风向测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种风向测量装置及方法，该装置包括：固设在风力发电机组塔筒内的激光发射装置、激光接收装置和信号处理装置；其中，所述激光发射装置和所述激光接收装置在竖直方向上相对设置，且所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，随着所述塔筒摆动方向的不同而不同；所述信号处理装置与所述激光接收装置电连接，用于根据所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，相对于坐标原点的方向确定风向，其中，所述坐标原点为无风条件下，所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置。本发明专利技术实施例提供的风向测量装置及方法能够用于对风场的风况进行测量。

【技术实现步骤摘要】
风向测量装置及方法
本专利技术实施例涉及风力发电
，尤其涉及一种风向测量装置及方法。
技术介绍
当前，以煤、石油、天然气为主的常规能源不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成了气候异常、灾害增多、恶性疾病多发等问题。因此，对可再生清洁能源的开发利用，特别是风能的开发利用，已经受到世界各国的高度重视。现有技术中，风力发电机组是风力发电的主要设备。在风力发电机组的运行过程中，为了实现风能的最大化利用，需要通过风向测量装置实时的对风场的风向进行测量，当风向与风力发电机组的朝向不一致时，需要风力发电机组执行偏航操作，以使风力发电机组始终能够朝着来风方向运行。但是现有的风向测量装置都是安装在风力发电机组的机舱外部的，这些装置在大风、台风等恶劣条件下容易损坏并失去测量功能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种风向测量装置及方法，用以对风场的风况进行测量，解决现有风力发电机组测风装置容易受外部天气环境影响，而失去测风功能的问题。本专利技术实施例第一方面提供一种风向测量装置，该装置包括：固设在风力发电机组塔筒内的激光发射装置、激光接收装置和信号处理装置；其中，所述激光发射装置和所述激光接收装置在竖直方向上相对设置，且所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，随着所述塔筒摆动方向的不同而不同；所述信号处理装置与所述激光接收装置电连接，用于根据所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，相对于坐标原点的方向确定风向，其中，所述坐标原点为无风条件下，所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置。本专利技术实施例第二方面提供一种风向测量方法，该方法适用于一种风向测量装置，该装置包括固设在风力发电机组塔筒内的激光发射装置、激光接收装置和信号处理装置，其中，所述激光发射装置和所述激光接收装置在竖直方向上相对设置，且所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，随着所述塔筒摆动方向的不同而不同，该方法包括：所述信号处理装置获取所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，并根据所述激光投射位置相对于坐标原点的方向确定风向，其中，所述坐标原点为无风条件下，所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置。本专利技术实施例，通过在风力发电机组的塔筒内固设一组在竖直方向上相对设置的激光发射装置和激光接收装置，使得激光发射装置在激光接收装置上的激光投射位置随着塔筒的摆动而产生相应的位置偏移，进而根据激光发射装置在激光接收装置上的激光投射位置的偏移方向确定风向。由于本专利技术实施例中，激光发射装置和激光接收装置都是设置在塔筒内的，通过塔筒的遮挡能够使得激光发射装置和激光接收装置免于外部天气环境的影响，因此，能够解决现有风向测量装置易受外部天气环境影响，而失去测风功能的问题。并且，由于激光投射具有较高的精确度和灵敏度，因此，通过激光投射的位置偏移确定风向具有较高的准确定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的风向测量装置的结构图；图2为本专利技术一实施例提供的激光发射装置11在激光接收装置12上的投射位置示意图；图3为本专利技术实施例三提供的风向测量方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例四提供的风向测量方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或结构的装置不必限于清楚地列出的那些结构或步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或装置固有的其它步骤或结构。图1为本专利技术实施例一提供的风向测量装置的结构图，如图1所示，该装置包括：固设在风力发电机组塔筒内的激光发射装置11、激光接收装置12和信号处理装置13。其中，激光发射装置11，用于发出激光射线；激光接受装置12，与激光发射装置11在塔筒的竖直方向上相对设置，用于接收激光发射装置11发射的激光，且在无风状态下激光发射装置在激光接收装置上的激光投射位置位于激光接收装置的坐标原点上。信号处理装置13与激光接收装置12电连接，用于根据激光发射装置11在激光接收装置12上的激光投射位置，相对于坐标原点的方向确定风向。实际应用中，激光接收装置12和激光发射装置11之间的上下位置可以根据具体需要具体设置，例如可以将激光接收装置12设置在激光发射装置11的上方，也可以将激光发射装置11设置在激光接收装置12的上方。激光接收装置12与激光发射装置11之间的距离，可以根据风力发电机组所在地理位置的风场特性进行设定，例如，可以根据风力发电机组所在地理位置的年风力强度平均值来设定激光接受装置12和激光发射装置11之间的距离，当风力发电机组所在地理位置的年风力强度平均值较小时，可以将借光接收装置12和激光发射装置11之间的距离设置的大一些，从而通过距离的设定来达到增大激光发射装置11在激光接收装置12上的位移距离的目的，进而减小信号处理装置13识别来风方向的难度，提高信号处理装置的识别准确度。当风力发电机组所在地理位置的年风力强度平均值较大时，由于风力发电机组的塔筒在来风的作用下，摆动的幅度较大，因此，激光发射装置11在激光接收装置12上的位移距离较明显，因此，可以将激光发射装置11和激光接收装置12之间的距离设置的相对小一些，以节约塔筒的内部空间。当然此处仅为示例说明，而并不是对本专利技术的唯一限定。在安装过程中，激光接收装置和激光发射装置均可通过设置在塔筒筒壁上的固定件设置在塔筒的内部。比如，可以在塔筒的内壁上设置两个在竖直方向上相互平行的固定件，即第一固定件14和第二固定件15，通过第一固定件14和第二固定件15分别将激光发射装置11和激光接收装置12固定在塔筒的中心轴上，其中，激光发射装置11设置在第一固定件14朝向第二固定件15的一侧上，激光接收装置12设置在第二固定件15朝向第一固定件14的一侧上。实际应用中，考虑到激光发射装置投射在激光接收装置上的位移的大小，以及识别来风方向的准确度，也可以将激光接收装置和激光发射装置中的任意一个通过设置在塔筒筒壁上的固定件设置在塔筒内部，而另一个则通过独立于塔筒的固定件固定在塔筒内，而不跟随塔筒的摆动而摆动。以激光接收装置12在激光发射装置11的上方为例，实际应用中，可以设置一表面平滑的安装板，使得该安装板的边缘通过焊接或卡接等方式固定在塔筒的内壁上，并通过安装板将激光接收装置12固定在塔筒内。而激光发射装置11由固定在地面上的支持杆与激光接收装置相对固定在塔筒的内部。当塔筒在来风的作用下发生摆动时，激光接收装置12跟随塔筒摆动，使得激光发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风向测量装置，其特征在于，包括：固设在风力发电机组塔筒内的激光发射装置、激光接收装置和信号处理装置；其中，所述激光发射装置和所述激光接收装置在竖直方向上相对设置，且所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，随着所述塔筒摆动方向的不同而不同；所述信号处理装置与所述激光接收装置电连接，用于根据所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，相对于坐标原点的方向，确定风向，其中，所述坐标原点为无风条件下，所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置。

【技术特征摘要】
1.一种风向测量装置，其特征在于，包括：固设在风力发电机组塔筒内的激光发射装置、激光接收装置和信号处理装置；其中，所述激光发射装置和所述激光接收装置在竖直方向上相对设置，且所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，随着所述塔筒摆动方向的不同而不同；所述信号处理装置与所述激光接收装置电连接，用于根据所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置，相对于坐标原点的方向，确定风向，其中，所述坐标原点为无风条件下，所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风向测量装置，包括：在竖直方向上平行设置的第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和所述第二固定件固定在所述塔筒的内壁上，所述激光发射装置设置在所述第一固定件朝向所述第二固定件的一侧上，所述激光接收装置设置在所述第二固定件朝向所述第一固定件的一侧上；或者/并且，所述激光发射装置和所述激光接收装置设置在所述塔筒的中心轴上。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信号处理装置，还用于：确定所述激光发射装置在所述激光接收装置上的激光投射位置与所述坐标原点之间的距离；根据预先设定的偏离距离与风力强度之间的映射关系，确定所述距离对应的风力强度，其中所述偏离距离为激光投射位置偏离坐标原点的距离。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：风力发电机组的控制器，用于根据所述信号处理装置确定的风向进行偏航控制，或者/并且，用于在所述信号处理装置确定的风力强度大于预设的风力阈值时进行风力警报。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述风向测量装置，还包括：设置在风力发电机组机舱外部的风向标；所述信号处理装置，还用于检测所述风向标的工作状态是否正常，并在所述工作状态不正常时，触发所述激光发射装置与所述激光接收装置工作；或者，所述控制器，用于检测所述风向标的工作状态是否正常，并在所述工作状态不正常时，触发所述信号处理装置、激光发射装置与激光接收装置工作。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号处理装置，具体用于：根据表达式：确定所述激光投射位置相对于坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，吴先友，杨志强，
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