【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风向仪校准，是一种风向仪在线对风角度校准系统及其方法。
技术介绍
1、风向仪是风力发电机组重要的测风元件，用于测量机组所在位置的风向。风向仪受安装误差、设备松动、工作环境干扰等因素影响，导致测风性能出现偏差，直接影响机组的发电效率，偶有出现机组功率输出功率曲线低于标准功率曲线的问题。且现有风向仪在运行维护过程中，存在风机对风偏差不容易被发现、被动重复工作、拆装操作工时长等问题。另外，在设备拆装过程中，也存在着一定的高空作业安全隐患，企业的发电经济效益受到严重影响。
2、随着风电装机容量逐年增多，维护工作量逐渐加大，风向仪设备缺少维护甚至不维护的问题显著增多。因风向仪松动及安装误差问题，导致风机对风角度不准确，会直接导致风力发电机组发电效率降低，给企业造成严重经济损失。风向仪在线对风角度校准装置能够及时发现因风向仪测量误差导致的风机偏航系统对风偏差问题，降低风机对风不准确带来的影响，保障企业长期经济效益。
3、因此，若能设计一套风向仪在线对风角度校准系统。以数字化、智能化、小型化为方向，以数据、平台、算法为关键要素，设计开发具有智能检测、在线调校、高精准度的新型在线系统优化设备，实现风机偏航系统精准对风，提高机组发电效率。则可以充分挖掘大数据的隐藏信息，发现风机出现对风偏差问题，也可通过在线及时调整，提高企业发电效率，减少人为操作、频繁调校、高空作业等安全隐患。鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
4、本专利技术专利涉及风力发电
，具体为通过大数据处理获得风机对风角度
5、具体的说包含以下三个方面：
6、(1)风机数据处理：风电机组的实测功率曲线分布杂乱无序，无法直接用于机组性能分析。且分析过程繁琐低效、数据清洗不彻底，则不能有效识别复杂多变的异常信息，对分析结果产生较大影响。通过研发一套新能源场站风功率曲线异常数据处理算法，用来剔除曲线底部、中部、上部堆积型异常数据和曲线周围分散型异常数据。
7、(2)获取偏航系统对风角度误差：通过对风机数据的清洗、处理，根据风向对处理后的样本数据进行分区，绘制各个风向分区的风速-功率曲线，提取出有用信息，分析机组在哪个分区功率曲线最好，即为偏航误差角度。
8、(3)智能精密中空传动系统：智能精密中空传动装置作为现场执行机构，其控制系统可根据输入信号精准调校传动装置旋转角度，该系统具备抗风防雾，适应雨雪、低温、潮湿、雷电、灰尘等极端环境因素的鲁棒性特点。且因安装位置具有一定的特殊性，其设计应结构小巧、便于安装维护。
9、(1)国电联合动力技术有限公司，一种校准风机对风偏差的方法(专利号：cn103758700b)，通过安装激光雷达测风仪测得运行风机的风轮前方实时风向，根据测得的多个实时风向，统计分析得到风机的实际对风偏差量，调整风机机舱上的风向标初始零位的安装方位，实现风机准确对风。
10、(2)北京金风科创风电设备有限公司，确定对风角度偏差及修正对风角度的方法、装置和系统(专利号：cn201810167196.1)。基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，通过数据处理，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值，根据整套算法计算过程设计开发一套程序。
11、(3)北京三力新能科技有限公司，一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法(专利号：cn201911278826.3)。采集变量数据、偏航判定模块对变量数据进行判定以及主控系统控制偏航，采集变量数据为通过对采集机组的风速、风向、偏航角度以及偏航电机动作指令常规控制变量参数的监控，得到风速均值、风向β、偏航角度均值α以及偏航次数累加值n的变量数据，将变量数据作为偏航判定模块的输入变量。
12、(4)北京优利康达科技股份有限公司，一种动态校正风电机组偏航对风偏差的方法和装置(专利号：cn109472040b)。通过动态获取最优偏航对风偏差，可以通过动态校正装置对风向原始信号进行补偿，修正风机叶轮处的实际风向角度，从而提高对风机叶轮处风向的测量精度。
13、(5)上海电力学院，风电机组的对风偏差矫正方法、装置、设备及介质(专利号：cn110094300b)。通过对一段时期的历史数据进行网格化计算，采用机器学习算法从所述网格历史运行数据中筛选出第一网格历史运行数据集，根据所述第一网格历史运行数据集计算对风偏差。
14、(6)宇动源(北京)信息技术有限公司，风电机组对风偏差识别方法、装置、电子设备和存储介质，(专利号：cn116502543b)。获取待测机组中目标机组的风速及实际功率，目标机组为该风场待测机组中需要进行对风偏差识别的风电机组，待测机组还包括对风正常、且与目标机组满足第一预设相关条件的参考机组；根据目标机组的风速及预设协同特征映射，得到目标风电机组的协同风速特征；将目标风电机组的协同风速特征输入预先经过训练的功率预测模型，得到目标机组的预测功率；根据预测功率及实际功率对目标机组的对风偏差进行识别。
15、(7)北京金风科创风电设备有限公司，确定风力发电机组的偏航对风偏差角度的方法及设备，(专利号：cn111120203b)。获取风力发电机组一段时间内的数据，数据至少包括风速、风向角以及功率；按照不同风速段进行数据分仓，得到多个数据仓，数据仓的数据包括相应风速段内的多个风速、与风速对应的风向角以及功率；按照风向角对每个数据仓进行二次分仓，将每个数据仓划分成多个子数据仓；计算每个子数据仓内的平均功率；将最大平均功率的子数据仓对应风向角作为该子数据仓所在的数据仓的偏航对风偏差角度。
16、(8)许继集团有限公司，一种风力发电机组的偏航系统的控制方法及装置(专利号：cn110630438b)。实时获取当前的风速和风向数据以计算机舱的对风偏差；若机舱的对风偏差大于第一对风偏差限定值，则启动对风偏航；在对风偏航启动后的设定时间阈值内，实时判断当前的对风偏差是否大于第二对风偏差限定值，第二对风偏差限定值大于第一对风偏差限定值；若在对风偏航启动后的设定时间阈值内，对风偏差始终不大于第二对风偏差限定值，则当达到对风偏航启动后的所述设定时间阈值后，若机舱的对风偏差仍大于第一对风偏差限定值，则再次启动对风偏航。
17、现有技术的缺点
18、(结合现有技术，推导出现有技术存在的缺陷、缺点、不足之处，且所提出的不足之处需要是本专利技术创造能够解决的问题)
19、在国内，目前一些研究机构多采用大数据处理的方式确定风机对风偏差角度，然后采取人为调整方式进行风向仪零位修正，或者安装激光雷达测量整个机组的对风情况来进行评估，需要投入很大的人力物力，成本较高。还有一些机构通过修正主控系统程序中的风向参数，完成偏航对风的校正，使得主控系统存在一定程度的安全隐患。此外，针对不同的主机厂家，修改主控系统参数时，需要征求主机厂家同意，协调工作事宜较为繁琐，且需要根据现通讯协议进行必要通讯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风向仪在线对风角度校准系统，其特征是：所述系统包括风向仪在线校准系统、机舱、塔基、监控室和服务器；服务器输出控制指令至监控室，监控室通过塔基将指令传输至机舱，机舱将控制指令传输至风向仪在线校准系统；风向仪在线校准系统输出反馈信号至机舱，机舱通过塔基将反馈信号传输至监控室，监控室将反馈信号传输给服务器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：风向仪在线校准系统包括：风向仪、外壳上盖、传动齿轮、传动轴、集成化控制模块、外壳、底座、减速机、驱动电机和角度编码器；外壳上盖，在上盖设计有左右极限限位开关；传动齿轮通过齿轮旋转带动风向仪的基准零位调整；传动轴的轴内部中空，风向仪信号线从传动轴内部穿过，用于布置信号传输线；传动轴上端与风向仪底座相连接固定；集成化控制模块，用于接收上位机控制指令，并发出控制信号，驱动电机调整传动齿轮，高精度调整风向仪基准零位；底座与风向仪的支架相连接；减速机用于控制传动齿轮调整旋转角度；驱动电机受集成化控制模块控制，用于驱动减速机调整角度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是：集成化控制模块将现场各类反馈信号通过TCP协议传
4.一种风向仪在线对风角度校准方法，所述方法基于如权利要求1所述的一种风向仪在线对风角度校准系统，其特征是：所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤1具体为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述步骤2具体为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤3具体为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述步骤4具体为：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求4-8任意一项所述的方法。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征是：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4-8任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种风向仪在线对风角度校准系统，其特征是：所述系统包括风向仪在线校准系统、机舱、塔基、监控室和服务器；服务器输出控制指令至监控室，监控室通过塔基将指令传输至机舱，机舱将控制指令传输至风向仪在线校准系统；风向仪在线校准系统输出反馈信号至机舱，机舱通过塔基将反馈信号传输至监控室，监控室将反馈信号传输给服务器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：风向仪在线校准系统包括：风向仪、外壳上盖、传动齿轮、传动轴、集成化控制模块、外壳、底座、减速机、驱动电机和角度编码器；外壳上盖，在上盖设计有左右极限限位开关；传动齿轮通过齿轮旋转带动风向仪的基准零位调整；传动轴的轴内部中空，风向仪信号线从传动轴内部穿过，用于布置信号传输线；传动轴上端与风向仪底座相连接固定；集成化控制模块，用于接收上位机控制指令，并发出控制信号，驱动电机调整传动齿轮，高精度调整风向仪基准零位；底座与风向仪的支架相连接；减速机用于控制传动齿轮调整旋转角度；驱动电机受集成化控制模块控制，用于驱动减速机调整角度。
【专利技术属性】
技术研发人员：李宣谕，杨彦冬，李昌盛，胡嘉铭，梁家文，张业凯，张奎，商国敬，张志辉，方国春，
申请(专利权)人：大唐东北电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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