基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術領域，尤其涉及一種基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試系統(tǒng)及方法，具體是一種風力發(fā)電機組運行時功率特性是否滿足該風電機組出廠時給定功率特性曲線的快速檢測系統(tǒng)及測試方法，適用于發(fā)電效率未能達到預期效果的風電機組。
【背景技術】
[0002]風力發(fā)電機組功率曲線是評價一臺風電機組性能好壞的一項重要指標，功率特性測試是風電機組準入制度必不可少的一個環(huán)節(jié)，因此風電機組功率特性研究具有重要意義。
[0003]由于功率特性直接決定風力機組發(fā)電量的多少，當實際功率曲線高于標準功率曲線時，風電機組處于過負荷狀態(tài)，可能對機組造成不應有的損害，而實際功率曲線低于標準功率曲線，又使風電機組的發(fā)電量下降，投資者的投資不能得到及時回報。如果風電場的發(fā)電量比設計階段預計的發(fā)電量低，則有必要對風電場風電機組進行功率特性測試，驗證風電機組功率曲線以及可利用率。標準嚴格規(guī)定的測風裝置以及各氣象裝置的安裝與記錄方法測得的功率曲線，無疑是精確的，然而測風塔安裝時間長、危險性高，維護不便，必然會導致測試周期長的缺點始終存在。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試系統(tǒng)及方法，由激光雷達側風儀經RS485與上位機通訊傳輸風速等氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量風電機組出口電流電壓。
[0006]基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試方法，利用如權利要求1所述的檢測系統(tǒng)完成風電機組功率輸出特性曲線的快速擬合標定，具體方法如下:
(1)激光雷達測風儀位置選定及風速測量:
根據(jù)GB/T 18451.2-2003風力發(fā)電機組功率特性試驗要求選取距待測機組2_4倍風力機組葉輪直徑，主風上風向并且充分考慮地形與障礙物影響的位置，同時確定測風有效扇區(qū)；激光雷達能夠捕捉到傳統(tǒng)設備所不能獲取的數(shù)據(jù)，如風資源的垂直剖面圖，能夠滿足不同輪轂高度風電機組的測風需求；實時的風速風向數(shù)據(jù)以及氣象信息的傳輸也為風力機組的風速風向傳感器精度的標定校準提供了依據(jù)；測得的數(shù)據(jù)經上位機處理后直接提供Imin以及1min的數(shù)據(jù)平均值，為后期的數(shù)據(jù)處理提供了便利條件；
(2)功率測量:
通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量風電機組出口三相電壓電流得到相應功率測量值，數(shù)據(jù)的采集應采用0.5Hz或更快的取樣速率連續(xù)運行；
(3)數(shù)據(jù)處理與功率曲線擬合:
數(shù)據(jù)采集完成后，需要對測量數(shù)據(jù)進行處理，主要包括數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)回歸、數(shù)據(jù)修正及測量數(shù)據(jù)確定及功率曲線擬合完成；
所述的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)篩選，是以1min為一周期由連續(xù)測量所得到的數(shù)據(jù)產生，計算1min內的平均數(shù)值和數(shù)據(jù)的標準方差。
[0007]所述的數(shù)據(jù)回歸，是將測試所篩選出的數(shù)據(jù)組需要折算回歸到參考空氣密度下的數(shù)據(jù)，如果實測空氣密度值在1.25kg/m3±0.05kg/m3范圍內，則沒有必要進行空氣密度折笪
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[0008]所述的數(shù)據(jù)修正，是對于可能由氣流畸變造成的氣壓誤差而篩選到的數(shù)據(jù)需要進行修正。
[0009]所述的測量數(shù)據(jù)確定及功率曲線擬合完成:測量的功率曲線是對折算的數(shù)據(jù)組采用bin方法(method of bins)進行處理的；采用0.5m/s bin寬度為一組,得出折算后的每個風速bin所對應的功率值,從而得到最終的風電機組功率特性曲線。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:
本發(fā)明中采用激光雷達測風儀，具有使用簡便，測試數(shù)據(jù)精度高，可大大縮短測試周期的顯著優(yōu)點，適用于快速的風電機組功率特性曲線標定。
[0011]現(xiàn)有標準規(guī)定的測風塔安裝時間長，維護不便，必然會導致測試周期長的缺點始終存在，而本發(fā)明中激光雷達測風儀在滿足精度要求的情況下，完全避免了上述問題，并且激光雷達能夠捕捉到傳統(tǒng)設備所不能獲取的數(shù)據(jù)，如風資源的垂直剖面圖，這樣就能夠滿足不同輪轂高度風電機組的測風需求，大大提高了試驗效率。
[0012]本發(fā)明可以快速完成風電機組的功率特性曲線擬合標定以及風速風向標定，從而達到驗證風電機組的運行特性繼而提高風電機組發(fā)電效率的目的。
[0013]以下結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進行進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0014]圖1是并網光伏發(fā)電站并網檢測集成系統(tǒng)簡圖；
圖2是本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1:
如圖1所示，本發(fā)明是一種基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試系統(tǒng)是由激光雷達側風儀經RS485與上位機通訊傳輸風速等氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量風電機組出口電流電壓。
[0016]如圖2所示:本發(fā)明基于激光雷達測風儀的風電機組運行功率特性測試方法，可以實現(xiàn)風電機組功率特性曲線快速擬合，從而達到驗證風力發(fā)電機組運行時功率特性是否滿足該風電機組出廠時給定功率特性曲線目的。具體方法如下:
1、激光雷達測風儀位置選定及風速測量。
[0017]根據(jù)GB/T 18451.2-2003風力發(fā)電機組功率特性試驗要求選取距待測機組2_4倍風力機組葉輪直徑，主風上風向并且充分考慮地形與障礙物影響的位置，同時確定測風有效扇區(qū)。標準規(guī)定的測風塔安裝時間長，維護不便，必然會導致測試周期長的缺點始終存在，而激光雷達測風儀在滿足精度要求的情況下完全避免了上述問題，并且激光雷達能夠捕捉到傳統(tǒng)設備所不能獲取的數(shù)據(jù)，如風資源的垂直剖面圖，這樣就能夠滿足不同輪轂高度風電機組的測風需求，大大提高了試驗效率；實時的風速風向數(shù)據(jù)以及氣象信息的傳輸也為風力機組的風速風向傳感器精度的標定校準提供了依據(jù)；測得的數(shù)據(jù)經上位機軟件處理后可直接提供