一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于風(fēng)能具有能量密度低、隨機(jī)性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，偏航軸承要承受不特定風(fēng)力所產(chǎn)生的沖擊載荷，具有間歇工作，啟停較為頻繁，傳遞扭矩較大，傳動(dòng)比高的特點(diǎn)。在高風(fēng)速下，不合適的偏航角對(duì)葉片乃至整個(gè)機(jī)組的使用壽命影響很大，受不確定的外部環(huán)境因素影響下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜多變量非線性不確定系統(tǒng)，因此，偏航的診斷策略是機(jī)組安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵。
[0003]風(fēng)力發(fā)電作為一種可持續(xù)發(fā)展的新能源，不僅可以節(jié)約常規(guī)能源，而且減少環(huán)境污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，越來(lái)越受到各國(guó)的重視。伴隨著風(fēng)電裝機(jī)容量不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)精細(xì)化運(yùn)營(yíng)的要求也在不斷提高，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研宄的關(guān)鍵部分在于偏航變槳系統(tǒng)及其控制技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)已有研宄，但是對(duì)于在線診斷和糾正偏航系統(tǒng)的研宄很少。
[0004]針對(duì)以上問(wèn)題，如何能實(shí)時(shí)有效的診斷和調(diào)整偏航系統(tǒng)，使其能夠兼顧風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用壽命和安全運(yùn)行以及風(fēng)能利用率等問(wèn)題。相比傳統(tǒng)的儀器檢測(cè)策略，將大數(shù)據(jù)分析智能檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用于風(fēng)電系統(tǒng)則能夠得到比較滿意的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能延長(zhǎng)風(fēng)電機(jī)組壽命、提高運(yùn)行安全系數(shù)的基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)及其方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集模塊、功率模擬模塊、風(fēng)向偏移量診斷模塊和控制模塊；
[0007]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從而形成歷史數(shù)據(jù)，并將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)發(fā)送給所述功率模擬模塊和所述風(fēng)向偏移量診斷模塊；
[0008]所述功率模擬模塊用于讀取所述歷史數(shù)據(jù)，對(duì)所述歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)建立均衡數(shù)據(jù)集，根據(jù)所述均衡數(shù)據(jù)集建立功率模型，并將所述功率模型發(fā)送給所述風(fēng)向偏移量診斷模塊；
[0009]所述風(fēng)向偏移量診斷模塊根據(jù)接收到的所述功率模型和所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成控制信息并將所述控制信息發(fā)送給所述控制模塊；
[0010]所述控制模塊根據(jù)接收到的控制信息調(diào)整風(fēng)機(jī)的偏航角度。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合得出功率模型，該功率模型具有更好的準(zhǔn)確性、合理性和適用性；通過(guò)功率模型計(jì)算出實(shí)時(shí)最佳偏航角度，通過(guò)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和最佳偏航角度對(duì)比得出偏移角，最后按照偏移角調(diào)控偏航角度，這種方式可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷和實(shí)時(shí)偏航調(diào)整，減少偏航電機(jī)的誤動(dòng)作或多于的動(dòng)作。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0013]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括采集單元和存儲(chǔ)單元，所述采集單元用于采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)單元用于儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)。
[0014]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，采集單元只負(fù)責(zé)采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這樣可以減小采集單元所需的內(nèi)存空間，同時(shí)提高采集數(shù)據(jù)的效率；存儲(chǔ)單元只儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的穩(wěn)定性。
[0015]進(jìn)一步，所述功率模擬模塊包括:用于篩選歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)前處理單元、用于根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)建立均衡數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)重采樣單元和用于根據(jù)所述均衡數(shù)據(jù)集建立功率模型的功率建模單元。
[0016]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，數(shù)據(jù)前處理單元用于剔除傳感器故障，通訊故障和各種子系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，這樣能更好地提高數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的精度，避免了由于超出物理限制或者數(shù)據(jù)丟失導(dǎo)致的各種異常。
[0017]進(jìn)一步，所述風(fēng)向偏移量診斷模塊周期地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)診斷，所述自動(dòng)診斷是指將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)偏航角度與根據(jù)所述功率模型計(jì)算出的實(shí)時(shí)最佳偏航角度對(duì)比，得到偏移角δ。
[0018]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)偏航角度與所述實(shí)時(shí)最佳偏航角度對(duì)比，得到偏移角δ，這樣能提高偏航調(diào)整的精準(zhǔn)度。周期性地對(duì)偏航系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)診斷，可以提尚偏航調(diào)整的穩(wěn)定性。
[0019]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化方法，它包括如下步驟:
[0020]S201、采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到歷史數(shù)據(jù)；
[0021]S202、讀取所述歷史數(shù)據(jù)，對(duì)所述歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用處理后的數(shù)據(jù)建立功率模型；
[0022]S203、通過(guò)功率模型計(jì)算出實(shí)時(shí)最佳偏航角度，根據(jù)所述實(shí)時(shí)最佳偏航角度和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成控制信息；
[0023]S204、根據(jù)所述控制信息調(diào)整風(fēng)機(jī)的偏航角度。
[0024]進(jìn)一步，所述歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在基于Hadoop的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0025]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，采用基于hadoop的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供一種可靠、高效、可伸縮的數(shù)據(jù)處理方式，這樣可以符合風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)量較大且不斷增長(zhǎng)的特點(diǎn)，以便系統(tǒng)快速的進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。
[0026]進(jìn)一步，對(duì)所述歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是指:對(duì)所述歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、剔除故障數(shù)據(jù)；對(duì)篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣并建立均衡數(shù)據(jù)集。
[0027]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，采用刀切法隨機(jī)劃分模型的數(shù)據(jù)訓(xùn)練集和測(cè)試集，這樣既保留了原始數(shù)據(jù)能夠覆蓋所有可能的點(diǎn)，又減少了數(shù)據(jù)的體積。對(duì)原始非平衡數(shù)據(jù)采用重采樣，提高功率優(yōu)化準(zhǔn)確度，減小了計(jì)算負(fù)荷，加速計(jì)算。
[0028]進(jìn)一步，根據(jù)所述處理后的數(shù)據(jù)建立功率模型是指:采用數(shù)據(jù)挖掘預(yù)測(cè)類算法對(duì)風(fēng)機(jī)功率建模，所述功率模型為動(dòng)態(tài)功率模擬模型所述功率模型的通用公式為:
[0029]P (t) = f [V (t)，ο ⑴，P (t)，T (t)，d ⑴，τ ⑴]
[0030]其中，t為當(dāng)前時(shí)間，V為當(dāng)前風(fēng)速，σ為風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差，P為變槳角度，T為溫度，d為風(fēng)向角度，τ為風(fēng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。
[0031]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜多變量非線性不確定系統(tǒng)，通過(guò)采集更多元的數(shù)據(jù)建立動(dòng)態(tài)功率模型，達(dá)到動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2 —種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化方法的流程圖。
[0034]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0035]1、數(shù)據(jù)采集模塊，11、采集單元，12、存儲(chǔ)單元，2、功率模擬模塊，21、數(shù)據(jù)前處理單元，22、數(shù)據(jù)重采樣單元，23、功率建模單元，3、風(fēng)向偏移量診斷模塊，4、控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0037]實(shí)施例1
[0038]一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖1對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]圖1中，本發(fā)明提供一種基于偏航校正的風(fēng)電功率優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集模塊1、功率模擬模塊2、風(fēng)向偏移量診斷模塊3和控制模塊4 ；
[0040]所述數(shù)據(jù)采集模塊I用于采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從而形成歷史數(shù)據(jù)，并將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)發(fā)送給所述功率模擬模塊2和所述風(fēng)向偏移量診斷豐旲塊3 ；
[0041]所述功率模擬模塊2用于讀取所述歷史數(shù)據(jù)，對(duì)所述歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)建立均衡數(shù)據(jù)集，，根據(jù)所述均衡數(shù)據(jù)集建立功率模型，并將所述功率模型發(fā)送給所述風(fēng)向偏移量診斷模塊3 ;
[0042]所述風(fēng)向偏移量診斷模塊3根據(jù)接收到的所述功率模型和所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成控制信息并將所述控制信息發(fā)送給所述控制模塊4 ;
[0043]所述控制模塊4根據(jù)接收到的控制信息調(diào)整風(fēng)機(jī)的偏航角度。
[0044]所述數(shù)據(jù)采集模塊I包括采集單元11和存儲(chǔ)單元12，所述采集單元11用于采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)