[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

本發明涉及一種風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法，包括步驟：在故障發生前，建立各機組之間的風向相關矩陣組；在故障發生后，建立故障機組風向的分布函數回歸模型，得到故障機組所在機位的風向值；通過機艙振動傳感器對故障機組風向進行校驗；實時比較機組的風向夾角與風向值，對故障機組進行容錯控制。本發明的有益效果是：在各個風機點位之間預先構建風向相關矩陣，建立風電機組之間的風向分布函數關系。風電機組的偏航控制主要在較小時間尺度上進行，當風電場內某些風電機組自身配備的風向儀設備發生故障時，可依據風向分布函數關系，利用風向儀正常工作的其他風電機組的風向信號作為故障風機的偏航對風控制輸入。

技術領域

本發明屬于風力機偏航對風領域，尤其涉及一種風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法。

背景技術

偏航對風是風電機組的核心控制功能，通過控制機組保持正面迎風狀態，從而最大程度捕獲風能，并可有效降低機組不對稱載荷，保護機組的安全運行。安裝在風電機組機艙頂部的風向儀，通過實時監測風向，使風電機組能夠通過偏航對風控制功能及時跟蹤風向變化、保持準確對風。但由于長期暴露于惡劣的環境中，風向儀極易發生故障或損壞，這將使得風電機組無法獲取有效的風向輸入，導致風電機組不能準確對風，甚至需停機檢修，從而將導致風電機組可靠性降低，并帶來發電量損失。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法。

這種風向儀故障模式下的風力機偏航對風方法，包括以下步驟：

步驟1、在故障發生前，建立各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，機組k與場區內余下N-1臺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)為對應時刻機組k的風向時間序列；Dir_m(i)為對應時刻機組m(m≠k)的風向時間序列；r[Dir_k(i),Dir_m(i)]為機組k與場區內余下N-1臺機組中任意一臺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為場區的機組總數；

步驟1.2、將求得的風向相關系數依次排列，建立機組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為機組k在不同風向下與其余機組的風向相關系數，R³為三維實數向量空間；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機組編號；

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

步驟2.1、假定風場中某臺機組風向儀故障，機組無法有效對風，該機組編號記為k；機組k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，并在該機組的風向相關矩陣組中尋找與其風向數值最為接近的機組m，且機組m風向儀正常工作；