[發明專利]一種考慮湍流的風電機組功率異常的檢測方法

在審

• 申請號: 201710860144.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107654342A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 蘇永新;劉小瑞;胡江輝;譚貌
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及風電機組功率檢測領域，特別涉及一種考慮湍流的風電機組功率異常的檢測方法。

背景技術

影響機組輸出功率的因素眾多，包括風速穩定性、風速儀故障、葉片污染或結冰、傳動軸故障、機組共振、設備腐蝕、變槳系統故障。高精度掌握風電機組實際出力效率，有利于提升風電功率預測精度，有利于及時了解風電機組運行狀態和健康狀態。

很多研究認為，在機組健康的情況下，湍流是風電機組輸出功率偏離理論值的重要原因。即便平均風速相同，湍流強度不同，機組的輸出功率也將不同，風電場實際運行經驗表明，湍流原因導致的機組輸出功率波動可達平均風速對應的理論功率的20%。

現階段風電機組功率異常的判斷，通常是通過機組實際輸出功率與機組生產廠家提供的功率曲線對比來進行。而廠家提供的功率曲線，往往并不精細給出平均風速，湍流強度與輸出功率的對應關系，其精度有限。因而，根據這種功率曲線來檢出機組功率異常，也存在精度問題。

另外一方面，實際工程上，現有機組功率異常的判斷，側重考察機組實測功率與機組生產廠家功率曲線的偏離程度，而對偏離概率考慮不多，不夠嚴謹。例如，機組偏航，電網電壓短暫波動均可導致風電機組出力短暫較大幅度偏離廠家給定的功率曲線，但，較長時間范圍上考察，其偏離概率并不高。因而，現有方法存在不夠嚴謹的缺陷，容易導致對機組輸出功率是否能維持正常的誤判。

由此可見，當前風電機組輸出功率異常檢測方法上，存在精度不足，容易誤判的問題，亟待改進。如果創設一種針對運行于風速不夠平穩的風電機組，高精度、低誤判率識別機組輸出功率異常的方法，是當前需要重點解決的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明給出的技術方案是：一種考慮湍流的風電機組功率異常的檢測方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：確定待檢測的機組，確定待檢測的機組的SCADA系統正常運行，確定待檢測機組的型號；

步驟2：提取與待檢測機組同型號的機組在正常運行期間的風速、機組輸出功率、空氣密度數據，消除空氣密度波動對機組輸出功率的影響，并以湍流強度為索引對提取的數據進行分塊；

步驟3：構建與待檢測機組同型號機組在正常工作時風的湍流強度-風速平均值-風電機組輸出功率當量關系表；

步驟4：根據待檢測機組的測量風速，用分片插值方法計算待檢測機組的正常輸出功率當量；

步驟5：連續統計待檢測機組實際輸出功率當量相對于正常功率當量的漂移量和漂移程度，基于該統計結果判定待檢測機組輸出功率是否異常。

上述考慮湍流的風電機組功率異常的檢測方法，所述步驟2具體包括以下步驟：

步驟2-1：從待檢測機組所在風電場或其他風電場的SCADA系統中提取與待檢測機組同型號的機組的下列監控數據：在機組正常運行期間以1秒為間隔的機組風速、機組輸出功率、空氣密度數據，這些數據累計覆蓋的時間不少于3000小時；

步驟2-2：消除空氣密度波動對機組輸出功率的影響，具體做法是：將樣本數據中的機組輸出功率除以對應時刻的空氣密度，得到各時刻上機組輸出功率當量；

步驟2-3：以湍流強度為索引對提取的數據進行分塊，具體包括以下步驟：

步驟2-3-1：將樣本數據覆蓋的時間進行等間隔分段，每個時間段的長度為T，計算每個時間段上風的湍流強度和風速平均值，計算每個時間段上機組輸出功率當量的平均值，相同時間段上的計算結果組合成數據結構為（風的湍流強度，風速平均值，風電機組輸出功率當量的平均值）的數據點，T的取可根據需要調節，T默認值取為2分鐘，本專利中湍流強度的計算方法是所考察的時間段內風速的標準差除以該時間段內風速平均值；

步驟2-3-2：令為湍流強度標記間隔，i為非負整數，把風的湍流強度屬于區間的所有(風的湍流強度，風速平均值，風電機組輸出功率當量的平均值)數據點劃分到數據塊i，并把數據塊i中風的湍流強度全部改寫為，得到數據塊i的數據點為（，風速平均值，風電機組輸出功率當量的平均值），其中為正數，可根據需要調節，默認值取0.01。

上述考慮湍流的風電機組功率異常的檢測方法，所述步驟3具體包括以下步驟：