风力发电机组偏航误差分析方法技术

本发明专利技术涉及一种风力发电机组偏航误差分析方法，对错风角数据进行分区，将各错风角区间对应的机组运行参数按错风角区间进行归类；根据各错风角区间下的机组相关运行参数，获得机组在各错风角区间下的发电性能参数；通过各错风角区间发电性能参数的对比，确定机组的偏航误差。本发明专利技术利用机组机身数据，能够较为精确地计算出机组潜在的运行偏航误差，具有很大的工程意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风力发电机组性能评估领域，特别是一种风力发电机组偏航误差分析方法。
技术介绍
近年来风力发电快速发展并取得了巨大成就。影响风力发电效率高低的核心是风力发电机的性能好坏。目前应用最广泛的风力发电机一般由以下几大系统组成：偏航系统、变桨系统、发电机与变频系统、主控系统等。在机组运行时，最理想的情况是机组扫风面与来流风成90°的夹角，即机组扫风平面垂直于来流风。机组的偏航系统就是为了保持这一状态，通过机舱的旋转，使机组扫风平面与来流风保持垂直；而当风向与风轮扫风平面垂直线存在夹角即错风角时，会降低机组对风能的利用率越低。当机组存在风机偏航误差时，会造成机舱对风不准，错风角增大，直接导致发电量损失，使叶片和机舱载荷增大，长期存在更会增大主轴机械疲劳。造成偏航误差有多方面原因，一是风机安装过程中未将风向仪与机舱中心进行对中；二是安装不够牢固，桨叶和机舱外形对风向产生影响后，将风向仪吹歪；三是风向标制造精度不高以及逐步老化，数据采集有误；四是风机偏航动力系统(电机、齿轮系统、编码器)的运行存在误差。但这些误差是隐性的，不会在机组日常的运行过程中以故障的形式报出。中国专利公告号CN102213182B公开了一种获得风力发电机组固有偏航误差角方法，通过检测风力发电机当前功率P1和风力发电机偏航角为零时的输出功率P0判断偏航误差角。但实际情况下风向不是恒定不变的，机组也不可能时时刻刻改变角度，因此机组即使在无偏航误差的情况下依旧存在错风角的可能性，会造成偏航误差判断不准确的情况出现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用风机日常的运行数据来分析风力发电机组的偏航误差，使偏航误差所得数据趋于精确，便于风场人员确定问题机组，使风场运维人员在巡检或日常检修时可以有针对的对问题机组进行维护，而没有问题的机组可以暂时不针对偏航系统进行误差矫正维护，这样不仅节约了人力成本，更有利于提高机组的发电性能以及安全性能。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种风力发电机组偏航误差分析方法，包括以下步骤：S1)通过机组数据平台，获取机组预设时间段内的错风角数据和机组相关运行参数；S2)对错风角数据进行分区，将各错风角区间对应的机组相关运行参数按错风角区间进行归类；S3)根据各错风角区间下的机组相关运行参数，获得机组在各错风角区间下的发电性能参数；S4)通过各错风角区间发电性能参数的对比，确定机组的偏航误差。进一步地，所述步骤S1中的预设时间段被等分为时间节点，机组数据平台在每个时间节点同时获取错风角数据和机组相关运行参数。更进一步，所述步骤S2中对错风角数据进行分区的方法为：首先，先确定待运算错风角区间，再将待运算错风角区间等长划分为多个分区，最后再将小于待运算错风角区间和大于待运算错风角区间的错风角数据分别单独划分区间，用公式标识为：错风角数据共分为n+2个区间，其中待运算错风角区间为(-Degm，+Degm)，待运算错风角区间每个分区的宽度为Deg0，其中n＝2*Degm/Deg0；记i为错风角区间标号，待运算错风角区间i的错风角范围为(-Degm+(i-2)*Deg0，-Degm+(i-1)*Deg0)，其中i＝2，3，……，n+1；定义i＝1时，错风角数据范围为(-180°，-Degm)；定义i＝n+2时，错风角数据范围为(+Degm，180°)。作为优选，所述Degm为机组偏航控制策略中的偏航阈值，所述Deg0范围为1°～20°。再进一步，所述步骤S1中的相关运行参数至少包括风速数据和发电机有功功率数据；所述步骤S3中对风速数据进行分区，各错风角区间下的机组相关运行参数根据风速数据按风速区间进行归类，通过各风速区间内的风速平均值和功率平均值建立模型表征机组在各错风角区间下的发电性能。再进一步，所述步骤S1中的相关运行参数还包括机组运行状态标识码；所
述步骤S3中仅选取机组运行状态标识码为正常情况下的相关运行参数。再进一步，所述风速数据包括切入风速v0、切出风速vm和机组年平均风速vave，风速数据根据切入风速v0到切出风速vm，按0.5m/s的间隔分为N个风速区间，N＝(vm-v0)/0.5；记j为风速区间标号，风速区间j的风速范围为(v0+0.5*(j-1)-0.25，v0+0.5*(j-1)+0.25)，其中j＝1,2,3…….,N；记每个风速区间中各风速数据为vj,k，其中k＝1,2,…….,l；风速区间风速平均值vj，每个风速数据vj,k所对应的功率数据为Pj,k，其中k＝1,2,…….,l；风速区间功率平均值Pj，①式中：FD：发电性能参数N：风速区间的个数；vj：风速区间j的平均风速值；Pj：风速区间j的平均功率值；②式中：F(V)：风速的瑞利累积概率分布函数；Vave：机组年平均风速；V：风速，式中代入为风速区间平均风速值。作为优选，记机组的偏航误差为Dwc；选出各错风角区间中的最大发电性能参数FD，记最大FD所对应的错风角区间为im，当im＝1或n+2时，机组的偏航误差Dwc>Degm，当im＝2，3，……，n+1时，Dwc＝|-Degm+(i-1.5)*Deg0|。本专利技术同现有技术相比具有以下优点及效果：评价过程中通过时间段数据，
利用风速的瑞利累积概率分布与实际风速-功率对应关系，计算出机组各错风角区间发电性能参数FD；利用机组自身的运行数据，通过对不同错风角区间的机组性能分析，在机组运行原理的基础上，得到机组的偏航误差为Dwc。本专利技术利用机组机身数据，能够较为精确地计算出机组潜在的运行偏航误差，具有很大的工程意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1：如图1所示，首先，通过机组SCADA数据库提取机组历史运行数据参数，包括：错风角、风速、发电机有功功率、机组年平均风速和机组运行状态标识码，其中机组运行状态标识码包括发动机转速和桨距角等数据用于判断机组运行状态的数据。预设时间长度为1年，时间间隔为1分钟一个时间节点。通过机组运行状态标识码确定机组正常并网发电时间。取需要分析的错风角区间为(-15°，+15°)，Deg0为5°，则区间分别为(-180°，-15°)，(-15°，-10°)，(-10°，-5°)，(-5°，0°)，(0°，5°)，(5°，10°)，(10°，15°)，(15°，180°)；共8个区间。机组的切入风速的3m/s,切出风速为25m/s，则风速区间为(2.75+0.5*(j-1)，3.25+0.5*(j-1))，j＝1,2,3,……,44；通过计算平台计算每个区间下的平均风速与平均功率： v j = 1 l Σ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组偏航误差分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1)通过机组数据平台，获取机组预设时间段内的错风角数据和机组相关运行参数；S2)对错风角数据进行分区，将各错风角区间对应的机组相关运行参数按错风角区间进行归类；S3)根据各错风角区间下的机组相关运行参数，获得机组在各错风角区间下的发电性能参数；S4)通过各错风角区间发电性能参数的对比，确定机组的偏航误差。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组偏航误差分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1)通过机组数据平台，获取机组预设时间段内的错风角数据和机组相关运行参数；S2)对错风角数据进行分区，将各错风角区间对应的机组相关运行参数按错风角区间进行归类；S3)根据各错风角区间下的机组相关运行参数，获得机组在各错风角区间下的发电性能参数；S4)通过各错风角区间发电性能参数的对比，确定机组的偏航误差。2.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航误差分析方法，其特征在于：所述步骤S1中的预设时间段被等分为时间节点，机组数据平台在每个时间节点同时获取错风角数据和机组相关运行参数。3.根据权利要求2所述的风力发电机组偏航误差分析方法，其特征在于：所述步骤S2中对错风角数据进行分区的方法为：错风角数据共分为n+2个区间，其中待运算错风角区间为(-Degm，+Degm)，待运算错风角区间每个分区的宽度为Deg0，其中n＝2*Degm/Deg0；记i为错风角区间标号，待运算错风角区间i的错风角范围为(-Degm+(i-2)*Deg0，-Degm+(i-1)*Deg0)，其中i＝2，3，……，n+1；定义i＝1时，错风角数据范围为(-180°，-Degm)；定义i＝n+2时，错风角数据范围为(+Degm，180°)。4.根据权利要求3所述的风力发电机组偏航误差分析方法，其特征在于：所述Degm为机组偏航控制策略中的偏航阈值，所述Deg0范围为1°～20°。5.根据权利要求3所述的风力发电机组偏航误差分析方法，其特征在于：所述步骤S1中的相关运行参数至少包括风速数据和发电机有功功率数据；所述步骤S3中对风速数据进行分区，各错风角区间下的机组相关运行参数根据风...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小广，刘庆超，王宏伟，孙昊，孔德同，于文革，王志，雷阳，付立，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33