一种风速状态判断方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及风俗检测技术领域，特别是涉及一种风速状态判断方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.测风仪用于风能资源的测量，可以用于风能资源分析、风场微观选址、风机及风场发电量计算、进行风场风能资源分析；测风仪可以测量测风塔不同高度的风能，用于对风速、风向、温度、湿度、大气压力、太阳辐射、雨量等要素值进行全天候的监测，其中，风速能真实客观地反映该区域的风能资源情况，并且可以用于计算理论发电量。
3.然而，在实际的风电场运营中，判断风速异常的方法基本都是通过测风仪自身的报警机制，若测风仪因数据采集通道拥堵或测量环节故障导致数据异常、不真实甚至丢失，则会使得风速判断结果出现较大误差，且这种判断机制过于依赖设备自身，持久性差，如测风仪自身的报警机制出现故障，那么风力发电机组就无法知晓风速数据出现异常，从而可能导致风力发电机组的损坏。
4.综上，现有技术中存在风速异常情况的判断过于依赖测风仪本身等问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种风速状态判断方法、系统、设备及存储介质，以改善现有技术中存在风速异常情况的判断过于依赖测风仪本身等问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种风速状态判断方法，所述风速状态判断方法包括：
7.按照预设频率获取风力发电机组的发电功率和测风仪的测量风速；其中，所述风力发电机组包含旋转设备，同一次获取到的发电功率与测量风速相对应；
8.根据前后两次获取到的所述发电功率，计算得到功率变化量；
9.根据所述功率变化量和对应的测量风速，计算得到标准差；
10.判断所述标准差是否达到预设数值阈值，若是，则认为当前实际风速异常；否则，认为当前实际风速正常；
11.根据实际风速连续异常的次数，获得风速状态判断结果。
12.在一种较优的实施例中，所述根据所述功率变化量和对应的测量风速，计算得到标准差的步骤包括：
13.根据所述功率变化量，计算得到所述旋转设备的角速度变化量；
14.根据所述角速度变化量，计算得到转换风速；
15.根据所述转换风速和对应的测量风速，计算得到所述标准差。
16.在一种较优的实施例中，所述旋转设备的能量变化率即为所述风力发电机组的功率变化率。
17.在一种较优的实施例中，采用如下公式计算得到所述角速度变化量：
18.δp＝δωt
19.其中，δp表示所述功率变化率；δω表示所述角速度变化量；t表示所述旋转设备的转矩。
20.在一种较优的实施例中，采用如下公式计算得到所述实际风速：
[0021][0022]
其中，ρ表示空气密度；a表示所述旋转设备的迎风面积；c
p
表示风能利用率；η表示所述旋转设备的转换效率；vi表示当前时刻的转换风速；v
i-1
表示前一时刻的转换风速。
[0023]
在一种较优的实施例中，采用如下公式计算得到所述标准差：
[0024][0025]
其中，σ表示所述标准差；i表示第i个获取到的转换风速和测试风速；n 表示获取到的转换风速和测试风速的总个数；δvi＝v
i-xi，δvi表示当前时刻的转换风速vi、测试风速xi的差值；μ表示预设的风速平均值。
[0026]
在一种较优的实施例中，所述根据实际风速连续异常的次数，获得风速状态判断结果的步骤包括：
[0027]
判断实际风速连续异常的次数是否达到预设数量阈值，若是，则所述风速状态判断结果为风速异常；否则，所述风速状态判断结果为风速正常。
[0028]
本发明还公开了一种风速状态判断系统，其特征在于，包括：
[0029]
第一获取模块，用于按照预设频率获取风力发电机组的发电功率和测风仪的测量风速；其中，所述风力发电机组包含旋转设备，同一次获取到的发电功率与测量风速对应；
[0030]
第一计算模块，用于根据前后两次获取到的所述发电功率，计算得到功率变化量；
[0031]
第二计算模块，用于根据所述功率变化量和对应的测量风速，计算得到标准差；
[0032]
判断模块，用于判断所述标准差是否达到预设数值阈值，若是，则认为当前实际风速异常；否则，认为当前实际风速正常；
[0033]
第二获取模块，用于根据实际风速连续异常的次数，得到风速状态判断结果。
[0034]
本发明还公开了一种计算机设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述风速状态判断方法。
[0035]
本发明还公开了一种计算机可读的存储介质，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述风速状态判断方法。
[0036]
本发明提供的一种风速状态判断方法、系统、设备及存储介质根据能量守恒原理，通过常见的数学公式推导计算出实际风速，并根据预设风速阈值判断实际风速是否异常，过程不依赖测风设备，使得判断结果更具有客观性，使得判断结果更可信。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1显示为本发明的风速状态判断方法于一实施例中的流程示意图。
[0039]
图2显示为本发明的风速状态判断系统于一实施例中的结构示意图。
[0040]
图3显示为本发明的计算机设备于一实施例中的结构示意图。
[0041]
元件标号说明
[0042]
100、风速状态判断系统；110、第一获取模块；120、第一计算模块；130、第二计算模块；140、判断模块；150、第二获取模块；200、计算机设备；210、处理器；220、存储器。
具体实施方式
[0043]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0044]
请参阅图1至图3。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0045]
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
[0046]
请参阅图1，显示为本实施例中一种风速状态判断方法的流程示意图，该风速状态判断方法包括：
[0047]
步骤s100、按照预设频率获取风力发电机组的发电功率和测风仪的测量风速；其中，风力发电机组包含旋转设备，同一次获取到的发电功率与测量风速相对应。
[0048]
风力发电机组的旋转设备能够在风的推动下转动产生势能，并将其转换为电能，在转换过程中产生的能量损耗与最终生成的电能相比数值非常小，所以几乎可以忽略不计，因此根据能量守恒定律，风力发电机组的旋转设备产生的电能的大小可以直接视作与
风能的大小相同，即旋转设备的发电功率与风的功率视为相同。
[0049]
预设频率例如为5s/次，则本实施例每5s获取一次风力发电机组的发电功率，同时从测风仪上获取到当前发电功率对应的测量风速。
[0050]
步骤s200、根据前后两次获取到的发电功率，计算得到功率变化量。
[0051]
将后一次获取到的发电功率减去前一次获取到的发电功率，得到后一次获取到的发电功率对应的功率变化量；其中，功率变化量即可以是正数，也可以是负数。
[0052]
步骤s300、根据功率变化量和对应的测量风速，计算得到标准差。
[0053]
本实施例中的旋转设备的转矩为预先获取，记作t。
[0054]
步骤s300具体包括：
[0055]
首先，根据功率变化量，计算得到旋转设备的角速度变化量：
[0056]
δp＝δωt
[0057]
其中，δp表示风力发电机组的功率变化率；δω表示风力发电机组的旋转设备的角速度变化量；t表示旋转设备的转矩。
[0058]
随后，根据角速度变化量，计算得到转换风速：
[0059][0060]
其中，ρ表示空气密度；a表示旋转设备的迎风面积；c
p
表示风能利用率；η表示旋转设备的转换效率；vi表示当前时刻的转换风速；v
i-1
表示前一时刻的转换风速。
[0061]
具体的，旋转设备的迎风面积、风能利用率、转换效率均为旋转设备预先已知的设定参数。
[0062]
最后，根据转换风速和对应的测量风速，计算得到标准差：
[0063][0064]
其中，σ表示标准差；i表示第i个获取到的转换风速和测试风速；n表示获取到的转换风速和测试风速的总个数；δvi＝v
i-xi，δvi表示当前时刻的转换风速vi、测试风速xi的差值；μ表示预设的风速平均值。
[0065]
步骤s400、判断标准差是否达到预设数值阈值，若是，则认为当前实际风速异常；否则，认为当前实际风速正常。
[0066]
预设数值阈值例如为以往的转换风速和测量风速的偏差值的平均值或最大偏差值。
[0067]
步骤s500、根据实际风速连续异常的次数，获得风速状态判断结果。
[0068]
具体的，判断实际风速连续异常的次数是否达到预设数量阈值，若是，则风速状态判断结果为风速异常；否则，风速状态判断结果为风速正常。
[0069]
请参阅图2，本实施例中还公开了一种风速状态判断系统100，包括：
[0070]
第一获取模块110，用于按照预设频率获取风力发电机组的发电功率和测风仪的测量风速；其中，风力发电机组包含旋转设备，同一次获取到的发电功率与测量风速对应；
[0071]
第一计算模块120，用于根据前后两次获取到的发电功率，计算得到功率变化量；
[0072]
第二计算模块130，用于根据功率变化量和对应的测量风速，计算得到标准差；
[0073]
判断模块140，用于判断标准差是否达到预设数值阈值，若是，则认为当前实际风速异常；否则，认为当前实际风速正常；
[0074]
第二获取模块150，用于根据实际风速连续异常的次数，得到风速状态判断结果。
[0075]
请参阅图3，本实施例中还公开了一种计算机设备200，包括处理器210，处理器210和存储器220耦合，存储器220存储有程序指令，当存储器220存储的程序指令被处理器210执行时实现上述风速状态判断方法。处理器210可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；所述存储器220可能包含随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。所述存储器220也可以为随机存取存储器(random access memory，ram) 类型的内部存储器，所述处理器210、存储器220可以集成为一个或多个独立的电路或硬件，如：专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)。需要说明的是，上述的存储器220中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。
[0076]
本实施例还提出一种计算机可读的存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行上述风速状态判断方法。存储介质可以是电子介质、磁介质、光介质、电磁介质、红外介质或半导体系统或传播介质。存储介质还可以包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬磁盘和光盘。光盘可以包括光盘
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只读存储器(cd-rom)、光盘-读/写(cd-rw)和dvd。
[0077]
本发明提供的一种风速状态判断方法、系统、设备及存储介质根据能量守恒原理，通过常见的数学公式推导计算出实际风速，并根据预设风速阈值判断实际风速是否异常，过程不依赖测风设备，使得判断结果更具有客观性，使得判断结果更可信。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0078]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。