[发明专利]一种基于热线风速感测的风电机组风速测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于热线风速感测的风电机组风速测量方法，其特征在于，系统包括温度信号总接收器(6)、通讯模块(7)、电流分流调节处理器(8)、恒流电源(9)、数据处理单元(13)、数据接收与存储器(14)和若干热线探针(10)；

若干热线探针(10)设置在风电机组任意一个叶片的展向上，若干热线探针(10)依次设置在叶片的叶根截面(1)至叶尖截面(2)的前缘中心线(5)上；热线探针(10)包括热线金属丝(11)和探针温度传感器(20)；热线金属丝(11)露出叶片表面，探针温度传感器(20)与热线金属丝(11)连接，探针温度传感器(20)与数据处理单元(13)连接，热线金属丝(11)和数据处理单元(13)分别与电流分流调节处理器(8)连接，电流分流调节处理器(8)分别与温度信号总接收器(6)和恒流电源(9)连接，温度信号总接收器(6)通过通讯模块(7)与数据接收与存储器(14)连接；热线探针(10)还包括连接杆(16)和两根固定在前缘中心线(5)上的叉杆(12)；叉杆(12)垂直设置在前缘中心线(5)所在叶片表面的外部，且两根叉杆(12)互相平行，热线金属丝(11)与两根叉杆(12)固定连接；一根叉杆(12)通过连接杆(16)与电流分流调节处理器(8)连接，另一根通过连接杆(16)接地；相邻热线探针(10)的环形扫掠面积相等；

电流分流调节处理器(8)将来自恒流电源(9)的恒定电流分别输出至每个热线探针(10)，热线金属丝(11)通电流后发热，数据处理单元(13)将探针温度传感器(20)测得的探针温度数据处理后发送至温度信号总接收器(6)，温度信号总接收器(6)将热线探针(10)的温度值经通讯模块(7)发送至数据接收与存储器(14)，后台数据分析系统根据数据接收与存储器(14)中的温度数据得到实际风速值；

得到实际风速值后，计算一个数据记录周期T内设有热线探针(10)的叶片扫过的圆环区域的风动能为：

其中，r_i为第i个热线探针所在扫掠面积的半径；n为风轮的转速；u_i,w为第i个热线探针所在位置的风速；ρ为空气密度；

设有热线探针(10)的叶片扫过一周时，数据记录周期的数量N_T＝60/(nT)，整个风轮扫掠面积内的风动能为：

2.根据权利要求1所述的基于热线风速感测的风电机组风速测量方法，其特征在于，两根叉杆(12)外部包裹有保护罩(15)，保护罩(15)内填充有绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的基于热线风速感测的风电机组风速测量方法，其特征在于，叉杆(12)与连接杆(16)的材质为铜或银。

4.根据权利要求1所述的基于热线风速感测的风电机组风速测量方法，其特征在于，恒流电源(9)的接地端依次经风机叶片、轮毂、机舱和塔筒后接地。

5.根据权利要求1所述的基于热线风速感测的风电机组风速测量方法，其特征在于，通讯模块(7)为无线通讯模块。