风向方位角的检测方法、装置及风力发电机组制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种风向方位角的检测方法、装置及风力发电机组，其中，风向方位角的检测方法包括：利用风电机组的风向标测量在预设的机舱坐标系中的相对风向角；根据所述风电机组的偏航角以及所述风电机组安装时在预设的方位角坐标系中的机舱安装角，获取机舱在所述方位角坐标系中的机舱方位角；根据所述机舱方位角，将所述相对风向角从所述机舱坐标系向所述方位角坐标系进行坐标变换，以得到所述相对风向角在所述方位角坐标系下对应的风向方位角。本发明专利技术提供的方案，能够利用风电机组已有的数据获得风向方位角，从而避免因增设检测设备而造成的成本增加，且有利于风机运行优化和运维管理。

Detection Method, Equipment and Wind Turbine Generator of Wind Direction Azimuth

【技术实现步骤摘要】
风向方位角的检测方法、装置及风力发电机组
本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种风向方位角的检测方法、装置及风力发电机组。
技术介绍
在风电行业中，一般可利用机位的风向玫瑰图了解风场的全场风资源。风向玫瑰图是根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按照一定比例绘制而成。在风向玫瑰图中，风向方位角的数据至关重要，风向方位角不仅能够为风机的先进控制算法提供输入，如塔影控制、噪声控制等，还可以为风场后评估提供数据，从而得出具有针对性的发电量提升和优化方案；同时，运维人员和技术支持人员在分析振动、超速等常见故障的时候都需要参考风向方位角数据。目前，风机上通常没有测试风向方位角的设备，风场一般只有一至两个测风塔，测风塔的风资源数据不能完全评估全场风机的风资源情况。在现有技术中，一般通过使用GPS、北斗等导航检测机舱方位角，然后结合机舱风向标检测到的相对风向，计算出风向方位角，进而绘制风向玫瑰图。如上所述，在测量风向方位角的现有技术方案中，需设置GPS、北斗等导航设备，造成了额外的成本增加；同时，由于部分地区卫星定位信号弱甚至没有信号，导致该方案无法施行。
技术实现思路
本专利技术提供了一种风向方位角的检测方法、装置及风力发电机组，能够利用风电机组已有的数据获得风向方位角，从而避免因增设检测设备而造成的成本增加，且有利于风机运行优化和运维管理。为达到上述目的，本专利技术实施例提供了一种风向方位角的检测方法，包括：利用风电机组的风向标测量在预设的机舱坐标系中的相对风向角；根据所述风电机组的偏航角以及所述风电机组安装时在预设的方位角坐标系中的机舱安装角，获取机舱在所述方位角坐标系中的机舱方位角；根据所述机舱方位角，将所述相对风向角从所述机舱坐标系向所述方位角坐标系进行坐标变换，以得到所述相对风向角在所述方位角坐标系下对应的风向方位角。本专利技术实施例还提供了一种风向方位角的检测装置，包括：相对角测量模块，用于利用风电机组的风向标测量在预设的机舱坐标系中的相对风向角；机舱角测量模块，用于根据所述风电机组的偏航角以及所述风电机组安装时在预设的方位角坐标系中的机舱安装角，获取机舱在所述方位角坐标系中的机舱方位角；风向角获取模块，用于根据所述机舱方位角，将所述相对风向角从所述机舱坐标系向所述方位角坐标系进行坐标变换，以得到所述相对风向角在所述方位角坐标系下对应的风向方位角。本专利技术实施例还提供了一种风力发电机组，包括：设置有如上所述的风向方位角的检测装置。本专利技术提供的风向方位角的检测方法、装置及风力发电机组，通过测量风电机组机舱坐标系中的相对风向角，并基于偏航角和机舱安装角计算得到的机舱方位角，根据机舱方位角，将机舱坐标系中的相对风向角转换为方位角坐标系中的风向方位角，本方案利用风电机组已有的数据即可获得风向方位角，从而避免因增设检测设备而造成的成本增加，且有利于风机运行优化和运维管理。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1a为风向和方位示意图；图1b为风向方位角示意图；图1c为相对风向角示意图；图1d为机舱方位角示意图一；图1e为本专利技术实施例的风向方位角的检测方法逻辑示意图；图2a为本专利技术实施例的风向方位角的检测方法流程图一；图2b为坐标系变换示意图；图2c为机舱方位角示意图二；图3为本专利技术实施例的风向方位角的检测方法流程图二；图4为本专利技术实施例的风向方位角的检测方法流程图三；图5为本专利技术实施例的坐标系转换示意图；图6为本专利技术实施例的风向玫瑰图的绘制流程图一；图7为本专利技术实施例的风向玫瑰图的绘制流程图二；图8a为本专利技术实施例的风向方位角的检测装置的结构示意图一；图8b为本专利技术实施例的风向方位角的检测装置的结构示意图二。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。首先，对本专利技术涉及的技术术语进行举例或说明如下：方位角，又称地平经度，是在平面上量度物体之间的角度差的方法之一；是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角；方位角坐标系，即定义平面直角坐标系的正北方向为0度，顺时针方向为自0到360度。风向，是指风吹来的方向。常用八个方位表示风向，如图1a所示，即东(E)、南(S)、西(W)、北(N)、东南(SE)、西南(SW)、西北(NW)和东北(NE)。风向观测是用十六个方位来表示的(如图)，即在上述八个方位中间再增加北东北(NNE)、东东北(ENE)、东东南(ESE)、南东南(SSE)、南西南(SSW)、西西南(WSW)、西西北(WNW)和北西北(NNW)。风向方位角，如图1b所示，图中所示空心箭头指向即为风向，指风向与正北的夹角，即从正北向(N)顺时针转到风向转过的角度，也可称为风向角。机舱坐标系，指机舱安装时，其上风向标0度方向线(N点)指向定义为平面直角坐标系0度，顺时针方向为自0到360度。相对风向角，风向标安装在机舱上，在风的作用下，风向标从0度方向线沿顺时针方向转动的角度就是风向标相对于机舱(机舱坐标系)的相对风向角。0度方向线可以是机舱中心线的尾部方向，也可以是机舱中心线的叶轮方向，可以根据需要自定义描述。如图1c所示，定义0度方向线是机舱中心线的尾部方向，那么机舱中心线尾部方向为0度，叶轮方向为180度，图中所示空心箭头指向即为风向，在风的作用下，如果风向标的指向正好是来风的方向，其相对风向角θ0是从0度开始，顺时针转动到来风的方向所转过的角度。机舱方位角，指机舱中心线头部方向(即叶轮方向)与正北方向的夹角，即从正北方向顺时针转动到机舱中心线头部方向(即叶轮方向)的经过角度。如图1d所示，θn为当前机舱的机舱方位角。偏航角，也叫偏航位置或扭缆角度，是指机舱相对于安装位置的转动角度，也就是扭缆转动的角度，偏航方向对应机舱安装角位置的正负一般由厂家自定义。本方案中采用顺时针方向为正方向，偏航角为正数，逆时针方向为负方向，偏航角为负数，进行偏航角度正负的定义。机舱安装角，指机舱安装时，其上风向标N点指向与正北方向的夹角，即从正北方向顺时针到风向标的0度方向的角度。机舱从机舱安装角位置经过偏航后，即可变到任意机舱方位角位置。风向玫瑰图，也叫风向频率玫瑰图，它是根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制，一般多用8个或16个罗盘方位表示，由于形状酷似玫瑰花朵而得名。玫瑰图上所表示风的吹向，是指从外部吹向地区中心的方向，各方向上按统计数值画出的线段，表示此方向风频率的大小，线段越长表示该风向出现的次数越多。本专利技术提供的风向方位角的检测方法的技术原理在于，通过测量风电机组方位角坐标系中的机舱方位角和机舱坐标系中的相对风向角，将机舱坐标系中的相对风向角转换为方位角坐标系中的风向方位角，即利用现有的风电机组中的数据，通过一次坐标系变换，获得风向方位角。在风电机组中，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风向方位角的检测方法，其特征在于，包括：利用风电机组的风向标测量在预设的机舱坐标系中的相对风向角；根据所述风电机组的偏航角以及所述风电机组安装时在预设的方位角坐标系中的机舱安装角，获取机舱在所述方位角坐标系中的机舱方位角；根据所述机舱方位角，将所述相对风向角从所述机舱坐标系向所述方位角坐标系进行坐标变换，以得到所述相对风向角在所述方位角坐标系下对应的风向方位角。

【技术特征摘要】
1.一种风向方位角的检测方法，其特征在于，包括：利用风电机组的风向标测量在预设的机舱坐标系中的相对风向角；根据所述风电机组的偏航角以及所述风电机组安装时在预设的方位角坐标系中的机舱安装角，获取机舱在所述方位角坐标系中的机舱方位角；根据所述机舱方位角，将所述相对风向角从所述机舱坐标系向所述方位角坐标系进行坐标变换，以得到所述相对风向角在所述方位角坐标系下对应的风向方位角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述风电机组的偏航角以及所述风电机组安装时在预设的方位角坐标系中的机舱安装角，获取机舱在所述方位角坐标系中的机舱方位角包括：将机舱位于所述机舱安装角与所述偏航角的和值角度位置时的机舱中心线头部方向所对应的方向角度作为所述机舱方位角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述机舱方位角，将所述相对风向角从所述机舱坐标系向所述方位角坐标系进行坐标变换，以得到所述相对风向角在所述方位角坐标系下对应的风向方位角包括：根据：θ＝MOD((θi+θγ+θ0),360)计算所述风向方位角θ；其中，θi为所述机舱安装角、θγ为所述偏航角、θ0为所述相对风向角，MOD为求余函数；θi+θγ为从所述机舱坐标系到所述方位角坐标系的坐标变换角度，该坐标变换角度与风向标N点顺时针转动到机舱中心线头部方向经过的角度的和值为所述机舱方位角。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采集风电机组所处位置的风速值；对所述风向方位角及其对应的所述风速值进行分仓统计，绘制风向玫瑰图。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述风向方位角及其对应的所述风速值进行分仓统计，绘制风向玫瑰图包括：通过可编程逻辑控制器PLC对所述风向方位角及其对应的所述风速值进行实时分仓统计，绘制...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖硕文，丁国栋，周玥，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11