确定风电机组限功率数据的装置的制作方法

本实用新型涉及风电机组技术领域，特别涉及一种确定风电机组限功率数据的装置。

背景技术：

近年来，我国风电新增装机容量迅猛发展，2016年全国新增风电装机2337万千瓦，累计装机容量达到1.69亿千瓦，继续排名世界第一。然而，尽管中国风电产业发展迅速，我国风电利用水平和发电能力却有很大提升空间，2017年全国风电平均利用小时数1742小时，全年弃风电量高达497亿千万时。如何解决风电并网消纳、提升风电场的发电量，已经越来越受到关注和研究。其中，由于机组限功率运行是导致风电场发电量损失的重要环节。

风电机组实际运行时，其限功率主要包括两部分：一是由于电网通道受阻、调峰困难等导致的电网因素限功率，由电网调度下发给风电场后，再由风电场通过AGC(Automatic Gain Control，自动发电控制)系统下发给场内各风电机组，实现风电机组的限功率运行；二是由于风电机组缺陷导致的机组因素限功率，由风电机组主控系统根据机组当前的运行状况和采集的变量，判断风电机组是否存在缺陷，若存在缺陷则自动控制风电机组降功率运行。由于两种限功率因素在功率散点图中表现一致，而多数风机未配置限功率标志位，无法准确区分电网因素限功率数据和机组因素限功率数据。在统计风电场弃风电量时，现有技术大部分情况下把风电机组的限功率运行状态粗略的统计为电网因素限功率，而未对其中的机组因素限功率数据和电网因素限功率数据进行准确区分，进而影响了风电机组发电量损失和弃风电量计算的准确性。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种确定风电机组限功率数据的装置，以解决现有技术中无法识别机组因素限功率数据和电网因素限功率数据的技术问题。该装置包括：

曲线采集设备，用于获取风电机组的运行数据，获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；

时段确定设备，用于基于所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；

时段识别设备，用于在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。

在本实用新型实施例中，首先获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，进而基于在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，确定风电机组的限功率时段，然后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，提出了一种基于风电机组的限功率时段来识别机组因素限功率时段和电网因素限功率时段的技术方案。有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种确定风电机组限功率数据的装置的结构框图图；

图2是本实用新型实施例提供的一种确定风电机组限功率数据的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型实施例中，提供了一种确定风电机组限功率数据的装置，如图1所示，该装置包括：

曲线采集设备101，用于获取风电机组的运行数据，获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；

时段确定设备102，用于基于所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；

时段识别设备103，用于在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。

由图1所示可知，在本实用新型实施例中，首先获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，进而基于在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据确定风电机组的限功率时段，然后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，提出了一种基于风电机组的限功率时段来识别机组因素限功率时段和电网因素限功率时段的技术方案。有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量。

具体实施时，上述运行数据可以包括以下参数：目标功率指令Pgi、实际功率Pi、机舱风速Vi、齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据等。

具体实施时，上述曲线采集设备可以是接收设备或通信设备，用于接收或获取风电机组的运行数据以及获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线。具体的，上述功率特性曲线可以是上述装置之外的设备生成的，例如，上述装置之外的设备先将运行数据中的非正常状态数据剔除后，将运行数据中的当前风速数据折算为标准空气密度下的风速数据，可以通过公式(1)来折算风速数据，再拟合得到风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线，进而上述曲线采集设备直接接收或获取上述装置之外的设备发送的功率特性曲线。具体的，上述装置之外的设备可以是单片机(例如，80C51单片机)、DSP芯片(例如，TMS320系列DSP芯片)等设备。

其中，Vni为折算到标准空气密度下的风速，Vi为实际风速，ρi为实际空气密度，ρ0为标准空气密度。

具体实施时，在本实施例中，如图2所示，上述时段确定设备102包括以下结构来确定所述风电机组的限功率时段：

风速采集设备(图中未示出)，用于获取所述风电机组在标准空气密度下的当前机舱风速；具体的，在标准空气密度下的当前机舱风速是指当前机舱风速在标准空气密度下折算后的机舱风速数据，该具体折算过程可以通过上述装置之外的其他设备来处理，风速采集设备可以是接收设备或通信设备，风速采集设备直接接收或获取在标准空气密度下的当前机舱风速。

功率获取设备1021，用于获取所述风电机组的当前可发功率，其中，所述风电机组的当前可发功率是基于所述当前机舱风速和所述功率特性曲线得到的；具体的，该功率获取设备可以是接收设备或通信设备，用于接收或获取风电机组的当前可发功率，风电机组的当前可发功率可以通过上述装置之外的设备处理得到，功率获取设备直接接收或获取上述装置之外的设备发送的风电机组的当前可发功率。上述装置之外的设备可以是单片机(例如，80C51单片机)、DSP芯片(例如，TMS320系列DSP芯片)等设备。

第一比较器1022，用于输入所述风电机组的实际有功功率和额定有功功率，在所述风电机组的实际有功功率小于额定有功功率时，输出高电平信号，否则，输出低电平信号；

第二比较器1023，用于输入所述风电机组的实际有功功率和所述风电机组的当前可发功率，在所述风电机组的实际有功功率小于所述风电机组的当前可发功率时，输出高电平信号，否则，输出低电平信号；

第一与门1024，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端与所述第一与门的输入端连接，所述第一与门用于，在所述第一比较器和所述第二比较器均输出高电平信号且所述实际有功功率大于0的情况下(此时所述实际有功功率小于额定有功功率、所述实际有功功率小于所述当前可发功率且所述实际有功功率大于0)，输出高电平信号，所述第一与门输出的高电平信号表示当前时段为所述风电机组的限功率时段。

具体实施时，统计出风电机组的限功率时段后，在本实施例中，如图2所示，上述时段识别设备103包括以下结构来在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段：

参数采集设备1031，用于获取所述风电机组的限功率变量参数的运行值，其中，所述限功率变量参数是指所述风电机组的自身缺陷导致限功率的参数；例如，所述限功率变量参数可以包括：齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据。具体的，该参数采集设备1031可以是不同类型的传感器(例如，温度传感器、振幅传感器等)，以采集限功率变量参数的运行值；该参数采集设备1031还可以是接收设备或通信设备，直接接收或获取上述装置之外的设备发送的限功率变量参数的运行值。

第三比较器1032，用于输入所述限功率变量参数的运行值和所述限功率变量参数对应的阈值上限，在所述限功率变量参数中的任意参数的运行值大于该参数对应的阈值上限时，输出高电平信号，否则，输出低电平信号；

第四比较器1033，用于输入所述限功率变量参数的运行值和所述限功率变量参数对应的阈值下限，在所述限功率变量参数中的任意参数的运行值小于该参数对应的阈值下限时，输出高电平信号，否则，输出低电平信号；

或门1034，所述第三比较器和所述第四比较器的输出端与所述或门的输入端连接，所述或门用于，在所述第三比较器和/或所述第四比较器输出高电平信号时(此时，在风电机组的限功率时段内，限功率变量参数中的任意参数的运行值大于该参数对应的阈值上限或小于该参数对应的阈值下限)，输出高电平信号，否则，输出低电平信号；

第二与门1035，所述或门的输出端和所述第一与门的输出端均与所述第二与门的输入端连接，所述第二与门用于，在所述第一与门输出高电平信号且所述或门输出高电平信号时，输出高电平信号，其中，所述第二与门输出的高电平信号表示当前时段为机组因素限功率时段；

反相器1036，所述反相器的输入端与所述或门的输出端连接，所述反相器用于对所述或门输出的信号取反；

第三与门1037，所述反相器的输出端和所述第一与门的输出端均与所述第三与门的输入端连接，所述第三与门用于，在所述第一与门输出高电平信号且所述反相器输出高电平信号时，输出高电平信号，其中，所述第三与门输出的高电平信号表示当前时段为电网因素限功率时段，即在风电机组的限功率时段内，将除了机组因素限功率时段之外的时段为电网因素限功率时段。

具体实施时，上述比较器可以采用型号为LM339的芯片来实现。

具体实施时，机组因素限功率时段内风电机组的运行数据即为机组因素限功率数据，电网因素限功率时段内风电机组的运行数据即为电网因素限功率数据。

本实用新型实施例实现了如下技术效果：首先获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，进而基于风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据确定风电机组的限功率时段，然后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，提出了一种基于风电机组的限功率时段来识别机组因素限功率时段和电网因素限功率时段的技术方案。有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量，有利于为提升风电机组和风电场的发电量提供基础数据支撑。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。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。