[发明专利]一种识别风力发电机偏航对风不正的方法

说明书

本申请涉及一种识别风力发电机偏航对风不正的方法，包括采集风力发电机组的运行数据；对数据进行预处理，剔除数据中的非正常运行状态下的数据；初始化迭代计数器，设置初始参数；对风速进行分箱处理，计算每个风速箱下不同对风角的最大风能利用指数；计算所有对风角箱得到的最大风能利用指数的离散度是否符合要求，拟合包络对风角‑风能利用指数散点图形的曲线，并计算由该曲线得到的风能利用指数最大点所对应的对风角数值；判断所拟合曲线的形态特征，保留符合指标要求的曲线；对所有符合指标要求的包络线计算偏差角度和可靠指标，判断结果的可靠性。本方法可以获得更稳定的特征表现和更准确的结果，可以指导现场运维，避免发电量损失。

技术领域

本申请涉及一种识别风力发电机偏航对风不正的方法，适用于风力发电的技术领域。

背景技术

偏航对风不正是风力发电机中常见的一种现象。由于风向标安装未校准、风向标松动或卡滞、风向标随使用测量误差变大、偏航系统控制出现故障等，造成叶片实际对风角度与应对风的角度存在偏差，从而造成发电量损失。大部分使用运行数据解决该问题的方法基于正常情况下风机获取风能最大值应该在对风角为0度附近的假设。

现有技术中使用的以识别偏航对风不正问题并计算对风偏差角度的方法包括通过拟合不同风速区间的对风角-功率均值，计算拟合后的曲线中最大功率对应的对风角位置。中国专利申请CN201410741958中提出的通过分风速段筛选出偏航角度(即对风角)实测值及对应发电功率最大值，并通过数据拟合获取最终偏移量的方法。该专利申请提出的框架和上述现有技术中的类似，只是把其中功率均值替换为发电功率最大值，并且具体的拟合和数据处理的方法没有提及。以上方法在实际应用中，由于现场风况复杂，使用的SCADA(数据采集与监视控制系统)数据中的风速和风向测量来自机舱的风速风向传感器，由于叶片的影响，所测量的风速和风向与叶片前的不同。同时由于偏航动作在较大对风角位置的时候较少，导致在较大对风角时的数据量显著变少，同时由于测量误差和奇异值的存在，不同风速区间下的对风角-功率特征表现经常并不一致，且易受对风角较大位置的奇异值影响，导致结果可信度较差。

中国专利申请CN201110121958.2中提出的通过使用风力发电机组偏航角的理论值和检测值进行比较。同样，由于测量的问题，理论值的可参考性下降，且该方法仅以当前检测偏航角度为比较对象，更容易受测量误差和奇异值的影响，并导致不准确的结果。

现有技术中急需一种在不使用额外设备，且仅基于SCADA运行数据来检测识别偏航对风误差角度的方法。

发明内容

本申请提出了一种识别风力发电机偏航对风不正的方法，其通过对数据的预处理、过滤和特征的增强，并且使用更合理的特征来描述对风角-风能利用的关系。

根据本申请的一种识别风力发电机偏航对风不正的方法，包括以下步骤：

(1)采集风力发电机组的运行数据；

(2)对数据进行预处理，剔除数据中的非正常运行状态下的数据；

(3)初始化迭代计数器，设置初始参数和离群点比例；

(4)对数据按照所设置的初始参数和离群点比例进行过滤以增强特征表达；

(5)对风速进行分箱处理，计算每个风速箱下不同对风角的最大风能利用指数；

(6)计算所有对风角箱得到的最大风能利用指数的离散度是否符合要求，拟合包络对风角-风能利用指数散点图形的曲线，并计算由该曲线得到的风能利用指数最大点所对应的对风角数值；

(7)判断所拟合曲线的形态特征，保留符合指标要求的曲线；

(8)对所有符合指标要求的包络线计算偏差角度和可靠指标，判断结果的可靠性，最终的对风角偏差为所有结果的中位数。