[發明專利]一種風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法

有效

• 申請號: 202110747742.0
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113374634B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 沈洋;何國棟;朱金奎;壽春暉;陸超;吳伊雯
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D7/04;F03D17/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在故障發生前，建立風電機組之間的風向相關矩陣組；

步驟1.1、假設場區總共有N臺風電機組，當測風塔所測風向位于等分的風向扇區中第i個風向扇區內時，風電機組k與場區內余下N-1臺風電機組的風向相關系數為：

上式中，i＝1,2,…,16,代表16個等分的測風塔風向扇區；Dir_k(i)為對應時刻風電機組k的風向時間序列；Dir_m(i)為對應時刻風電機組m的風向時間序列，其中m≠k；r[Dir_k(i),Dir_m(i)]為風電機組k與場區內余下N-1臺風電機組中任意一臺風電機組的風向相關系數；Cov[Dir_k(i),Dir_m(i)]為Dir_k(i)與Dir_m(i)的協方差，var[Dir_k(i)]、var[Dir_m(i)]分別為Dir_k(i)、Dir_m(i)的方差；N為場區的風電機組總數；

步驟1.2、將求得的風向相關系數依次排列，建立風電機組k的N-1行的風向相關列向量；根據風場測風塔及機位風向玫瑰圖的16個風向，對于任意一臺風電機組，建立大小為(N-1)×16、共16個的風向相關矩陣組A_{(N-1)×16×16}：

A_{(N-1)×16×16}＝(a_rst)_{(N-1)×16×16},a_rst∈R³ (2)

其中，矩陣組元素a_rst為風電機組k在不同風向下與其余風電機組的風向相關系數，R³為三維實數向量空間；風電機組k從風向相關矩陣組中尋得其中一個風向下與其風向相關系數最大的風電機組編號；

步驟2、在故障發生后，建立故障風電機組風向的分布函數回歸模型，從而得到故障風電機組所在機位的風向值；

步驟2.1、假定風場中某臺風電機組風向儀故障，風電機組無法有效對風，該故障風電機組編號記為k1；風電機組k1通過機艙振動傳感器間接推算得到的絕對風向與機艙中軸線的夾角θ，并在該風電機組的風向相關矩陣組中尋找與其風向數值最為接近的風電機組m1，且風電機組m1風向儀正常工作；

步驟2.2、對故障風電機組k1歷史測風數據與正常工作的風電機組m1的測風數據進行回歸分析，建立故障風電機組k1風向的分布函數回歸模型；通過分布函數回歸模型，根據現有正常工作的風電機組m1的風向值計算故障風電機組k1所在機位的風向值θ_m；

步驟3、通過機艙振動傳感器對故障風電機組風向進行校驗；實時比較故障風電機組k1的所述夾角θ與所述風向值θ_m，對故障風電機組進行容錯控制。

2.根據權利要求1所述風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法，其特征在于，步驟2.2中故障風電機組風向的分布函數回歸模型為一維線性回歸模型，其數學表達式如下：

上式中，為風向儀故障風電機組k1的風向預測值，X為風電機組m1風向測量值，a、b為風電機組風向的分布函數回歸模型參數。

3.根據權利要求2所述風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法，其特征在于，步驟3所述夾角θ的計算方式為：

a₁為機艙徑向振動加速度，a₂為機艙軸向振動加速度；機艙振動傳感器為振動加速度傳感器；振動加速度傳感器的振動信號接入風電機組主控系統；風電機組主控系統實時監測機艙振動數值；當風電機組機艙的風向儀正常工作時，結束校驗。

4.根據權利要求3所述風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法，其特征在于，步驟3具體包括以下步驟：

步驟3.1、當絕對風向差值|θ-θ_m|小于設定閾值M，且持續時間t_M后，故障風電機組k1將采用所述分布函數回歸模型，并將所述分布函數回歸模型的風向數據輸入故障風電機組k1的主控系統，使故障風電機組k1在風向儀故障狀態下容錯受控發電，預測得到當前故障風電機組k1的風向值；

步驟3.2、當絕對風向差值|θ-θ_m|超過或等于設定閾值M，且持續時間t_M后，故障風電機組k1重新查詢風向相關矩陣組，在風向相關矩陣組中尋找與故障風電機組k1風向相關系數最大的風電機組編號并且重新計算獲得風向值θ_m，并返回執行步驟3.1，直到|θ-θ_m|小于設定閾值M。