用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，利用数据采集设备采集成对超声波探头的发射信号，包括以下步骤：构建在理想状态下顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式；计算上述顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式的互相关函数，定义为第一互相关函数；构建在无风无噪音条件下，成对超声波探头中每个超声波探头接收的超声波回波信号公式，并计算该两个超声波回波信号公式的互相关函数，并定义为第二互相关函数；计算第一互相关函数和第二互相关函数的相关函数；对相关函数进行峰值检测得到时间差，从而计算出时延估计值。达到了精确估计时延的目的。
【专利说明】用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源发电过程中风资源监测【技术领域】，具体地，涉及一种用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型新能源基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型新能源基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模新能源基地的风电发电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。
[0003]截至2013年11月，甘肃电网并网风电装机容量已达668万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的21%，成为仅次于火电的第二大主力电源。随着风电并网规模的不断提高，风电不确定性和不可控性给电网的安全稳定经济运行带来诸多问题。对风力发电过程中的风资源进行监测，可以更好的预测未来一段时间内风能的变化情况，从而可以更精确的对风电功率进行预测和校正，提高预测精度，促进新能源发电的发展。
[0004]风资源进行监测中，当干扰噪声增大或衰减系数k变小时，由于一次互相关函数的峰值位置发生偏移，造成时间延迟，出现误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计 方法，以实现精确估计时延的优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，利用数据采集设备采集成对超声波探头的发射信号，包括以下步骤:
[0008]步骤1:构建在理想状态下顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式；
[0009]步骤2:计算上述顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式的互相关函数，定义为第一互相关函数；
[0010]步骤3:构建在无风无噪音条件下，成对超声波探头中每个超声波探头接收的超声波回波信号公式，并计算该两个超声波回波信号公式的互相关函数，并定义为第二互相关函数；
[0011]步骤4:计算第一互相关函数和第二互相关函数的相关函数；
[0012]步骤5:对上述步骤4中的相关函数进行峰值检测得到时间差，从而计算出时延估计值。
[0013]根据本发明的优选实施例，上述步骤I构建在理想状态下顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式具体如下:
[0014]X1 (t) =Ii1S(I^tWt)[0015]x2 (t) = k2s (t_t2)+n2 (t)
[0016]其中s(t)是发射的超声信号，H1 (t)和n2(t)为高斯白噪声信号，Ic1和k2为衰减因子，h和t2分别为顺风和逆风传输时间。
[0017]根据本发明的优选实施例，上述步骤2中第一互相关函数计算具体如下:
【权利要求】
1.一种用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，利用数据采集设备采集成对超声波探头的发射信号，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:构建在理想状态下顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式； 步骤2:计算上述顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式的互相关函数，定义为第一互相关函数； 步骤3:构建在无风无噪音条件下，成对超声波探头中每个超声波探头接收的超声波回波信号公式，并计算该两个超声波回波信号公式的互相关函数，并定义为第二互相关函数； 步骤4:计算第一互相关函数和第二互相关函数的相关函数； 步骤5:对上述步骤4中的相关函数进行峰值检测得到时间差，从而计算出时延估计值。
2.根据权利要求1所述的用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，其特征在于，上述步骤I构建在理想状态下顺风和逆风情况下接收到的超声波回波信号公式具体如下:
3.根据权利要求2所述的用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，其特征在于，上述步骤2中第一互相关函数计算具体如下:
4.根据权利要求2所述的用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，其特征在于，上述步骤3构建在无风无噪音条件下，成对超声波探头中每个超声波探头接收的超声波回波信号公式，其公式具体如下:
X，I (t) = X，2 (t) =s (t-t0) O < t < T 其中s(t)是发射的超声信号，t0为超声信号传输时间。
5.根据权利要求2所述的用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，其特征在于，上述步骤3中第二互相关函数为:
6.根据权利要求5所述的用于风电场超声波风速监测的二次相关时延估计方法，其特征在于，上述第一互相关函数和第二互相关函数的相关函数具体如下:
【文档编号】G01P5/24GK103884862SQ201410059055
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】路亮, 汪宁渤, 王定美, 刘光途, 吕清泉, 陈钊 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心