[發(fā)明專利]湍流強度估算方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711447530.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109977436B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 田萌;韓梅;屈帆
• 申請（專利權）人: 北京金風科創(chuàng)風電設備有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/06;G06F113/08
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權代理有限公司 11286
• 代理人: 王兆賡;閆紅玉

本申請?zhí)峁┮环N湍流強度估算方法及裝置。所述湍流強度估算方法包括：以預定的采樣間隔，獲取風力發(fā)電機組的歷史數(shù)據(jù)，并對歷史數(shù)據(jù)進行預處理；基于風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度與湍流強度之間的正相關關系，使用預處理后的數(shù)據(jù)，建立湍流強度估算模型；基于建立的湍流強度估算模型，來估算當前的湍流強度。根據(jù)本發(fā)明構思的湍流強度估算方法和湍流強度估算裝置能夠實現(xiàn)對湍流強度的實時且準確的估算，從而時刻保證風力發(fā)電機組的安全工作，并且通過在湍流強度過大時降低整機載荷，避免大偏航下風力發(fā)電機組停機問題，提高機組可利用率。

技術領域

以下描述涉及風電領域，具體地說，涉及一種湍流強度估算方法及裝置。

背景技術

湍流強度是度量氣流速度脈動程度的一種標準，通常使用脈動速度均方根與平均風速之比來表示湍流強度，即，I＝u'/U，其中，I是湍流強度，u'是脈動速度的均方根(即，風速的標準差)，U是平均風速。

在風電領域中，當現(xiàn)場風速發(fā)生較大變化(即，湍流強度)較大時，風力發(fā)電機組會受到較強的載荷沖擊，因此需要時刻關注湍流強度，以在必要時實施相應的控制措施保證風力發(fā)電機組的安全。然而，目前的湍流強度的估算方法需要10分鐘內(nèi)風速的平均值和標準差，這使得湍流強度難以實時計算。此外，由于風速測量的不準確(機艙風速儀安裝在葉輪之后，測得風速受到機組尾流影響大)、計算量過大等原因，在風力發(fā)電機組運行時無法對湍流強度進行準確估計。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述難以實施計算湍流強度以及難以準確估計湍流強度的問題，本發(fā)明提供一種湍流強度估算方法及裝置。

根據(jù)本發(fā)明構思的一個方面，提供一種湍流強度估算方法。所述湍流強度估算方法可包括：以預定的采樣間隔，獲取風力發(fā)電機組的歷史數(shù)據(jù)，并對歷史數(shù)據(jù)進行預處理，所述歷史數(shù)據(jù)至少包括風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度以及湍流強度；基于風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度與湍流強度之間的正相關關系，使用預處理后的數(shù)據(jù)，建立湍流強度估算模型；基于建立的湍流強度估算模型，來估算當前的湍流強度。

優(yōu)選地，對歷史數(shù)據(jù)進行預處理的步驟可包括：將歷史數(shù)據(jù)中的湍流強度按照大小進行分類，并且基于每一類中的所有湍流強度分別確定與每一類對應的風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度絕對值、風速和功率值。

優(yōu)選地，建立湍流強度估算模型的步驟可包括：以與每一類對應的風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度絕對值、功率值和風速作為輸入，以湍流強度的類別作為輸出，通過神經(jīng)網(wǎng)絡訓練，建立湍流強度估算模型。

優(yōu)選地，對歷史數(shù)據(jù)進行預處理的步驟可包括：將湍流強度劃分為常規(guī)湍流工況和極限湍流工況；針對每個功率值，在常規(guī)湍流工況，獲得在每個特定風速的風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度絕對值的平均值作為第一加速度絕對值；針對每個功率值，在極限湍流工況，獲得在每個特定風速的風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度絕對值的平均值作為第二加速度絕對值。

優(yōu)選地，建立湍流強度估算模型的步驟可包括：針對每個功率值，以風速為自變量，以第一加速度絕對值為因變量，計算常規(guī)湍流工況下的第一函數(shù)，并且以風速為自變量，以第二加速度絕對值為因變量，計算極限湍流工況下的第二函數(shù)；根據(jù)所述第一函數(shù)和所述第二函數(shù)，在每個風速計算所述第一函數(shù)在該風速的第一加速度絕對值與所述第二函數(shù)在該風速的第二加速度絕對值之間的加權平均值，獲得各個風速與計算的加速度絕對值的加權平均值的對應關系作為湍流強度估算模型。

優(yōu)選地，估算當前的湍流強度的步驟可包括：根據(jù)當前的功率值，確定對應的湍流強度估算模型；如果在當前的風速，當前的風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度絕對值小于對應的湍流強度估算模型中的加速度絕對值的加權平均值，則當前的湍流強度為常規(guī)湍流工況；如果在當前的風速，當前的風力發(fā)電機組機艙前后方向的加速度絕對值大于對應的湍流強度估算模型中的加速度絕對值的加權平均值，則當前的湍流強度為極限湍流工況。