一种风速风向仪的角度测量误差曲线的循环学习方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风速风向仪，特别是一种风速风向仪的角度测量误差补偿方法。
【背景技术】
[0002]风力发电机将风动能转化为电能，目标是在保持风机承受较低机械载荷的同时尽可能多的发电。要成功实现以上目标，关键是要让风机叶轮精确的对准风向。
[0003]如图1-2所示，根据风机动力学理论，当风速恒定且发电机转速低于额定转速时，风机的发电功率与风向偏差角度Θ的余弦的三次方成正比。设风向无偏差时，风机叶轮获得的功率为Powerl;当风速不变而风向偏差角度为Θ时，风机叶轮获得的功率为power2，则二者满足如下公式:
[0004]Power2 = Powerl X cos30
[0005]因此，当风向偏差角度Θ为15度时，会带来约10%的发电量损失。另外，叶轮的偏离会导致在叶轮乃至整个风机的机械载荷不平衡。这类载荷相比其他载荷会大得多，如果能降低，就能延长风机使用寿命，或者让现有风机带动更大的叶轮。
[0006]目前，在大多数风机上，风向偏差角度由安装在机舱上方的风速风向仪决定。但在风机的实际运行过工程中，风速风向仪所测量的风向偏差角度与叶轮处的实际风向偏差角度之间存在误差。
[0007]如图3所示，因为风速风向仪测量的是风机机舱尾部的风向偏差角度02，而风机主控系统需要的是风机叶轮处的实际风向偏差角度Θ:，即两者间的角度测量误差表示为:
[0008]δθ = θ2-θ1
[0009]大量实验表明，这个误差不是固定的，而是与风速相关的，并将这个随风速变化的误差定义为如下的角度测量误差曲线或角度测量误差函数:
[0010]5 = f (v) ? ao+ai.v+a2.v2+---+an.vn
[0011]风速风向仪的角度测量误差补偿过程一般分为学习周期和运行周期两大部分，具体描述如下:
[0012]在学习周期:风速风向仪对风机的各类参数进行采集和统计分析，最终获得合理的角度测量误差曲线。在未完成学习周期前，风速风向仪实测的风向偏差角度将在未经补偿的情况下直接发送给主控系统(即风机运行在原始状态下)。
[0013]在运行周期:学习周期结束后，将合理的角度测量误差曲线传递给运行周期。运行周期使用角度测量误差曲线将风速风向仪实测的风向偏差角度进行补偿后，再发送给主控系统，提高风机叶轮的对风精度。
[0014]但风速风向仪在经过学习周期后得到的角度测量误差曲线并不是固定的，当全球性或季节性变化发生时，例如该风机所在地区年平均温度的持续升高，或该风机所在地区近年刮东南风的天数明显增加时，该风机的角度测量误差曲线也将随之发生变化。这些变化就会导致风速风向仪提供的角度测量误差不准确，同时也就影响了风机的对正。
[0015]关于风速风向仪的角度测量误差曲线变化后如何补偿的方法，目前还未见报道。
【发明内容】
[0016]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够缩短学习周期时间的风速风向仪的角度测量误差曲线的循环学习方法。
[0017]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种风速风向仪的角度测量误差曲线的循环学习方法，包括以下步骤:
[0018]A、当第一次学习周期结束后，形成角度测量误差曲线a并进入正常运行周期，在启动运行周期的同时启动新的学习周期；
[0019]B、运行周期启动后，风机利用角度测量误差曲线a对风速风向仪的实测风向偏差角度进行补偿，并传递给主控系统;新的学习周期启动后，新的学习周期与运行周期并行，互不影响；
[0020]C、当新的学习周期统计出新的角度测量误差曲线b时，比较角度测量误差曲线b与角度测量误差曲线a的平均相对误差；
[0021]D、如果平均相对误差小于5%，且相对误差为c%，则间隔(5-c)个月后，新的学习周期开始，返回步骤C;
[0022]E、如果平均相对误差大于或等于5%，则使用新的角度测量误差曲线b对原有角度测量误差曲线a进行修正，并替换原有的角度测量误差曲线a，返回步骤B。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0024]由于本发明可以使风速风向仪循环进行学习周期，当角度测量误差曲线发生变化时，可以及时的对角度测量误差曲线进行修正与补偿，以减少因为原有的角度测量误差曲线失效而带来的发电量效率降低。如对河北某风场某风机进行上述循环学习后，可以减少该风机1.2%左右的发电量损失。
【附图说明】
[0025]本发明共有附图5张，其中:
[0026]图1是风机机舱正对风向示意图。
[0027]图2是风机机舱偏航示意图。
[0028]图3是实际风速和实测风速示意图。
[0029]图4是本发明的流程图。
[0030]图5是本发明角度测量误差曲线变化示意图。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图对本发明作进一步地说明。
[0032]风速风向仪在经过学习周期后得到的角度测量误差曲线并不是固定的，当全球性或季节性变化发生时，例如该风机所在地区年平均温度的持续升高，或该风机所在地区近年刮东南风的天数明显增加时，该风机的角度测量误差曲线也将随之发生变化。为解决此类问题，风速风向仪可以进行循环学习。
[0033]下面按照图4所示的流程进行举例说明:
[0034]例:风速风向仪在进行第一次学习周期后，获得了角度测量误差曲线a(图5中的虚线)，并启动运行周期，使用角度测量误差曲线a对风速风向仪的实测风向偏差角度进行补
Ο
[0035]同时，风速风向仪启动循环学习，经过一段时间的统计分析后，风速风向仪计算出了新的角度测量误差曲线b(图5中的实线)，且角度测量误差曲线b与角度测量误差曲线a之间的平均相对误差为5.2%，大于阈值5%，即运行周期使用角度测量误差曲线b代替角度测量误差曲线a对风速风向仪的实测风向偏差角度进行修正后，将修正后的风向偏差角度传递给主控系统，提高叶轮对风精度，同时减少了发电量的损失。
【主权项】
1.一种风速风向仪的角度测量误差曲线的循环学习方法，其特征在于:包括以下步骤: A、当第一次学习周期结束后，形成角度测量误差曲线a并进入正常运行周期，在启动运行周期的同时启动新的学习周期； B、运行周期启动后，风机利用角度测量误差曲线a对风速风向仪的实测风向偏差角度进行补偿，并传递给主控系统;新的学习周期启动后，新的学习周期与运行周期并行，互不影响； C、当新的学习周期统计出新的角度测量误差曲线b时，比较角度测量误差曲线b与角度测量误差曲线a的平均相对误差； D、如果平均相对误差小于5%，且相对误差为c%，则间隔(5-c)个月后，新的学习周期开始，返回步骤C; E、如果平均相对误差大于或等于5%，则使用新的角度测量误差曲线b对原有角度测量误差曲线a进行修正，并替换原有的角度测量误差曲线a，返回步骤B。
【专利摘要】本发明公开了一种风速风向仪的角度测量误差曲线的循环学习方法，包括以下步骤：第一次学习周期结束后，即同时启动运行周期和新的学习周期，新的学习周期与运行周期并行；当新的学习周期统计出新的角度测量误差曲线b比原有的角度测量误差曲线a的平均相对误差大于或等于5％时，则使用新的角度测量误差曲线b代替原有的角度测量误差曲线a进行补偿。由于本发明可以使风速风向仪循环进行学习周期，当角度测量误差曲线发生变化时，可以及时的对角度测量误差曲线进行修正与补偿，以减少因为原有的角度测量误差曲线失效而带来的发电量效率降低。如对河北某风场某风机进行上述循环学习后，可以减少该风机1.2％左右的发电量损失。
【IPC分类】F03D17/00, F03D7/04
【公开号】CN105464903
【申请号】CN201510946419
【发明人】马丁·费舍尔, 孟繁擘, 矫斌
【申请人】大连尚能科技发展有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月16日