[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有效

专利信息
申请号: 202011270430.7 申请日: 2020-11-13
公开(公告)号: CN112255428B 公开(公告)日: 2022-06-28
发明(设计)人: 林伟荣;李杰;王晓磊;蔡安民;许扬;王焕君;郭辰 申请(专利权)人: 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司;华能山东发电有限公司
主分类号: G01P5/10 分类号: G01P5/10;G01P5/00
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 安彦彦
地址: 102209 北京市昌平区北七*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 热线 风速 机组 测量 系统 方法
【说明书】:

发明公开的一种基于热线风速感测的风电机组风速测量系统及方法,属于风力发电技术领域。若干热线探针设置在风电机组任意一个叶片的展向上;热线探针包括热线金属丝和探针温度传感器;热线金属丝露出叶片表面,探针温度传感器与热线金属丝连接,探针温度传感器与数据处理单元连接,热线金属丝和数据处理单元分别与电流分流调节处理器连接,电流分流调节处理器分别与温度信号总接收器和恒流电源连接,温度信号总接收器通过通讯模块与数据接收与存储器连接。本发明结构设置合理,充分发挥了热线测速技术的优势,能够精确、实时和连续的测得风速数据,具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域,具体涉及一种基于热线风速感测的风电机组风速测量系统及方法。

背景技术

过去10年,中国风电行业呈现快速发展的态势。随着风机技术的发展,单机设计容量较现阶段将有较大提升,其对应的叶片长度也将大幅增加。而大容量长叶片的风机机组的性能评估等,建立在风速准确测量的基础上。现阶段,通常在风电机组机舱上部安装风杯风速计,其测量风向数据用于风机偏航调整,但风杯风速计测量误差来源多,风速测量值误差较大,且测量风速为轮毂高度风速值,对于准确测量或计算风轮扫掠面内的风速分布作用有限。

由于风机叶片总体长度较大,例如2018年全球陆上风机与海上风机的平均风轮直径分别达到110m与148m。在如此大范围的风轮扫掠面积内,风速的高度与水平方向分布并非均匀,特别是高度方向。所以,若是依靠轮毂高度处的风速数据与风切变规律并不能反映风速度的分布特性,必然间接地影响到风能的利用率和风机性能的准确评估。若能准确测量并记录风轮扫掠面积上游近距离范围内风速的空间与时间分布,则能更有效且准确分析风机叶片的风能捕捉效率Cp,从而进行后续的优化设计与改造,进一步提升风电机组的效率。而实际上,在现阶段,整个风轮扫掠面积上风速在时间与空间维度上的分布测量并无行之有效的方式。

发明内容

为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种基于热线风速感测的风电机组风速测量系统及方法,结构设计合理,能够精确、实时和连续的测得风速数据。

本发明通过以下技术方案来实现:

本发明公开了一种基于热线风速感测的风电机组风速测量系统,包括温度信号总接收器、通讯模块、电流分流调节处理器、恒流电源、数据处理单元、数据接收与存储器和若干热线探针;

若干热线探针设置在风电机组任意一个叶片的展向上;热线探针包括热线金属丝和探针温度传感器;热线金属丝露出叶片表面,探针温度传感器与热线金属丝连接,探针温度传感器与数据处理单元连接,热线金属丝和数据处理单元分别与电流分流调节处理器连接,电流分流调节处理器分别与温度信号总接收器和恒流电源连接,温度信号总接收器通过通讯模块与数据接收与存储器连接。

优选地,若干热线探针依次设置在叶片的叶根截面至叶尖截面的前缘中心线上。

优选地,热线探针还包括连接杆和两根固定在前缘中心线上的叉杆;叉杆垂直设置在前缘中心线所在叶片表面的外部,且两根叉杆互相平行,热线金属丝与两根叉杆固定连接;一根叉杆通过连接杆与电流分流调节处理器连接,另一根通过连接杆接地。

进一步优选地,两根叉杆外部包裹有保护罩,保护罩内填充有绝缘材料。

进一步优选地,叉杆与连接杆的材质为铜或银。

优选地,相邻热线探针的环形扫掠面积相等。

优选地,恒流电源的接地端依次经风机叶片、轮毂、机舱和塔筒后接地。

优选地,通讯模块为无线通讯模块。

本发明公开的上述基于热线风速感测的风电机组风速测量系统进行风速测量的方法,包括:

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