专利名称：风电场限电统计装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种统计装置，特别是指一种风电场限电统计装置。
背景技术：
近年来，我国风力发电发展迅猛，尤其在我国新疆、甘肃、内蒙古、河北以及东北等 地区风电在电资源中的比重逐渐增大，出现了因电网不能满足风电的快速发展而实施的不 同程度的限负荷。目前，用来统计风电场因限负荷而导致电量损失的主要方法是由风电场根据其被 限负荷的实际情况，以人工方式进行繁琐的数据收集、汇总和分析工作，工作效率低下，而 由此得出的统计数据准确性较差，并缺乏统计依据。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供风电场限电统计装置，以解决现行限 电统计方式工作效率低下的问题，并保证了数据的准确性和完整性，为后期解决电量损失 的科研提供了可靠的统计依据。本实用新型提供的一种风电场限电统计装置，包括风向测量单元1，用于实时测量风电场风向；风速测量单元3，用于实时测量风电场风速；中央处理单元9，与上述单元电连接，用于根据所述风电场风向计算出风电场风向 因子，结合所述风向因子和所述风电场风速计算出有效风速功率，根据有效风速功率计算、 统计出风电场在停运时间内的限电量；存储单元8，与中央处理单元9电连接，用于存储统计出的所述限电量。由上可以看出，所述风电场限电统计装置可以实时、快速地计算、统计出风电场在 停运时间内的限电量，并能保证数据的准确性和完整性。上述的装置，其特征在于，所述风向测量单元1为以下之一以绝对式格雷码盘编码，以光电信号转换原理可以准确地输出相对应的风向信息 的风向传感器；采用以电子罗盘定位绝对方向通过串行通讯接口输出风向信息的风向传感
ο由上可以看出，本实用新型风电场限电统计装置的风向测量单元1具有结构简 单，价格低廉的特点。上述装置，其特征在于，所述风速测量单元3为以下之一超声波式风速传感器、霍尔效应风速传感器。由上可以看出，本实用新型风电场限电统计装置的风速测量单元3具有抗风沙损 耗的特点。上述装置，其特征在于，所述风向测量单元1和风速测量单元3为一体设置的超声 波共振式集风速风向传感器。
3[0018]由上可以看出，本实用新型的风电场限电统计装置的风向测量单元1和风速测量 单元3为一体设置的超声波共振式集风速风向传感器具有结构紧凑、小巧，易于实现加热 补偿的特点，适用于低温、潮湿、沙石环境，并具有先进的EMC和防雷保护性，高可靠性。上述装置，其特征在于，所述中央处理单元9包括风向因子转换单元2，用于计算出与所述风电场风向对应的风向因子；有效风速计算单元4，用于根据所述风电场风速和风向因子计算出风电场的有效 风速；有效风速功率计算单元5，用于计算出所述有效风速功率；计时单元6，用于计量风电场停运时间；统计单元7，用于根据所述有效风速功率计算、统计在风电场停运时间内的限电量。由上可以看出，本实用新型的风电场限电统计装置可以准确、快速地统计出风电 场在停运时间内或停运时间中某一时间段内的限电量。
图1为本实用新型风电场限电统计装置的结构图。
具体实施方式
下面结合图1详细介绍本实用新型提供的一种风电场限电统计装置。如图1所示，本实用新型一种风电场限电统计装置主要由风向测量单元1，风向因 子转换单元2，风速测量单元3，有效风速计算单元4，有效风速功率计算单元5，计时单元6， 统计单元7和存储单元8组成，其中风向测量单元1用于实时测量风电场风向。本实施例的风向测量单元1为用来 测量近地风向的风向传感器，可根据需要选用以绝对式格雷码盘编码，以光电信号转换原 理可以准确地输出相对应的风向信息的风向传感器，采用以电子罗盘定位绝对方向通过 RS485等串行通讯接口输出风向信息的风向传感器等等。风向因子转换单元2用于计算出与所述风电场风向对应的风向因子。在本实施例 中，风向因子转换单元2可以根据由风向与风向因子之间的对应关系确定的函数计算出风 电场风向因子，也可以用查表的方式查出与风电场风向相对应的风电场风向因子。风速测量单元3用于实时测量风电场风速。本实施例的风速测量单元3为用来测 量近地风速的风速传感器，可根据需要选用不受温湿度影响，适用于有颗粒的气流中的超 声波式风速传感器，适用于受回车、温度、振动等其他环境因素影响的场合的霍尔效应风速 传感器等等。有效风速计算单元4用于根据所述风电场的风速和风向因子计算出风电场的有 效风速。本实施例由以下公式Y' = VXA计算出所述有效风速，其中，(是有效风速，V是风电场风速，A是风电场风向因 子。有效风速功率计算单元5用于计算出所述有效风速的功率。在本实施例中，有效风速功率计算单元5可以根据由风速与风速功率之间的对应关系确定的函数计算出有效 风速功率，也可以用查表的方式得到与有效风速相对应的有效风速功率。计时单元6用于计量风电场停运时间。在本实施例中，风电场停运时间包括调度 停运时间和受累停运时间。统计单元7用于计算、统计在风电场停运时间内有效风速功率的发电量，即限电 量。本实施例统计单元7由以下公式Q = PXT 计算、统计出风电场在该时间段内的限电量，也就是所述风电场停运时间带来的 发电量损失。其中，Q是限电量，P是有效风速功率，T是风电场停运时间。存储单元8用于存储由统计单元7计算、统计出的限电量。本实施例存储单元8 选用高速FLASH存储所述统计结果。上述风向因子转换单元2，有效风速计算单元4，有效风速功率计算单元5，计时单 元6和统计单元7可共同构成图1示出的与其他单元电连接的中央处理单元9。本实施例 的中央处理单元9为单片机。此外，本实施例可采用集风向测量单元1和风速测量单元3为一体的超声波共振 式集风速风向传感器，具有结构紧凑、小巧，易于实现加热补偿，适用于低温、潮湿、沙石环 境，并具有先进的EMC和防雷保护性，高可靠性。下面对本实用新型提供的风电场限电统计装置的工作原理进行介绍。首先，所述风电场限电统计装置通过风向测量单元1和风速测量单元3测量出风 电场的风向和风速，然后中央处理单元9根据所述风电场的风向和风速计算、统计出风电 场在停运时间内的限电量，即发电量损失，并将所述限电量存储于存储单元8中便于以后 的调用。其中，所述风电场的风向和风速在中央处理单元9中的具体处理过程如下先由风向因子转换单元2计算出风电场风向因子，其中简单的，可以根据风向与 有效风向(有效风向指垂直于风力发电机叶片的风向)之间的角度的COS函数去计算风向 因子，如风向与有效风向相同(即角度为0度)时风向因子为1，风向与有效风向垂直(即 角度为90度)时风向因子为0。更全面的，可以再加入影响风向的其他主要因素，例如气 压、空气摩擦阻力等作为计算风向因子的加权值。其中，可根据由风向与风向因子之间的对 应关系确定的函数(如上所述cos函数)计算出所述风电场风向因子，也可以用查表的方 式查出与风电场风向相对应的风电场风向因子；然后通过有效风速计算单元计算出有效风 速，即使用下列公式Y' = VXA计算出所述有效风速，其中，(是有效风速，V是风电场风速，A是风电场风向因 子；接着，有效风速功率计算单元5求出有效风速带来的有效风速功率，其中，可以根据由 风速与风速功率之间的对应关系确定的函数计算出有效风速功率，也可以用查表的方式得 到与有效风速对应的有效风速功率；最后，由统计单元7计算、统计出风电场在停运时间内 的限电量后，将所述限电量存储于存储单元8中便于以后的调用。其中，统计单元7使用下 列公式Q = PXT计算、统计出风电场在该时间段内的限电量，也就是所述风电场停运时间带来的发电量损失。其中，Q是限电量，P是有效风速功率，T是风电场停运时间，由计时单元6计 量得出，包括调度停运时间和受累停运时间。不难理解，上述公式可以有代表 不同的时间段 的Ti来计算出整个的Q，这样可以考虑到不同的时间段内风向、风速的变化量。即Q =Σ (PiXTi), i = l、2...n。其中Ti指的风电场停运时间所包含的不同的时间段，Pi指对应时间段内的计算的 有效风速功率。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种风电场限电统计装置，其特征在于，包括风向测量单元(1)，用于实时测量风电场风向；风速测量单元(3)，用于实时测量风电场风速；中央处理单元(9)，与上述单元电连接，用于根据所述风电场风向计算出风电场风向因子，结合所述风向因子和所述风电场风速计算出有效风速功率，根据有效风速功率计算、统计出风电场在停运时间内的限电量；存储单元(8)，与中央处理单元(9)电连接，用于存储统计出的所述限电量。
2.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述风向测量单元(1)为以下之一以绝对式格雷码盘编码，以光电信号转换原理可以准确地输出相对应的风向信息的风 向传感器；采用以电子罗盘定位绝对方向通过串行通讯接口输出风向信息的风向传感器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风速测量单元(3)为以下之一 超声波式风速传感器、霍尔效应风速传感器。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述风向测量单元(1)和风速测量 单元(3)为一体设置的超声波共振式集风速风向传感器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中央处理单元(9)包括 风向因子转换单元(2)，用于计算出与所述风电场风向对应的风向因子；有效风速计算单元(4)，用于根据所述风电场风速和风向因子计算出风电场的有效风速；有效风速功率计算单元(5)，用于计算出所述有效风速功率； 计时单元(6)，用于计量风电场停运时间；统计单元(7)，用于根据所述有效风速功率计算、统计在风电场停运时间内的限电量。
专利摘要本实用新型提供的一种风电场限电统计装置，包括风向测量单元(1)，用于实时测量风电场风向；风速测量单元(3)，用于实时测量风电场风速；中央处理单元(9)，与上述单元电连接，用于根据所述风电场风向计算出风电场风向因子，结合所述风向因子和所述风电场风速计算出有效风速功率，根据有效风速功率计算、统计出风电场在停运时间内的限电量；存储单元(8)，与中央处理单元(9)电连接，用于存储统计出的所述限电量。以解决现行限电统计方式工作效率低下的问题，并保证了数据的准确性和完整性，为后期解决电量损失的科研提供了可靠的统计依据。
文档编号F03D9/00GK201705562SQ20102019648
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者任远, 余忠源, 冯国宇, 周继威, 孟凯锋, 张国珍, 张宝全, 张斌, 徐长安, 李力怀, 汤涛祺, 王栋, 申烛, 盛迎新, 薛蕾 申请人:中能电力科技开发有限公司