确定风力发电机组的对风角度的方法及装置制造方法及图纸

提供一种确定风力发电机组的对风角度的方法及装置。所述方法包括：(A)获取风力发电机组的实时气动功率值；(B)基于获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度有效值；(C)基于计算得到的对风角度有效值确定风力发电机组的对风角度。根据所述方法及装置，能够便捷、准确地确定风力发电机组的对风角度，且无需额外加装任何硬件设备。

Method and device for determining wind angle of wind turbines

A method and device for determining the wind angle of a wind turbine are provided. The methods include: (A) obtaining the real time aerodynamic power value of the wind turbine; (B) calculating the wind angle effective value of the wind turbine based on the acquired real time aerodynamic power value; (C) the calculated wind angle effective value is calculated to determine the wind angle of the wind turbine. According to the method and device, the wind angle of the wind turbine can be determined conveniently and accurately, and no additional hardware device is required.

【技术实现步骤摘要】
确定风力发电机组的对风角度的方法及装置
本专利技术总体说来涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种确定风力发电机组的对风角度的方法及装置。
技术介绍
当前风力发电行业内，兆瓦级以上功率的主流机型通常采用水平轴式设计。基于水平轴式设计的风力发电机组必须配备偏航系统，偏航系统的主要作用是使风力发电机组在进行发电时尽可能处于迎风状态，这就要求偏航系统时刻跟踪风向变化。如图1所示，偏航系统通常通过安装在机舱顶部的风向传感器(也即，风向标)来获取对风角度(风向与机舱轴线之间的夹角的角度)。由于风力发电机组的工作环境往往比较恶劣，受到低温、雨雪、潮湿、风沙等影响，风向标容易发生故障。例如，在雨雪天气下容易发生结冰、轴承损坏等。而如果风向标发生故障，则会导致偏航系统获取的对风角度不准确，这将会造成风力发电机组的发电量损失，一些情况下甚至会影响到风力发电机组的安全，例如，大风时风力发电机组侧风偏航。然而，一方面，风向标的轻微故障较难被发现，由于风向标输出的信号的特殊性和唯一性，若输出的信号仅存在较小的误差，除非对风向标进行检测，或者长时间观察安装此风向标的风力发电机组的性能特征，否则很难发现风向标发生轻微故障；另一方面，风向标的故障较难被及时发现，通常在现场技术人员发现风力发电机组明显对风异常，或者风力发电机组的发电效能明显下降后才会发现风向标发生故障。为了解决通过风向标获取对风角度可靠性较差的问题，目前的解决方案有：为风力发电机组加装第二套风向标。但由于两套风向标安装的位置相同，工作环境相同，工作原理相同，因此，如果第一套风向标由于天气恶劣原因发生故障，则第二套风向标很可能也因为同样的原因发生故障，故这种解决方案可靠性较差，且增加了成本。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例在于提供一种确定风力发电机组的对风角度的方法及装置，其能够解决现有技术存在的获取的对风角度可靠性差的问题。根据本专利技术的示例性实施例，提供一种确定风力发电机组的对风角度的方法，其特征在于，所述方法包括：(A)获取风力发电机组的实时气动功率值；(B)基于获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度有效值；(C)基于计算得到的对风角度有效值确定风力发电机组的对风角度。可选地，步骤(A)包括：(a1)获取风力发电机组的实时发电机输出功率值；(a2)基于获取的实时发电机输出功率值和风力发电机组的传动效率来计算得到风力发电机组的实时气动功率值。可选地，步骤(a1)包括：直接读取实时检测到的风力发电机组的实时发电机输出功率值；或者，获取风力发电机组的实时并网功率值，并基于获取的实时并网功率值和风力发电机组的主回路损耗功率值来计算得到风力发电机组的实时发电机输出功率值。可选地，步骤(B)包括：在所述实时气动功率值的基础上，实时空气密度、实时风速、风力发电机组的实时风能利用系数、风力发电机组的叶轮半径之中的至少一项也被用于计算风力发电机组的对风角度有效值。可选地，步骤(B)包括：(b1)基于获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度候选值；(b2)从计算得到的对风角度候选值中确定风力发电机组的对风角度有效值。可选地，步骤(b2)包括：(b21)获取实时检测到的风力发电机组的振动信号；(b22)根据获取的振动信号从计算得到的对风角度候选值中确定风力发电机组的对风角度有效值。可选地，所述振动信号是机舱振动信号中的径向振动信号，其中，步骤(b22)包括：根据获取的径向振动信号确定机舱向径向正方向振动的幅度是否大于向径向负方向振动的幅度；当机舱向径向正方向振动的幅度大于向径向负方向振动的幅度时，将计算得到的小于零度的对风角度候选值确定为对风角度有效值；当机舱向径向正方向振动的幅度小于向径向负方向振动的幅度时，将计算得到的大于零度的对风角度候选值确定为对风角度有效值。可选地，步骤(C)包括：(c1)根据计算得到的对风角度有效值和通过风力发电机组的风向传感器实时检测到的对风角度检测值之间的差值，来确定风向传感器是否发生故障；(c2)当确定风向传感器发生故障时，将计算得到的对风角度有效值确定为风力发电机组的对风角度；当确定风向传感器未发生故障时，将对风角度检测值确定为风力发电机组的对风角度。可选地，在步骤(c1)中，当对风角度有效值与对风角度检测值之间的差值大于第一预设阈值时，确定风向传感器发生故障；或者，当对风角度有效值与对风角度检测值之间的差值持续大于第二预设阈值的时间达到预设时间段时，确定风向传感器发生故障。可选地，步骤(C)包括：将计算得到的对风角度有效值确定为风力发电机组的对风角度。根据本专利技术的另一示例性实施例，提供一种确定风力发电机组的对风角度的装置，其特征在于，所述装置包括：气动功率值获取单元，用于获取风力发电机组的实时气动功率值；计算单元，用于基于气动功率值获取单元获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度有效值；确定单元，用于基于计算单元计算得到的对风角度有效值确定风力发电机组的对风角度。可选地，气动功率值获取单元包括：输出功率值获取单元，用于获取风力发电机组的实时发电机输出功率值；气动功率值计算单元，用于基于输出功率值获取单元获取的实时发电机输出功率值和风力发电机组的传动效率来计算得到风力发电机组的实时气动功率值。可选地，输出功率值获取单元直接读取实时检测到的风力发电机组的实时发电机输出功率值；或者，输出功率值获取单元获取风力发电机组的实时并网功率值，并基于获取的实时并网功率值和风力发电机组的主回路损耗功率值来计算得到风力发电机组的实时发电机输出功率值。可选地，在所述实时气动功率值的基础上，实时空气密度、实时风速、风力发电机组的实时风能利用系数、风力发电机组的叶轮半径之中的至少一项也被计算单元用于计算风力发电机组的对风角度有效值。可选地，计算单元包括：候选值计算单元，用于基于气动功率值获取单元获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度候选值；有效值确定单元，用于从候选值计算单元计算得到的对风角度候选值中确定风力发电机组的对风角度有效值。可选地，有效值确定单元获取实时检测到的风力发电机组的振动信号，并根据获取的振动信号从计算得到的对风角度候选值中确定风力发电机组的对风角度有效值。可选地，所述振动信号是机舱振动信号中的径向振动信号，其中，有效值确定单元根据获取的径向振动信号确定机舱向径向正方向振动的幅度是否大于向径向负方向振动的幅度，其中，当机舱向径向正方向振动的幅度大于向径向负方向振动的幅度时，有效值确定单元将计算得到的小于零度的对风角度候选值确定为对风角度有效值；当机舱向径向正方向振动的幅度小于向径向负方向振动的幅度时，有效值确定单元将计算得到的大于零度的对风角度候选值确定为对风角度有效值。可选地，确定单元根据计算单元计算得到的对风角度有效值和通过风力发电机组的风向传感器实时检测到的对风角度检测值之间的差值，来确定风向传感器是否发生故障，其中，当确定风向传感器发生故障时，确定单元将计算得到的对风角度有效值确定为风力发电机组的对风角度；当确定风向传感器未发生故障时，确定单元将对风角度检测值确定为风力发电机组的对风角度。可选地，当对风角度有效值与对风角度检测值之间的差值大于第一预设阈值时，确定单元确定风向传感器发生故障；或者，当对风角度有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定风力发电机组的对风角度的方法，其特征在于，所述方法包括：(A)获取风力发电机组的实时气动功率值；(B)基于获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度有效值；(C)基于计算得到的对风角度有效值确定风力发电机组的对风角度。

【技术特征摘要】
1.一种确定风力发电机组的对风角度的方法，其特征在于，所述方法包括：(A)获取风力发电机组的实时气动功率值；(B)基于获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度有效值；(C)基于计算得到的对风角度有效值确定风力发电机组的对风角度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(A)包括：(a1)获取风力发电机组的实时发电机输出功率值；(a2)基于获取的实时发电机输出功率值和风力发电机组的传动效率来计算得到风力发电机组的实时气动功率值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(a1)包括：直接读取实时检测到的风力发电机组的实时发电机输出功率值；或者，获取风力发电机组的实时并网功率值，并基于获取的实时并网功率值和风力发电机组的主回路损耗功率值来计算得到风力发电机组的实时发电机输出功率值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(B)包括：在所述实时气动功率值的基础上，实时空气密度、实时风速、风力发电机组的实时风能利用系数、风力发电机组的叶轮半径之中的至少一项也被用于计算风力发电机组的对风角度有效值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(B)包括：(b1)基于获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度候选值；(b2)从计算得到的对风角度候选值中确定风力发电机组的对风角度有效值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(b2)包括：(b21)获取实时检测到的风力发电机组的振动信号；(b22)根据获取的振动信号从计算得到的对风角度候选值中确定风力发电机组的对风角度有效值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述振动信号是机舱振动信号中的径向振动信号，其中，步骤(b22)包括：根据获取的径向振动信号确定机舱向径向正方向振动的幅度是否大于向径向负方向振动的幅度；当机舱向径向正方向振动的幅度大于向径向负方向振动的幅度时，将计算得到的小于零度的对风角度候选值确定为对风角度有效值；当机舱向径向正方向振动的幅度小于向径向负方向振动的幅度时，将计算得到的大于零度的对风角度候选值确定为对风角度有效值。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(C)包括：(c1)根据计算得到的对风角度有效值和通过风力发电机组的风向传感器实时检测到的对风角度检测值之间的差值，来确定风向传感器是否发生故障；(c2)当确定风向传感器发生故障时，将计算得到的对风角度有效值确定为风力发电机组的对风角度；当确定风向传感器未发生故障时，将对风角度检测值确定为风力发电机组的对风角度。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(c1)中，当对风角度有效值与对风角度检测值之间的差值大于第一预设阈值时，确定风向传感器发生故障；或者，当对风角度有效值与对风角度检测值之间的差值持续大于第二预设阈值的时间达到预设时间段时，确定风向传感器发生故障。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(C)包括：将计算得到的对风角度有效值确定为风力发电机组的对风角度。11.一种确定风力发电机组的对风角度的装置，其特征在于，所述装置包括：气动功率值获取单元，用于获取风力发电机组的实时气动功率值；计算单元，用于基于气动功率值获取单元获取的实时气动功率值计算风力发电机组的对风角度有效值；确定单元，用于基于计算单元计算得到的对风角度有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11