一种风电机组风功率曲线一致性评价方法与流程

本发明属于风力发电，涉及一种风电机组风功率曲线一致性评价方法。

背景技术：

1、功率曲线是评价风电机组实际运行性能、发电能力的重要指标，对优化风电机组控制策略也具有一定的参考性。在风电机组的质保验收中，风功率曲线一致性是评估风电机组运行指标的重点参数。评估风电机组功率曲线一致性需采集该机组长期运行数据，同时受限于风电机组运行地理、自然条件的间歇性变化等特点，采集的数据往往存在大量偏离标准功率曲线的时空离散点，直接分析不仅耗时且容易出错或遗漏，可行性较低。现有的风电机组功率曲线运行数据预处理方法缺少固定规范，数据清理仅依靠聚类法难以清除密集分布的离群散点。因此，对风功率运行数据的处理采用多种数值模型结合，从而准确计算风电机组运行功率曲线一致性系数。随着科学技术的进步，风电行业得到了快速发展，成为了目前主要的发电方式之一，为了更好地提高风力发电的经济效益，对风力发电过程的安全，可靠运行有了更高的要求，风电机组的异常状态监测和故障预测已成为当前研究的热点。近年来,风电场均配有完善的监控与数据采集(supervisory control and dataacquisition,scada)系统。scada系统记录了风电机组工作寿命内大量的运行状态数据，这些scada数据包含了机组的正常运行、停机、异常、故障等信息。有效的利用scada数据信息进行风电机组的状态监测和故障预测对风电场的正常运行和维护具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于如何设计一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，以解决现有技术存在的风电机组功率曲线运行数据预处理时难以清除密集分布的离群散点的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

3、一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，包括以下步骤：

4、步骤一：读取预处理风电机组scada系统中特定时间长度的运行数据，采集数据包括机组运行实时风速vt、实时有功功率pt；将采集特定时间长度的数据按时间节点进行划分，第一个数据点记为(v1,p1)，第二个数据点记为(v2,p2)，第i个数据点记为(vi,pi)，其中i＝1,2,3...n；

5、步骤二：采集预处理风电机组标准功率曲线对应数据点，风电机组切入风速为起始点，记为(vs,ps)，间隔区间为x m/s，则与起始点间隔i个区间的数据点记为(vs+xi,ps+xi)，其中i＝1,2,3...n，直至该风电机组达到额定风速vst，对应额定功率记为pst，其后数据点均记为(vst,pst)，其中vst≥vs+xn，pst≥ps+xn，数据集截止至风电机组切出风速(vcut,pcut)；

6、步骤三：对原始数据散点图标记时空离散点；从而得到时空离散点的数据集{vi,pi}；

7、步骤四：将步骤三中标记了时空离散点的数据集{vi,pi}输入至dbscan聚类模型中进行异常数据点的标记；

8、步骤五：剔除标记异常数据点，并根据运行数据绘制风电机组实际运行功率曲线；

9、步骤六：对比实际功率曲线和标准功率曲线，选取切入风速和切出风速间的x m/s为步长的若干风速点的标准功率及该点对应的实际功率，计算风电机组功率曲线一致性系数。

10、进一步地，步骤三中所述的对原始数据散点图标记时空离散点；从而得到时空离散点的数据集{vi,pi}的方法如下：对采集到风电机组实际运行数据点(v1,p1)、(v2,p2)...(vi,pi)中风速所处区间进行确定，当实际风速低于额定风速时，若vs≤v1≤vs+x，且0.6ps≤p1≤1.4ps+x，则保留数据点(v1,p1)，否则标记数据点(v1,p1)为异常点；当实际风速大于或等于额定风速时，若vst≤v2≤vcut，且0.95ps≤p2≤1.05ps+x，则保留数据点(v2,p2)，否则标记该数据点为异常点。

11、进一步地，步骤四中所述的dbscan聚类模型的建立方法如下：定义任意两点pi、pi+1的邻域半径为eps，邻域数据点数据阈值minpts，其中点pi+1的eps-邻域表示样本数据集{vi,pi}中于点pi的距离小于eps的所有样本点的集合，用neps(p)表示；若数据集{vi,pi}中数据点满足neps(p)＝[pi+1∈{vi,pi}│dis(pi、pi+1)≤eps]，且|neps(p)|≥minpts，则否则标记为异常数据点。

12、进一步地，步骤六中所述的计算风电机组功率曲线一致性系数的公式如下：

13、

14、本发明的优点在于：

15、本发明的技术方案通过剔除时空离散点、采用dbscan聚类法拟合风电机组实际功率曲线，并与风电机组标准功率曲线相对比，确定风电机组功率曲线一致性系数，从而进行风电机组的功率曲线一致性分析，以此评估风电机组的运行性能；通过输入现场的空气密度以及标准功率数据，即可获得原始数据的散点、清洗结果、额定功率曲线以及清洗数据后的风速功率曲线，便于用户依据需求对风力发电机组实际的风速功率数据进行分析。

技术特征：

1.一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所属于的一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，其特征在于，步骤三中所述的对原始数据散点图标记时空离散点；从而得到时空离散点的数据集{vi,pi}的方法如下：对采集到风电机组实际运行数据点(v1,p1)、(v2,p2)...(vi,pi)中风速所处区间进行确定，当实际风速低于额定风速时，若vs≤v1≤vs+x，且0.6ps≤p1≤1.4ps+x，则保留数据点(v1,p1)，否则标记数据点(v1,p1)为异常点；当实际风速大于或等于额定风速时，若vst≤v2≤vcut，且0.95ps≤p2≤1.05ps+x，则保留数据点(v2,p2)，否则标记该数据点为异常点。

3.根据权利要求1所属于的一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，其特征在于，步骤四中所述的dbscan聚类模型的建立方法如下：定义任意两点pi、pi+1的邻域半径为eps，邻域数据点数据阈值minpts，其中点pi+1的eps-邻域表示样本数据集{vi,pi}中于点pi的距离小于eps的所有样本点的集合，用neps(p)表示；若数据集{vi,pi}中数据点满足neps(p)＝[pi+1∈{vi,pi}│dis(pi、pi+1)≤eps]，且|neps(p)|≥minpts，则否则标记为异常数据点。

4.根据权利要求1所属于的一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，其特征在于，步骤六中所述的计算风电机组功率曲线一致性系数的公式如下：

技术总结
一种风电机组风功率曲线一致性评价方法，属于风力发电技术领域，解决现有技术存在的风电机组功率曲线运行数据预处理时难以清除密集分布的离群散点的问题；通过剔除时空离散点、采用DBSCAN聚类法拟合风电机组实际功率曲线，并与风电机组标准功率曲线相对比，确定风电机组功率曲线一致性系数，从而进行风电机组的功率曲线一致性分析，以此评估风电机组的运行性能；通过输入现场的空气密度以及标准功率数据，即可获得原始数据的散点、清洗结果、额定功率曲线以及清洗数据后的风速功率曲线，便于用户依据需求对风力发电机组实际的风速功率数据进行分析。

技术研发人员：黄俊义,纪胜强,胡强,吴龑,陈云,戴申华,戴利平,刘尧,王琨玥
受保护的技术使用者：江西大唐国际新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13