【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发电，尤其涉及一种基于风力发电的风场全工况效率监控系统。
技术介绍
1、目前的风能已经作为一种应用广泛的自然发电能源，风力发电具有较大的开发潜力，风力发电在使用时无二次污染低，而为了提升发电效率，在风力发电运行过程中，需要进行有效的控制，才能发挥风力发电的有效性。
2、风力发电在发电过程中，需要自然界的风力来驱动，这在获取驱动能时具有随机性，当自然环境得找风向、风速、风力大小都会产生变化，这就导致风力发电过程缺乏有效控制，有可能会影响发电效率。
3、而且，现有技术的风力发电的风轮存在较大的惯性，只有将风轮叶片直径控制在一定范围之内，才能确保风能的充分利用。如果风速超过风力发电的额定风速，或者风速较低，都会对风力发电造成影响。比如风力过大，也会使风力发电输出功率发生变化，容易导致风力发电设备桨叶的被动失速控制，而且风轮的叶片重量较大，如果有的部件受力大，极易出现损坏，还降低发电机的运行效率。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于风力发电的风场全工况效率监控系统，可以根据风场实际风载的频率、频度特征，建立风速、转速、功率耦合的工况模型和工况频谱特征曲线，对风力发电过程进行实时监控，保障风力发电的发电效率。
2、系统包括：风力发电监控主机和多台风力发电设备；
3、每台风力发电设备分别设置有风电发电终端；风电发电终端获取风力发电设备运行过程中风载的频率、风速、转速、功率以及储能电池电量；
4、风电发电终端与风
5、风力发电监控主机根据风场实际风载的频率、频度特征，建立风速、转速、功率耦合的工况模型和工况频谱特征曲线，得出风力发电设备的发电机电磁参数，向风电发电终端发送控制指令，使风力发电设备的发电机参数与当前工况相匹配。
6、进一步需要说明的是，风力发电监控主机建立风力发电设备的功率关系模型：
7、
8、其中，β为桨距角信息；r为风轮机半径信息；ρ为空气密度；cp为风能利用系数；λ为叶片速比信息；v为风速信息；
9、叶片速比信息λ的计算方式为
10、
11、ωr为风轮机转子的角速度。
12、进一步需要说明的是，风机桨距角控制方程为
13、
14、式中：ts表示桨距角伺服机构的时间常数；β0为风力发电设备减载运行时的预置桨距角；
15、e0为变桨减载控制环节的使能信号，当e0为0时，不触发变桨减载控制，意味着β0为0，当e1为1时，增大桨距角至β0；
16、δβω为转子转速限速保护控制，当风速过高时，风机转速已达到阈值范围的极大值，此时通过限速控制调整桨距角，从而降低有功输出维持转速在额定值附近；δβagc为桨距角响应系统二次调频信号的桨距角增量；e1为桨距角补偿控制的使能信号，当e1为1时，风力发电设备可以响应预设风载的频率运行。
17、进一步需要说明的是，风力发电监控主机基于风力发电设备的输出功率与风速的如下关系，来向风电发电终端发送控制指令，使风力发电设备的发电机参数与当前工况相匹配；
18、
19、其中，aws和bws为风机的功率特性曲线参数；pws为风电机组输出功率；vins为风机的切入速度；vrates为风机的额定风速；vouts为风机的切出风速；pratcs为风机的额定功率。
20、进一步需要说明的是，风力发电监控主机还用于实时获取每台风力发电设备所处的风速，风速小于4m/s时，控制桨距角在90°，风机叶片不运转；
21、当风速大于切入风速以后，桨距角调节到0°。
22、进一步需要说明的是，风力发电监控主机获取到风速高于额定风速时，结合实时风速和当前输出功率计算出风力发电设备在预设时间段内的最大输出功率。
23、进一步需要说明的是，风力发电监控主机基于如下公式，结合实时风速和当前输出功率计算出风力发电设备在预设时间段内的最大输出功率；
24、
25、tesc为上一预设时间段的时间点与当前时间点的差值；
26、tint预测的时间间隔；
27、为当前输出功率；
28、下一个预设时间段的输出功率。
29、进一步需要说明的是，风力发电监控主机提取风力发电设备运行过程中的标识风力发电状态参数；将标识风力发电状态参数分别设置在坐标系中，根据用户输入的监控指令，在坐标系中展示相应的标识风力发电状态参数。
30、进一步需要说明的是，风力发电监控主机基于折线、曲线和柱形图的方式将标识风力发电状态参数显示在坐标系中。
31、从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
32、本专利技术提供的基于风力发电的风场全工况效率监控系统能够对实时风速进行获取，可由风电发电终端通过风力传感器获取到风速，再传输给风力发电监控主机，风力发电监控主机可以得出未来的发电能力，可有效减少风电机组的调节频度，有效避免高频风波动导致的风电机组控制的频繁动作，提高风力发电的稳定性。
33、本专利技术通过对发电机转速的调节使发电机吸收的功最大，而又不超过风力发电机的额定功率，或者是在需要降低吸收功率的情况下将发电机的输出功率调节到需要的功率值。本专利技术可以根据风速和风向的变化进行偏航控制和变桨距角控制，使风力发电设备输出功率曲线稳定。
34、本专利技术提供的基于风力发电的风场全工况效率监控系统能够有效控制风力发电设备转速、最大功耗、鲁棒性，能够跟踪风力发电设备的性能，更加高效地控制风力发电设备的功率，能够提升系统的抗干扰能力与鲁棒性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，包括：风力发电监控主机和多台风力发电设备；
2.根据权利要求1所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机建立风力发电设备的功率关系模型：
3.根据权利要求2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风机桨距角控制方程为
4.根据权利要求1或2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机基于风力发电设备的输出功率与风速的如下关系，来向风电发电终端发送控制指令，使风力发电设备的发电机参数与当前工况相匹配；
5.根据权利要求1或2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控丰机还用于实时获取每台风力发电设备所处的风速，风速小于4m/s时，控制桨距角在90°，风机叶片不运转；
6.根据权利要求5所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机获取到风速高于额定风速时，结合实时风速和当前输出功率计算出风力发电设备在预设时间段内的最大输出功率。
8.根据权利要求1或2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机提取风力发电设备运行过程中的标识风力发电状态参数；将标识风力发电状态参数分别设置在坐标系中，根据用户输入的监控指令，在坐标系中展示相应的标识风力发电状态参数。
9.根据权利要求8所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机基于折线、曲线和柱形图的方式将标识风力发电状态参数显示在坐标系中。
...【技术特征摘要】
1.一种基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，包括：风力发电监控主机和多台风力发电设备；
2.根据权利要求1所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机建立风力发电设备的功率关系模型：
3.根据权利要求2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风机桨距角控制方程为
4.根据权利要求1或2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控主机基于风力发电设备的输出功率与风速的如下关系，来向风电发电终端发送控制指令，使风力发电设备的发电机参数与当前工况相匹配；
5.根据权利要求1或2所述的基于风力发电的风场全工况效率监控系统，其特征在于，风力发电监控丰机还用于实时获取每台风力发电设备所处的风速，风速小于4m/s时，控制桨距角在90°，风机叶片不运转；
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛振文，黄守道，何静，黄晟，张昌凡，
申请(专利权)人：山东协和学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。