风向扇区划分方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种风向扇区划分方法及装置，涉及风向扇区划分的技术领域，包括：获取指定时间段内的风向测量数据，风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；根据风向测量数据计算指定时间段内风向的时间维变差；统计风向时间维变差的概率密度分布，基于概率密度分布，选择风向离散化间隔，得到不同风向状态；按照不同风向状态的随机游走过程输出风向的随机变化特性，建立风向的随机游走无向图；对随机游走无向图进行聚类分析，根据分析结果对风向扇区进行划分。本发明专利技术提供的风向扇区划分方法及装置，充分考虑了风向流动的时间连续性以及风向的空间分布，根据风向的时空连续随机变化进行有效的扇区自动划分。

【技术实现步骤摘要】
风向扇区划分方法及装置
本专利技术涉及风向扇区划分的
，尤其是涉及一种风向扇区划分方法及装置。
技术介绍
根据全球风电装机情况，风电场址选取包含平坦地形和复杂地形。具体地，主要有内陆平原、内陆高原、近海滩涂、内陆山地、沿海山地等多种地形。目前，随着陆上风电的快速发展，陆上平坦地区的风能资源利用逐渐饱和，地势平坦、风况稳定且风能资源丰富的大型风电场场址已较为稀缺，内陆山地、沿海山地等靠近负荷中心的场址日益增多。此类地区地理条件复杂且不确定性气流增多，大大增加了风况特征的随机性和复杂性。在不同风向下，受不同地形、风机排布等影响，平均风速、湍流风速等主要风况特征可能发生明显变化，从而引发同一台风机、同一个风电场在不同风向下的发电特性差异性显著，该现象已获得学界和工业界的广泛关注。考虑风电运行性能评价、风功率预测、风机故障诊断和预警等大量潜在应用，获取高精度的风功率曲线意义重大。现有研究已指出有必要研究不同风向下的风电出力特性以提高风功率恢复精度。然而，这些研究对风向扇区的划分尚存在一定不足。并且，现有技术中的扇区划分方法，往往忽略了空气流场运动的时间连续性，仅考虑了风向的空间分布进行划分，导致风向扇区划分方法不合理。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种风向扇区划分方法及装置，以缓解一种风向扇区划分方法及装置现有技术中风向扇区划分方法不合理的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种风向扇区划分方法，包括：获取指定时间段内的风向测量数据，风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；根据风向测量数据计算指定时间段内风向的时间维变差；统计时间维变差的概率密度分布，基于概率密度分布选择风向的离散化间隔，将风向划分成多个风向状态；对多个风向状态进行聚类分析，根据分析结果对风向扇区进行划分。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述风向测量数据为以季节为时间段进行数据采样得到的风向测量数据，上述方法还包括：按照预先设定的滑动时间窗间隔，对指定时间段进行划分；以滑动时间窗间隔为基准，定期对风向测量数据进行更新。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述统计时间维变差的概率密度分布的步骤包括：以时间维变差为横坐标，统计每个时间维变差的累计概率，建立时间维变差的概率密度分布，其中，横坐标为沿零点对称的时间维变差坐标。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述基于概率密度分布选择风向的离散化间隔，将风向划分成多个风向状态的步骤包括：选择累计概率小于第一预设概率阈值，且大于第二预设概率阈值对应的时间维变差区间，将时间维变差区间对应的设置为风向的离散化间隔；其中，第一预设概率阈值大于第二预设概率阈值；按照风向的离散化间隔将0度到360度范围内的风向划分为多个离散化风向状态；其中，离散化风向状态所代表的风向角度范围的交集为空集，并集为0度到360度的风向角范围。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述对多个风向状态进行聚类分析的步骤包括：按照不同风向状态的随机游走过程输出风向的随机变化特性，建立风向的随机游走无向图；对随机游走无向图进行聚类分析。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：对划分的风向扇区的聚类划分效果进行评价和优化，其中，评价内容包括类内评价和类间评价；类内评价包括采用单一聚类内不同风向状态间的实际风向相对变化值的绝对值均值进行聚类效果评价，用于作为优化目标函数使用；类间评价包括根据风向实际变化施加约束条件，其中，约束条件至少包括：指定聚类总个数，以及约束单个风向扇区的跨度范围，用于作为优化优化目标函数的约束条件，以对风向扇区的聚类划分效果的评价和优化问题的描述。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：对于已划分的风向扇区，建立关联性数据的风向扇区划分结果校验机制；其中，关联性数据包括同一安装地点下不同高度传感器的测量数据，以及，相邻地点处相同高度传感器的测量数据。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：采用风向玫瑰图对划分的风向扇区进行可视化展示和对比分析，其中，展示的内容至少包括不同采样时间、不同离散化间隔下的风向扇区划分结果。第二方面，本专利技术实施例还提供一种风向扇区划分装置，包括：获取模块，用于获取指定时间段内的风向测量数据，风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；计算模块，用于根据风向测量数据计算指定时间段内风向的时间维变差；划分模块，用于统计时间维变差的概率密度分布，基于概率密度分布选择风向的离散化间隔，将风向划分成多个风向状态；分析模块，用于对多个风向状态进行聚类分析，根据分析结果对风向扇区进行划分。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述风向测量数据为以季节为时间段进行数据采样得到的风向测量数据，上述装置还包括：时间段划分模块，用于按照预先设定的滑动时间窗间隔，对指定时间段进行划分；更新模块，用于以滑动时间窗间隔为基准，定期对风向测量数据进行更新。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种风向扇区划分方法及装置，在获取到指定时间段内的风向测量数据后，能够根据风向测量数据计算该指定时间段内风向的时间维变差，进而根据时间维变差的概率密度分布进行风向离散状态划分，并通过聚类分析的方式对风向扇区进行划分，充分考虑了风向流动的时间连续性以及风向的空间分布，根据风向时空连续随机变化的自发聚集特性进行有效的风向扇区自动划分。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，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提供的一种风向扇区划分方法的示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种风向扇区划分方法的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种风向扇区的展示结果示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种风向扇区划分方法的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种风向扇区划分装置的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的另一种风向扇区划分装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。目前，常用的风向扇区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风向扇区划分方法，其特征在于，包括：获取指定时间段内的风向测量数据，所述风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；根据所述风向测量数据计算所述指定时间段内风向的时间维变差；统计所述时间维变差的概率密度分布，基于所述概率密度分布选择风向的离散化间隔，将所述风向划分成多个风向状态；对多个所述风向状态进行聚类分析，根据分析结果对所述风向扇区进行划分。

【技术特征摘要】
1.一种风向扇区划分方法，其特征在于，包括：获取指定时间段内的风向测量数据，所述风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；根据所述风向测量数据计算所述指定时间段内风向的时间维变差；统计所述时间维变差的概率密度分布，基于所述概率密度分布选择风向的离散化间隔，将所述风向划分成多个风向状态；对多个所述风向状态进行聚类分析，根据分析结果对所述风向扇区进行划分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风向测量数据为以季节为时间段进行数据采样得到的风向测量数据，所述方法还包括：按照预先设定的滑动时间窗间隔，对所述指定时间段进行划分；以所述滑动时间窗间隔为基准，定期对所述风向测量数据进行更新。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计所述时间维变差的概率密度分布的步骤包括：以所述时间维变差为横坐标，统计每个所述时间维变差的累计概率，建立所述时间维变差的概率密度分布，其中，所述横坐标为沿零点对称的时间维变差坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述概率密度分布选择风向的离散化间隔，将所述风向划分成多个风向状态的步骤包括：选择所述累计概率小于第一预设概率阈值，且大于第二预设概率阈值对应的时间维变差区间，将所述时间维变差区间设置为风向的离散化间隔；其中，所述第一预设概率阈值大于所述第二预设概率阈值；按照所述风向的离散化间隔将0度到360度范围内的风向划分为多个离散化风向状态；其中，所述离散化风向状态所代表的风向角度范围的交集为空集，并集为0度到360度的风向角范围。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对多个所述风向状态进行聚类分析的步骤包括：按照不同风向状态的随机游走过程输出所述风向的随机变化特性，建立所述风向的随机游走无向图；对所述随机游走无向图进行聚类分析。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德安，李伟，沈勇，胡阳，奚芸华，王晓宇，康永昊，李娟，刘江山，李永基，韩宏志，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，新疆电力建设调试所有限责任公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65