duì)兩條直線進(jìn)行比對(duì)：
[0151]最終求得風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)偏差度為：
[0153] 同理求得轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的偏差度S2，S3;
[0154] 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度~、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制 偏差度S2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S 3在〇~10 %表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)良 好，無需調(diào)整;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度~、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩 控制偏差度S 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3在10%~30%表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn) 行狀態(tài)欠佳，需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏 差度知、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3大于30%表示機(jī)組控 制系統(tǒng)存在故障，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢修。
[0155] 優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明提供了一種基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩 控制性能評(píng)估方法，其使得機(jī)組數(shù)據(jù)得到有效利用，其目的是從部署在風(fēng)電公司數(shù)據(jù)中心 的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中抽取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)能進(jìn) 行分析，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組控制性能進(jìn)行對(duì)比分析。
[0156] 本發(fā)明可根據(jù)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的歷史數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與數(shù)據(jù)擬合 技術(shù)即可對(duì)風(fēng)電機(jī)組控制性能進(jìn)行對(duì)比分析，無需再添加傳感器等硬件就能準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組最大功率跟蹤性能進(jìn)行評(píng)判。本方法不局限于直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組與雙饋型風(fēng)電機(jī) 組。
[0157] 通過本大型風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化控制性能對(duì)比分析方法，可以有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組階 段性運(yùn)行控制性能進(jìn)行對(duì)比分析，使得風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行人員可以對(duì)機(jī)組性能有實(shí)時(shí)的了解，針對(duì) 不同情況對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組控制性能。
【附圖說明】：
[0158]圖1氣流經(jīng)過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面前后的狀況圖；
[0159 ]圖2轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩關(guān)系曲線圖；
[0160] 圖3為數(shù)據(jù)分類圖；
[0161] 圖4為附件3的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)對(duì)發(fā)電量的影響圖。
[0162] 實(shí)施方式:下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作近一步說明：
[0163] 原理綜述:對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)分析，進(jìn)行首要分析的便是風(fēng)輪旋轉(zhuǎn) 面，如圖2和4所示為氣流流過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面形成的風(fēng)廓線、風(fēng)速和壓力的變化，在氣流流經(jīng)風(fēng) 輪旋轉(zhuǎn)面之前，風(fēng)速與壓力的下角標(biāo)注釋為u，當(dāng)氣流流過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面之后，風(fēng)速與壓力的 下角標(biāo)注釋為w。
[0164] 設(shè)氣流的質(zhì)量為，則在流經(jīng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面氣流所損失的動(dòng)量為：
[0165] H=m(vu-vw)
[0166] 設(shè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面的面積為，則氣流通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面的推力為：
[0168] 艮p
[0169] T = A(p^-p^)
[0170]根據(jù)伯努利方式，壓力的變化為
[0172]以風(fēng)速流動(dòng)的空氣的動(dòng)能為：
[0174] 設(shè)空氣質(zhì)量為單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面的空氣質(zhì)量，即：
[0185] 式中n--風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/s
[0186] ?一一風(fēng)輪的角速度，單位為rad/s
[0187] R一一風(fēng)輪半徑，單位為m
[0188] v--實(shí)際風(fēng)速，單位為m/s
[0189] 風(fēng)能利用系數(shù)〇>是評(píng)定風(fēng)輪氣動(dòng)特性優(yōu)劣的主要參數(shù)。風(fēng)的能量只有部分可被風(fēng) 輪吸收成為機(jī)械能，風(fēng)能利用系數(shù)0>是風(fēng)力機(jī)葉尖速比A和槳距角0的函數(shù)，風(fēng)能利用系數(shù) 可近似用下式表示：
[0191] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在切入風(fēng)速以上，額定風(fēng)速以下時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)是定槳距運(yùn)行，此時(shí) 葉尖速比決定著風(fēng)能利用系數(shù)4的大小，對(duì)于同一型號(hào)的風(fēng)機(jī)存在唯一的最佳葉尖速比 入。Pt，使得風(fēng)能利用系數(shù)cP達(dá)到最大值。當(dāng)葉尖速比M扁離最佳葉尖速比時(shí)，功率利用系數(shù)0> 就會(huì)減小，從而降低風(fēng)能利用率。為了使風(fēng)輪運(yùn)行在最佳轉(zhuǎn)速《￥上，通常轉(zhuǎn)矩給定值仏是 按照如下方式給定：
[0193]式中的Ew為風(fēng)輪功率，由前面的推倒可知
[0195]式中P為空氣密度，s為風(fēng)輪掃掠面積，v為風(fēng)速，CP為風(fēng)能利用系數(shù)，將其代入上 式：
[0197] 葉片的葉塵圓周諫度與風(fēng)速之比稱為葉尖速比入：
[0199]將其代入上式得
[0201 ]將風(fēng)輪最優(yōu)轉(zhuǎn)速w ^;最佳葉尖速比A。#;風(fēng)能最佳利用系數(shù)Cp(max);最優(yōu)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 速將其代入上式得
為齒輪箱變速比，所以：
[0205] Tg為發(fā)電機(jī)給定轉(zhuǎn)矩;令
[0207] 因此轉(zhuǎn)矩給定值如下式所示：
[0208] Tg=Koptml：^
[0209] 從風(fēng)場(chǎng)采集回來的數(shù)據(jù)中電機(jī)轉(zhuǎn)速n單位通常為r/min而公式中的《為角速度，單 位為:rad/s，即：
[0211]將《代入前式可得
[0213]由此可得
[0215] 由上式可以得到最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)Kc>pt。如上式所示它是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán) 境的空氣密度P、葉輪半徑R、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)C PUW、最佳葉尖速比X以及 齒輪箱傳動(dòng)比N所共同決定的。因此根據(jù)實(shí)際采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值如下式所示：
[0216] ^g. ~ ^ap/lg(apt)
[0217] 由上式與圖2可知風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速運(yùn)行時(shí)，如AB段所示為風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后 的低風(fēng)速運(yùn)行區(qū)；在風(fēng)速高于切入風(fēng)速后轉(zhuǎn)矩_轉(zhuǎn)速控制中轉(zhuǎn)矩給定值通常與轉(zhuǎn)速反饋值 時(shí)按照二次型函數(shù)關(guān)系給定的（如BC段所示），通過調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的比例，使風(fēng)電 機(jī)組運(yùn)行在C pUax)上，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)功率捕獲;CD段是風(fēng)輪恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行區(qū)，轉(zhuǎn)矩爬升階段;到達(dá) D點(diǎn)后轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定值;在D點(diǎn)機(jī)組保持恒功率運(yùn)行。但是由于機(jī)械和電氣極限轉(zhuǎn)子速度與 輸出功率必須維持在額定值以下，需要通過調(diào)整槳距角使功率輸出恒定。因此可從數(shù)據(jù)中 心的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中抽取出風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的歷史值，通過數(shù)據(jù)挖掘定位最大風(fēng)能 追蹤區(qū)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，再將定位到的數(shù)據(jù)提取到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型中進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，從而 得到風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中的值，再對(duì)同一型號(hào)的風(fēng)機(jī)所得的不同值進(jìn)行比對(duì)，以此作為 風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)。
[0218] 其基于風(fēng)電場(chǎng)SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法其特征在 于，利用部署于風(fēng)電公司內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心中的SCADA數(shù)據(jù)庫中所保存的每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，即可對(duì)風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩控制的控制性能進(jìn)行評(píng)估，從而尋找到風(fēng)場(chǎng)中同類 型風(fēng)機(jī)中控制性能存在問題的機(jī)組。
[0219] 本方法適應(yīng)于并網(wǎng)單臺(tái)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能評(píng)估，利用線性回歸擬合 算法建立機(jī)組轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的運(yùn)行數(shù)據(jù)映射關(guān)系。
[0220] 適用本方法時(shí)需要有根據(jù)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)得到的機(jī)組設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線，作為 參考曲線。
[0221] 本方法適合對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中相同機(jī)型的多臺(tái)機(jī)組進(jìn)行功率特性評(píng)估。
[0222] 評(píng)估所用數(shù)據(jù)庫中的的功率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩采集于機(jī)組的 SCADA系統(tǒng)，且該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不低于168h連續(xù)測(cè)量時(shí)間的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集頻率在4s~ lOmin之內(nèi)，能夠覆蓋機(jī)組的任意運(yùn)行狀態(tài)，包括風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒 定區(qū)四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)區(qū)段。
[0223] 評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的功率、風(fēng)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，頻率為lOmin。
[0224] 本方法采用線性自回歸擬合法通過對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 值進(jìn)行擬合，得到機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制擬合曲線。
[0225] 通過擬合得到擬合曲線，將其標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行一致性校驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行顯著性分析，如 存在顯著性差異，則說明轉(zhuǎn)矩控制曲線出現(xiàn)了偏差;通過對(duì)比分析擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì) 算得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度，以此為判據(jù)來評(píng)判機(jī)組控制性能。
[0226] 該方法的具體步驟為：
[0227] 第一步:對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)機(jī)組進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制 部分的恒定區(qū)都有相對(duì)于的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)Kc> pt，根據(jù)公式(1)計(jì)算得出：
[0229]由上式可知最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)葉輪半徑R、風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)CpUax)、最佳葉尖速比k齒輪箱傳動(dòng)比N以及發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境的 空氣密度P所共同決定的;這些機(jī)組參數(shù)在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)完成后就為固定值，因此最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益 系數(shù)IWt為固定值；
[0230]第二步：同步記錄部署在風(fēng)電公司數(shù)據(jù)中心的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中各臺(tái)機(jī)組的機(jī) 組運(yùn)行數(shù)據(jù)，并建立評(píng)估數(shù)據(jù)庫，評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的功率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn) 矩采集于機(jī)組的SCADA系統(tǒng)，且該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不低于168h連續(xù)測(cè)量時(shí)間的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集 頻率在4s~lOmin之內(nèi)，能夠覆蓋機(jī)組的任意運(yùn)行狀態(tài)，包括風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、C P恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒 定區(qū)、功率恒定區(qū)四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)區(qū)段；
[0231]第三步:數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)與篩選，根據(jù)GB/T 18710-2002并結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn) 行范圍檢驗(yàn)、趨勢(shì)檢驗(yàn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)剔除及修正，保證數(shù)據(jù)可以真實(shí)客觀地反映風(fēng)電機(jī)組 的運(yùn)行情況，數(shù)據(jù)剔除是剔除風(fēng)電機(jī)組不工作或是測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生故障的數(shù)據(jù)；
[0232]表1主要參數(shù)的合理范圍參考值
[0234]第四步:數(shù)據(jù)整理，根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)庫中采集到的數(shù)據(jù)，將其中的功率、風(fēng)速、電機(jī)轉(zhuǎn) 速、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，頻率為lOmin;如風(fēng)電機(jī)組有效數(shù)據(jù)采集期間有充足的電機(jī) 轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)則直接將轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，統(tǒng)一為lOmin頻率的數(shù)據(jù);若沒有電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù) 據(jù)，則根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到電機(jī)轉(zhuǎn)矩值；
[0235]發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩可根據(jù)公式由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值得出：
[0237] 式中：Tiomin為lOmin的平均轉(zhuǎn)矩值;niomin為評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過時(shí)間同步的lOmin平 均電機(jī)轉(zhuǎn)速值;Pi(Min為評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過時(shí)間同步的lOmin平均功率值;通過此步驟將各臺(tái) 機(jī)組的數(shù)據(jù)分類整合，得到有效數(shù)據(jù)以每周為一個(gè)更新頻次永久保存于評(píng)估數(shù)據(jù)庫中，以 備隨時(shí)調(diào)用；
[0238] 第五步:數(shù)據(jù)分類，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制策略分析得出，轉(zhuǎn)矩控制共有四個(gè)運(yùn) 行區(qū)域，分別為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、CP恒定區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)四個(gè)運(yùn)行區(qū)域，根據(jù)不同風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩控制曲線，將評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過數(shù)據(jù)整理的電機(jī)轉(zhuǎn)速值與電機(jī)轉(zhuǎn)矩值進(jìn) 行數(shù)值劃分，將不同數(shù)據(jù)分別存入四個(gè)不同的運(yùn)行區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
[0239] 第六步:擬合分析，選取評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為x，選取轉(zhuǎn)矩值設(shè)為y，作 為擬合輸入值，恒定區(qū)數(shù)據(jù)采用線性自回歸擬合法得到風(fēng)機(jī)相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)矩增益系數(shù) K值，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行擬合分別得到 擬合Ai，，A 2，B2，A3，B3.具體擬合算法由附件1數(shù)據(jù)擬合法給出；
[0240] 第七步;轉(zhuǎn)矩控制曲線的繪制，在完成數(shù)據(jù)擬合后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)控制曲線劃分節(jié)點(diǎn)， 選取合理范圍，通過第六步中所得到的參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、C P恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒 定區(qū)曲線進(jìn)行繪制：
[0241] ￥=心+8如風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)）
[0242] y=KX2(Cp 恒定區(qū)）
[0243] Y=A2+B2X(轉(zhuǎn)速恒定區(qū)）
[0244] Y=A3+B3X(功率恒定區(qū)）
[0245] 將式中的各部分繪制于界面上與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩曲線進(jìn)行比對(duì)，可直觀的反映出轉(zhuǎn)矩控 制性能的偏差；
[0246] 第八步:一致性校驗(yàn)，通過曲線一致性校驗(yàn)對(duì)比方法來對(duì)比擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線 的回歸曲線精密度、剩余標(biāo)準(zhǔn)差、斜率、截距等曲線基本參數(shù)，來對(duì)曲線進(jìn)行一致性校驗(yàn);檢 驗(yàn)擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線是否存在顯著性差異，具體算法由附件2曲線的一致性校驗(yàn)給出；
[0247] 第九步:控制性能對(duì)比，通過將風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的由第六步計(jì)算得出的K值與由第 一步計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)1(￥進(jìn)行比對(duì)：
[0249]得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度，以此作為風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組 最大功率跟蹤性能進(jìn)行分析；
[0250]根據(jù)理論設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)控制曲線Y=A+BX與由第六步計(jì)算得出的實(shí)際運(yùn)行數(shù) 據(jù)擬合曲線Y=Ai+BiX進(jìn)行一致性對(duì)比：
[0252] 得到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)控制偏差度，同理計(jì)算得出轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的偏差度S2， S3;最終以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度知、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制 偏差度S 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3為判據(jù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能做出評(píng)判，判斷 依據(jù)由附件3最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)對(duì)發(fā)電量的影響給出，對(duì)比分析方法由附件4控制性能對(duì)比 分析方法給出；
[0253] 第十步:生成報(bào)告，通過研究分析，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控 制偏差度心、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S 3在〇~10%表示 風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)良好，無需調(diào)整;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū) 轉(zhuǎn)矩控制偏差度8 1、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度52、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3在10%~ 30%表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)欠佳，需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系 數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度知、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度8 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩 控制偏差度S3大于30%表示機(jī)組控制系統(tǒng)存在故障，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢修。
[0254] 附件1的方法為:CP恒定區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性自回歸擬合法：
[0255] 取Y = kx2,由理論可知k>0.
[0256] y = kx2
[0257] y = kx.
[0258] 求擬合系數(shù)k值：
[0264] 最后解得式中k即為每臺(tái)風(fēng)機(jī)相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)K值；
[0265] 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采用的最小二乘擬合法：
[0266] 使觀測(cè)點(diǎn)和估計(jì)點(diǎn)的距離的平方和達(dá)到最小，這里的"二乘"指的是用平方度量觀 測(cè)點(diǎn)和估計(jì)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，"最小"指的是參數(shù)的估計(jì)值要保證各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)與估計(jì)點(diǎn)的距離的平 方和達(dá)到最小;選取擬合數(shù)據(jù)庫中風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合， 建立回歸模型：
[0267] Y=A+BX
[0268] (Xi,Yi),……，（XnYn)為收集到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，則應(yīng)用模型
[0269] y'=A+BX'
[0270]來估計(jì)Yi，這里X' i是Xi的估計(jì)值;這樣點(diǎn)(Xi，Yi)的估計(jì)就是以i，i)他們之間距 離的平方為：
[0271] d=(Xi，X，i)2+(Yi，A+BX，)2
[0272] 進(jìn)而最小二乘估計(jì)量使得
[0273] 〇-(〇) = X(-V. - X；): + XLY，- (A+ BX')]: ；>1 .1.^1
[0274] 達(dá)到最小值的參數(shù)，特別當(dāng)各個(gè)Xi和相應(yīng)的估計(jì)值相等，即XiiX^時(shí)，最小二乘估 計(jì)量就是使得：
[0275] 〇?((" =之[Y,-(A+BX.)].:
[0276] 達(dá)到最小的參數(shù);如果在這里能夠固定結(jié)實(shí)變量值的前提下觀測(cè)預(yù)報(bào)變量，就認(rèn) 為解釋變量的觀測(cè)值和估計(jì)值相等，從而可以通過上式求最小二乘估計(jì)；已知（ Xl， Yi),……，（Xn Yn)是變量X和Y的一組數(shù)據(jù)，要估計(jì)的是回歸直線方程：
[0277] Y=Ai+BiX
[0278]中參數(shù)心，，的值;所以這時(shí)目標(biāo)的函數(shù)為：
[0279]
[0280]達(dá)到最小于是這使得最小二乘法就是尋求的值，使在各點(diǎn)的偏差
[0281] Yi-(Ai+BiXi)(i = l,2,3,---,n)
[0282] 的平方和達(dá)到最小;在這種情形下得到直線：
[0283] Yi = Ai+BiXi
[0284] 一定經(jīng)過觀測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的中心
進(jìn)一步，若觀測(cè)數(shù) 據(jù)全部落在某一直線上，則這個(gè)直線方程的截距和斜率必是模型參數(shù)的最小二乘估計(jì)量； 使用該方法求得的斜率與截距即為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的線性擬合方程的系 數(shù);最終分別得到擬合直線；
[0285] Y=Ai+BiX
[0286] Y=A2+B2X
[0287] Y=A3+B3X
[0288] 附件 2:
[0289] 曲線的一致性校驗(yàn)：
[0290]二次曲線的一致性校驗(yàn)：
[0291]表：曲線的基本參數(shù)
[0293] 回歸曲線精密度檢驗(yàn)
[0294] 在一元線性最小二乘法回歸分析中，可以用剩余標(biāo)準(zhǔn)差來描述直線的精密度，進(jìn) 一步對(duì)y值做近似的區(qū)間估計(jì)；
[0295] 設(shè)計(jì)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差&
[0297]數(shù)據(jù)擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差&
[0299]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0301]式中：Smax為SjPS2中較大者;SmiASdPS 2中較小者;根據(jù)顯著性水平a，自由度 [0302]【=負(fù)+€2，通過查表得到？〇^)
[0303]表:相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表
L0305J 最終通過比較F與Fa(f)的大小來判定和之間是否存在顯著性差異;若F〈Fa(f)則說 明Si和S2之間不存在明顯差異；
[0306]檢驗(yàn)二次曲線系數(shù)
[0309]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0311 ] 根據(jù)顯著性水平a，自由度f = f1+f2，通過查表得到U⑴
[0312] t計(jì)與ta(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)<ta⑴則說明不存在明顯差異，如存在顯著性差異則進(jìn) 行下一步判斷；
[0313] -次曲線的一致性校驗(yàn) [0314]表：曲線的基本參數(shù)
[0316] 回歸曲線精密度檢驗(yàn)
[0317] 在一元線性最小二乘法回歸分析中，可以用剩余標(biāo)準(zhǔn)差來描述直線的精密度，進(jìn) 一步對(duì)y值做近似的區(qū)間估計(jì)；
[0318]設(shè)計(jì)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sl
[0320]數(shù)據(jù)擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差S2
[0322]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0324]式中：S為SjPS2中較大者;SmiASdPS2中較小者;根據(jù)顯著性水平a，自由度
[0325] 【=負(fù)+€2，通過查表得到卩〇^)
[0326] 最終通過比較F與Fa(f)的大小來判定和之間是否存在顯著性差異;若F〈Fa(f)則說 明Sl和S2之間不存在明顯差異；
[0327] 檢驗(yàn)斜率
[0330]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0332] 根據(jù)顯著性水平a，自由度f = f1+f2,通過查表得到U(f)
[0333]查得t計(jì)與U(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)<ta(f)則說明8與也不存在明顯差異；
[0334] 檢驗(yàn)截距
[0335] 標(biāo)準(zhǔn)曲線
[0337]數(shù)據(jù)擬合曲線
[0339]計(jì)算統(tǒng)計(jì)量
[0341] 根據(jù)顯著性水平a，自由度f = f1+f2,通過查表得到U(f)
[0342] 查得t計(jì)與U(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)<ta(f)則說明六與^不存在明顯差異；
[0343] 由以上檢驗(yàn)剩余標(biāo)準(zhǔn)差S，斜率B，截距A可評(píng)判出回歸直線是否存在顯著性差異， 如存在顯著性差異則進(jìn)行下一步判斷；
[0344] 附件3為：
[0345] 根據(jù)bladed對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行仿真模擬分析得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益 系數(shù)K的變化會(huì)對(duì)機(jī)組的發(fā)電量造成很大的影響，因此可根據(jù)K值來對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制 性能進(jìn)行評(píng)判，對(duì)圖4及下表進(jìn)行分析；
[0346] 表:轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差對(duì)發(fā)電量的影響
[0348] 可以得出在不同年平均風(fēng)速下如果轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差達(dá)到10%即對(duì)機(jī)組發(fā)電量 產(chǎn)生5%左右的影響需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試，如超過30%則對(duì)機(jī)組發(fā)電量產(chǎn)生巨大影響說明 機(jī)組產(chǎn)生故障，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行進(jìn)一步的檢修；
[0349] 附件4為：
[0350]控制性能對(duì)比分析方法：
[0351] CP恒定區(qū)控制性能對(duì)比方法為:通過將風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的由第六步計(jì)算得出的K 值與由第一步計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)1(￥進(jìn)行比對(duì)：
[0353] 得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5,以此作為風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組 最大功率跟蹤性能進(jìn)行分析；
[0354] 其它運(yùn)行區(qū)域在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行階段通常按照邏輯控制執(zhí)行，即風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、 恒定區(qū)直接提升轉(zhuǎn)矩，功率恒定區(qū)維持在某一區(qū)間內(nèi)運(yùn)行;分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)直線方程風(fēng)機(jī)啟 動(dòng)區(qū)實(shí)際運(yùn)行擬合直線為
[0355] Y=Ai+BiX
[0356] 標(biāo)準(zhǔn)直線方程為：
[0357] Y=A+BX
[0358] 對(duì)兩條直線進(jìn)行比對(duì)：
[0361]最終求得風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)偏差度為：
[0363] 同理求得轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的偏差度S2，S3;
[0364] 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度5、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度~、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制 偏差度S2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S 3在〇~10 %表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)良 好，無需調(diào)整;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度~、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩 控制偏差度S 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3在10%~30%表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn) 行狀態(tài)欠佳，需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度8、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏 差度知、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S 2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S3大于30%表示機(jī)組控 制系統(tǒng)存在故障，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢修。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法，其特征在于:其基 于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法其特征在于，利用部署于風(fēng)電公 司內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心中的SCADA數(shù)據(jù)庫中所保存的每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，即可對(duì) 風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩控制的控制性能進(jìn)行評(píng)估，從而尋找到風(fēng)場(chǎng)中同類型風(fēng)機(jī)中控制性能存在 問題的機(jī)組。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于:本方法適應(yīng)于并網(wǎng)單臺(tái)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能評(píng)估，利用線性回歸 擬合算法建立機(jī)組轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的運(yùn)行數(shù)據(jù)映射關(guān)系。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于:適用本方法時(shí)需要有根據(jù)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)得到的機(jī)組設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線， 作為參考曲線。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于:本方法適合對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中相同機(jī)型的多臺(tái)機(jī)組進(jìn)行功率特性評(píng)估。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于:評(píng)估所用數(shù)據(jù)庫中的的功率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩采集于機(jī)組 的SCADA系統(tǒng)，且該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不低于168h連續(xù)測(cè)量時(shí)間的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集頻率在4s~ IOmin之內(nèi)，能夠覆蓋機(jī)組的任意運(yùn)行狀態(tài)，包括風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒 定區(qū)四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)區(qū)段。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于：評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的功率、風(fēng)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，頻率為 IOmin07. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于:本方法采用線性自回歸擬合法通過對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行擬合，得到機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制擬合曲線。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方 法，其特征在于:通過擬合得到擬合曲線，將其標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行一致性校驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行顯著性 分析，如存在顯著性差異，則說明轉(zhuǎn)矩控制曲線出現(xiàn)了偏差;通過對(duì)比分析擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn) 曲線，計(jì)算得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度，以此為判據(jù)來評(píng)判機(jī)組控制性能。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方法， 其特征在于： 該方法的具體步驟為： 第一步:對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)機(jī)組進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)IEC61400標(biāo)準(zhǔn)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制部分 的恒定區(qū)都有相對(duì)于的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)評(píng)&縣-根據(jù)公式（1)計(jì)算得出： 由上式可知最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)葉輪半徑R、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)CP(max)、最佳葉尖速比λ、齒輪箱傳動(dòng)比N以及發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境的空氣 密度P所共同決定的;這些機(jī)組參數(shù)在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)完成后就為固定值，因此最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù) Kopt為固定值； 第二步：同步記錄部署在風(fēng)電公司數(shù)據(jù)中心的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中各臺(tái)機(jī)組的機(jī)組運(yùn) 行數(shù)據(jù)，并建立評(píng)估數(shù)據(jù)庫，評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的功率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩采 集于機(jī)組的SCADA系統(tǒng)，且該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不低于168h連續(xù)測(cè)量時(shí)間的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集頻率 在4s~IOmin之內(nèi)，能夠覆蓋機(jī)組的任意運(yùn)行狀態(tài)，包括風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、C p恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定 區(qū)、功率恒定區(qū)四個(gè)運(yùn)行狀態(tài)區(qū)段； 第三步：數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)與篩選，根據(jù)GB/T 18710-2002并結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn)行范 圍檢驗(yàn)、趨勢(shì)檢驗(yàn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)剔除及修正，保證數(shù)據(jù)可以真實(shí)客觀地反映風(fēng)電機(jī)組的 運(yùn)行情況，數(shù)據(jù)剔除是剔除風(fēng)電機(jī)組不工作或是測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生故障的數(shù)據(jù)； 表1主要參數(shù)的合理范圍參考值第四步:數(shù)據(jù)整理，根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)庫中采集到的數(shù)據(jù)，將其中的功率、風(fēng)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，頻率為IOmin;如風(fēng)電機(jī)組有效數(shù)據(jù)采集期間有充足的電機(jī)轉(zhuǎn)矩 數(shù)據(jù)則直接將轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，統(tǒng)一為IOmin頻率的數(shù)據(jù);若沒有電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，則 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到電機(jī)轉(zhuǎn)矩值； 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩可根據(jù)公式由風(fēng)+知*速測(cè)量值得出： 式中：TiQmin為IOmin的平均轉(zhuǎn)矩值;niomin為評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過時(shí)間同步的IOmin平均電 機(jī)轉(zhuǎn)速值;P1Qmin為評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過時(shí)間同步的IOmin平均功率值;通過此步驟將各臺(tái)機(jī)組 的數(shù)據(jù)分類整合，得到有效數(shù)據(jù)以每周為一個(gè)更新頻次永久保存于評(píng)估數(shù)據(jù)庫中，以備隨 時(shí)調(diào)用； 第五步:數(shù)據(jù)分類，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制策略分析得出，轉(zhuǎn)矩控制共有四個(gè)運(yùn)行區(qū) 域，分別為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、CP恒定區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)四個(gè)運(yùn)行區(qū)域，根據(jù)不同風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩控制曲線，將評(píng)估數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過數(shù)據(jù)整理的電機(jī)轉(zhuǎn)速值與電機(jī)轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行 數(shù)值劃分，將不同數(shù)據(jù)分別存入四個(gè)不同的運(yùn)行區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； 第六步:擬合分析，選取評(píng)估數(shù)據(jù)庫中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為X，選取轉(zhuǎn)矩值設(shè)為y，作為擬 合輸入值，恒定區(qū)數(shù)據(jù)采用線性自回歸擬合法得到風(fēng)機(jī)相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)K值， 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行擬合分別得到擬合 A1，B1，A2，B2，A3，B 3.具體擬合算法由附件1數(shù)據(jù)擬合法給出； 第七步;轉(zhuǎn)矩控制曲線的繪制，在完成數(shù)據(jù)擬合后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)控制曲線劃分節(jié)點(diǎn)，選取 合理范圍，通過第六步中所得到的參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、Cp恒定區(qū)、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū) 曲線進(jìn)行繪制： Υ=Αι+ΒιΧ(風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)） Y = KX2 (Cp恒定區(qū)） Y=A2+B2X(轉(zhuǎn)速恒定區(qū)） Y=A3+B3X (功率恒定區(qū)） 將式中的各部分繪制于界面上與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩曲線進(jìn)行比對(duì)，可直觀的反映出轉(zhuǎn)矩控制性 能的偏差； 第八步：一致性校驗(yàn)，通過曲線一致性校驗(yàn)對(duì)比方法來對(duì)比擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線的回 歸曲線精密度、剩余標(biāo)準(zhǔn)差、斜率、截距等曲線基本參數(shù)，來對(duì)曲線進(jìn)行一致性校驗(yàn);檢驗(yàn)擬 合曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線是否存在顯著性差異，具體算法由附件2曲線的一致性校驗(yàn)給出； 第九步:控制性能對(duì)比，通過將風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的由第六步計(jì)算得出的K值與由第一步 計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)!(^進(jìn)行比對(duì)：得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度，以此作為風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組最大 功率跟蹤性能進(jìn)行分析； 根據(jù)理論設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)控制曲線Y = A+BX與由第六步計(jì)算得出的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)擬 合曲線Υ=Αι+ΒιΧ進(jìn)行一致性對(duì)比：得到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)控制偏差度，同理計(jì)算得出轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的偏差度&，如;最 終以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度I風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏 差度δ2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ 3為判據(jù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能做出評(píng)判，判斷依 據(jù)由附件3最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)對(duì)發(fā)電量的影響給出，對(duì)比分析方法由附件4控制性能對(duì)比分 析方法給出； 第十步:生成報(bào)告，通過研究分析，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度I風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏 差度S1、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ3在〇~10%表示風(fēng)機(jī) 最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)良好，無需調(diào)整;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度δ、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩 控制偏差度S 1、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ3在10%~30% 表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)欠佳，需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏 差度k風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度知、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度知、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制 偏差度如大于30%表示機(jī)組控制系統(tǒng)存在故障，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢修。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)提取的風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩控制性能評(píng)估方 法，其特征在于： 附件1的方法為:Cp恒定區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性自回歸擬合法： 取Y = kx2,由理論可知k>0.最后解得式中k即為每臺(tái)風(fēng)機(jī)相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)K值； 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采用的最小二乘擬合法： 使觀測(cè)點(diǎn)和估計(jì)點(diǎn)的距離的平方和達(dá)到最小，這里的"二乘"指的是用平方度量觀測(cè)點(diǎn) 和估計(jì)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，"最小"指的是參數(shù)的估計(jì)值要保證各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)與估計(jì)點(diǎn)的距離的平方和 達(dá)到最小;選取擬合數(shù)據(jù)庫中風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立 回歸模型： Y=A+BX (X1J1)，……，（XnYn)為收集到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，則應(yīng)用模型 Y'=A+BX' 來估計(jì)Y1，這里乂^是乂:的估計(jì)值;這樣點(diǎn)(X1,Y1)的估計(jì)就是(f 他們之間距離的 平方為： d=(Xi，X，i)2+(Yi，A+BX，）2 進(jìn)而最小二乘估計(jì)量使得達(dá)到最小值的參數(shù)，特別當(dāng)各個(gè)Xi和相應(yīng)的估計(jì)值相等，即Xi=X7 i時(shí)，最小二乘估計(jì)量 就是使得：達(dá)到最小的參數(shù)；如果在這里能夠固定結(jié)實(shí)變量值的前提下觀測(cè)預(yù)報(bào)變量，就認(rèn)為解 釋變量的觀測(cè)值和估計(jì)值相等，從而可以通過上式求最小二乘估計(jì)；已知（X1, Y1),……， (XnYn)是變量X和Y的一組數(shù)據(jù)，要估計(jì)的是回歸直線方程： Υ=Αι+ΒιΧ 中參數(shù)Al，Bi，的值;所以這時(shí)曰說的涵|貌?達(dá)到最小于是這使得最小二乘法就是尋求A1, B1的值，使在各點(diǎn)的偏差 Υ?-(Αι+ΒιΧ?)(? = 1,2,3,···,η) 的平方和達(dá)到最小;在這種情形下得到直線：Yi=Ai+BiXi 一定經(jīng)過觀測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的中4 ;進(jìn)一步，若觀測(cè)數(shù)據(jù)全 部落在某一直線上，則這個(gè)直線方程的截距和斜率必是模型參數(shù)的最小二乘估計(jì)量;使用 該方法求得的斜率與截距即為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的線性擬合方程的系數(shù);最 終分別得到擬合直線； Υ=Αι+ΒιΧ Y=A2+B2X Y=A3+B3X 附件2: 曲線的一致性校驗(yàn)： 二次曲線的一致性校驗(yàn)： 耒：曲錢的某太參教回歸曲線精密度檢驗(yàn) 在一元線性最小二乘法回歸分析中，可以用剩余標(biāo)準(zhǔn)差來描述直線的精密度，進(jìn)一步 對(duì)y值做近似的區(qū)間估計(jì)； 設(shè)計(jì)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差S1 數(shù)據(jù)擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差S2 計(jì)算統(tǒng)計(jì)量式中：SmaxSSdPS2中較大者；Smir^SjPS2中較小者;根據(jù)顯著性水平α，自由度f = f1+ 5，通過查表得到?。(〇檢驗(yàn)截距標(biāo)準(zhǔn)曲線 數(shù)據(jù)擬合曲線 計(jì)算統(tǒng)計(jì)量 根據(jù)顯著性水平α，自由度f = f1+f2,通過查表得到ta(f) 查得t計(jì)與U(f)進(jìn)行比較，若t計(jì)〈U⑴則說明厶與^不存在明顯差異； 由以上檢驗(yàn)剩余標(biāo)準(zhǔn)差S，斜率B，截距A可評(píng)判出回歸直線是否存在顯著性差異，如存 在顯著性差異則進(jìn)行下一步判斷； 附件3為： 根據(jù)bladed對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行仿真模擬分析得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)K 的變化會(huì)對(duì)機(jī)組的發(fā)電量造成很大的影響，因此可根據(jù)K值來對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制性能 進(jìn)行評(píng)判； 表:轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差對(duì)發(fā)電量的影響可以得出在不同年平均風(fēng)速下如果轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差達(dá)到10%即對(duì)機(jī)組發(fā)電量產(chǎn)生 5%左右的影響需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試，如超過30%則對(duì)機(jī)組發(fā)電量產(chǎn)生巨大影響說明機(jī)組 產(chǎn)生故障，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行進(jìn)一步的檢修； 附件4為： 控制性能對(duì)比分析方法： Cp恒定區(qū)控制性能對(duì)比方法為:通過將風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的由第六步計(jì)算得出的K值與由 第一步計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)IUt進(jìn)行比對(duì)：得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度I以此作為風(fēng)電機(jī)組控制性能的判據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組最大 功率跟蹤性能進(jìn)彳丁分析； 其它運(yùn)行區(qū)域在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行階段通常按照邏輯控制執(zhí)行，即風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)、恒定 區(qū)直接提升轉(zhuǎn)矩，功率恒定區(qū)維持在某一區(qū)間內(nèi)運(yùn)行;分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)直線方程 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)實(shí)際運(yùn)行擬合直線為 Υ=Αι+ΒιΧ 標(biāo)準(zhǔn)直線方程為： Y=A+BX對(duì)兩條直線進(jìn)行比對(duì)： 最終求得風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū) 同理求得轉(zhuǎn)速恒定區(qū)、功率恒定區(qū)的偏差度δ2，δ3; 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度I風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差 度δ2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ3在〇~10%表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行狀態(tài)良好， 無需調(diào)整;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度S、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度S 1、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控 制偏差度&、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ3在10%~30%表示風(fēng)機(jī)最大功率追蹤控制運(yùn)行 狀態(tài)欠佳，需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)偏差度S、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差 度3 1、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ2、功率恒定區(qū)轉(zhuǎn)矩控制偏差度δ3大于30%表示機(jī)組控制 系統(tǒng)存在故障，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢修。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK105894391SQ201610053888
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】邢作霞, 王家驊, 李連富, 耿永, 楊軼, 陳宇, 趙繼新
【申請(qǐng)人】沈陽工業(yè)大學(xué), 中電投東北新能源發(fā)展有限公司