一种风力发电机组控制输入信号的处理方法与系统与流程

1.本发明涉及风光火储一体化技术领域，具体涉及一种风力发电机组控制输入信号的处理方法与系统。


背景技术：

2.水平轴风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动连接的发电机旋转发电。风力发电机组的控制策略需要一系列的传感器进行信号检测，经过特定算法传递给核心控制策略进行控制指令计算。由于风速实时无规则的变化，导致机组的实时运行数据也呈现较无规则的变化，如将实时检测的传感器信号直接参与机组控制策略计算，会导致其预设的控制功能频繁触发，进一步导致机组控制指令执行机构频繁动作，造成执行机构部件的使用寿命大幅降低。
3.现有针对此问题的技术方案包括：对传感器检测的信号进行一些特定算法处理后输入给控制策略进行控制指令计算，此特定算法一般包含滑动平均/低通滤波/高通滤波/陷波滤波等以消除特定频率信号干扰。但由于风速变化的不规则及实时变化，其特定算法预设参数无法根据实际情况进行变化，导致在不同风况下，进行滤波处理后的控制输入信号其偏差变化较大，控制效果也有较大差异。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的实施例提供了一种基于实时运行数据的风力发电机组滤波常数的控制方法，通过引入风力发电机组运行数据实时识别出变化情况，从而在对控制输入信号的滤波算法参数进行调度，避免由于不合适的滤波算法参数导致的控制功能提前开启或延后开启造成的控制效果达不到预期。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
6.一种风力发电机组控制输入信号的处理方法，包括以下步骤：
7.获取风力发电机组第一输入信号时间t1内实时测量信号；
8.计算实时测量信号的平均值和标准差；将平均值除以标准差得到该段时间内的波动值；
9.判断波动值是否大于波动阈值：若是，则结束；若否，获取第二输入信号的滤波参数设定值，更新滤波参数设定值；
10.重新获取第二输入信号的实时测量信号，并对第二输入信号以更新滤波参数的滤波方式进行处理，处理后参与控制策略计算。
11.作为本发明的进一步改进，第一输入信号为风速仪风速、发电机转速、风向仪检测风向、发电机功率、变桨角度或变桨速率；
12.第二输入信号为风速仪风速、发电机转速、风向仪检测风向、发电机功率、变桨角度或变桨速率；
13.第一输入信号和第二输入信号不同。
14.作为本发明的进一步改进，所述滤波参数为风速仪风速、发电机转速、风向仪检测风向、发电机功率、变桨角度或变桨速率。
15.作为本发明的进一步改进，所述滤波方式为滑动平均滤波、低通滤波、高通滤波或陷波滤波。
16.作为本发明的进一步改进，所述时间t1为5～15min。
17.一种风力发电机组控制输入信号的处理系统，包括：
18.获取模块，用于获取风力发电机组第一输入信号一段时间内实时测量信号；
19.计算模块，用于计算实时测量信号的平均值和标准差；将平均值除以标准差得到该段时间内的波动值；
20.判断模块，用于判断波动值是否大于波动阈值：若是，则结束；若否，获取第二输入信号的滤波时间常数设定值，更新滤波时间常数设定值；
21.控制模块，用于重新获取第二输入信号的实时测量信号，并对第二输入信号以更新的滤波时间常数进行滤波方式后参与控制策略计算。
22.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述风力发电机组控制输入信号的处理方法的步骤。
23.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述风力发电机组控制输入信号的处理方法的步骤。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.本发明一种方法可以通过对实时运行数据计算的方式，其充分考虑了在不同风况下机组控制策略对不同控制输入信号的处理方式需要的实际情况，从而在不同的风况，完成对不同滤波时间常数的调度，更好兼顾控制输入信号对控制功能时效性和有效性的需求。本发明采用实时运行数据估算输入信号的方式，克服了传统方式中无法对风电机组控制输入信号的处理如滤波时间常数进行调度的问题，从而充分考虑不同风况下的机组控制功能对不同滤波处理后的控制输入信号的实际需要，解决机组控制功能开启时效性和有效性不能兼顾的问题，使机组更好地面对输入信号波动复杂性对控制功能的要求。
附图说明
26.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中：
27.图1为本发明优选实施例风力发电机组控制输入信号的处理方法流程示意图；
28.图2详细描述了本发明实施例基于实时运行数据的风力发电机组控制输入信号的处理方法。
29.图3为本发明优选实施例风力发电机组控制输入信号的处理系统结构示意图；
30.图4为本发明优选实施例电子设备结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实
施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.如图1所示，本发明一种风力发电机组控制输入信号的处理方法，包括以下步骤：
35.获取风力发电机组第一输入信号时间t1内实时测量信号；
36.计算实时测量信号的平均值和标准差；将平均值除以标准差得到该段时间内的波动值；
37.判断波动值是否大于波动阈值：若是，则结束；若否，获取第二输入信号的滤波参数设定值，更新滤波参数设定值；
38.重新获取第二输入信号的实时测量信号，并对第二输入信号以更新滤波参数的滤波方式进行处理，处理后参与控制策略计算。
39.当第一输入信号为风速仪风速时，如图2所示，一种基于实时运行数据的风力发电机组控制输入信号的处理方法，包括以下步骤：
40.在当前的检测周期内检测风速仪风速v1，并继续检测将来10分钟的风速记为v2、v3、v4、
…
、v600。
41.计算此10分钟内的风速平均值，并计算此10分钟内的风速标准差。
42.将风速平均值除以风速标准差得到此10分钟内的风速波动值ti。
43.获取预设的风速波动阈值tthreshold。
44.将计算得到的10分钟内的风速波动值ti与预设的风速波动阈值tthreshold进行比较，当计算得到的10分钟内的风速波动值ti小于预设的风速波动阈值tthreshold，则认为当前风况下滤波时间常数无需更改，算法结束。当计算得到的10分钟内的风速波动值ti大于预设的风速波动阈值tthreshold，则认为当前风况下滤波时间常数有需要进行更改。获取当前风向滤波时间常数t1，并对其进行更新，设置为更新后的风向滤波时间常数t2。
45.检测风向仪风向，并对其以风向滤波时间常数t2进行滑动平均后参与控制策略计算。
46.本发明的一种基于实时运行数据的风力发电机组控制输入信号的处理方法，通过计算实时运行数据如检测的风速，考虑不同风况下风力发电机组运行数据的波动性，最大程度涉及机组在不同风况下对控制输入信号滤波设置参数不同的需求，提高机组在不同风况下的控制功能开启关闭的及时性和有效性。本发明采用实时运行数据估算风况的方式，克服了传统方式中无法对风电机组控制输入信号的处理如滤波时间常数进行调度的问题，
从而充分考虑不同风况下的机组控制功能对不同滤波处理后的控制输入信号的实际需要，解决机组控制功能开启时效性和有效性不能兼顾的问题，使机组更好地面对风速波动复杂性对控制功能的要求。
47.实施例
48.下面结合附图2对本发明实施例基于实时运行数据的风力发电机组控制输入信号的处理方法。
49.1.检测当前风速仪风速v1，并将测量信号传递给主控plc。
50.2.持续检测将来10分钟的风速仪风速并记为v2，v3，
…
，v600。
51.3.计算此10分钟的平均风速值。
52.4.计算此10分钟的风速标准差。
53.5.将第3步的平均风速值与风速标准差相除，得到此10分钟内的风速波动值ti。
54.6.获取预设的风速波动阈值tthreshold。
55.7.判断第5步的10分钟内的风速波动值ti是否大于第6步的风速波动阈值tthreshold。
56.8.如第5步的10分钟内的风速波动值ti小于第6步的风速波动阈值tthreshold则认为不需要进行滤波时间常数的调度，算法终止。
57.9.如第5步的10分钟内的风速波动值ti大于第6步的风速波动阈值tthreshold则进入第10步。
58.10.获取风向滤波时间常数设定值t1。
59.11.将原风向滤波时间常数设定值t1更新为风向滤波时间常数设定值t2。
60.12.检测风向仪风向，并对其以风向滤波时间常数t2进行滑动平均后参与控制策略计算。
61.综上所述，本发明采用风力发电机组运行数据，兼顾考虑在不同风况下滤波参数设置不同的需要。下滤波参数设置不同的需要。
62.本发明采用的是检测风速仪风速，对其10分钟内平均值及标准差进行计算估计波动情况进行判断后并立即对滤波时间常数进行调度，但不限于此方式，其他如多个判断条件并延时等。
63.本发明采用的是检测风速仪风速作为判断条件输入，但不限于此方式，其他测量信号如，发电机转速，风向仪检测风向，发电机功率，变桨角度，变桨速率等。
64.本发明采用的是检测风速仪风速，对其10分钟内平均值及标准差进行计算估计波动情况，但不限于此方式，其他如特殊风况识别等。
65.本发明采用的是滑动平均的滤波方式，但不限于此方式，包含其他如低通滤波/高通滤波/陷波滤波设置参数等。
66.本发明采用的是更改风向滤波参数，但不限于此方式，其他方式如对机舱加速度，转速，功率等信号的滤波参数。
67.本发明采用的是对两个风向滤波时间常数进行调度，但不限于此方式，如多个风向滤波时间常数进行调度。
68.本发明采用的是由风速变化对风向滤波参数进行调度的一对一的方式，但不限于此方式，其他一对多的方式如由风速变化对风向滤波参数及风速滤波参数同时进行调度。
69.如图3所示，本发明的另一目的在于提出一种风力发电机组控制输入信号的处理系统，包括：
70.获取模块，用于获取风力发电机组第一输入信号一段时间内实时测量信号；
71.计算模块，用于计算实时测量信号的平均值和标准差；将平均值除以标准差得到该段时间内的波动值；
72.判断模块，用于判断波动值是否大于波动阈值：若是，则结束；若否，获取第二输入信号的滤波时间常数设定值，更新滤波时间常数设定值；
73.控制模块，用于重新获取第二输入信号的实时测量信号，并对第二输入信号以更新的滤波时间常数进行滤波方式后参与控制策略计算。
74.如图4所示，本发明第三个目的是提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述风力发电机组控制输入信号的处理方法的步骤。
75.所述风力发电机组控制输入信号的处理方法包括以下步骤：
76.获取风力发电机组第一输入信号时间t1内实时测量信号；
77.计算实时测量信号的平均值和标准差；将平均值除以标准差得到该段时间内的波动值；
78.判断波动值是否大于波动阈值：若是，则结束；若否，获取第二输入信号的滤波参数设定值，更新滤波参数设定值；
79.重新获取第二输入信号的实时测量信号，并对第二输入信号以更新滤波参数的滤波方式进行处理，处理后参与控制策略计算。
80.本发明第四个目的是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述风力发电机组控制输入信号的处理方法的步骤。
81.所述风力发电机组控制输入信号的处理方法包括以下步骤：
82.获取风力发电机组第一输入信号时间t1内实时测量信号；
83.计算实时测量信号的平均值和标准差；将平均值除以标准差得到该段时间内的波动值；
84.判断波动值是否大于波动阈值：若是，则结束；若否，获取第二输入信号的滤波参数设定值，更新滤波参数设定值；
85.重新获取第二输入信号的实时测量信号，并对第二输入信号以更新滤波参数的滤波方式进行处理，处理后参与控制策略计算。
86.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
87.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
88.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
89.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
90.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。