一种海上风力发电预警方法及系统与流程

1.本发明涉及风力发电预警领域，尤其涉及一种海上风力发电预警方法及系统。


背景技术：

2.风力发电是发展最快的绿色能源技术，由于陆地风电场建设时存在诸多限制，如占地面积大、噪声污染的问题限制，而海上风力发电则不存在上述限制。随着海上风力发电技术的发展，越来越多的海上风电场建成并投入使用。然而在现有技术中，由于海上风电场建设地点远离人类生活区，造成风电设备日常维护困难，当风电设备日常维护不足时，则体现为发电量下降，若不及时发现并处理，则会导致风电设备损坏，进而造成更大的经济损失。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种海上风力发电预警方法及系统，以达到及时发现异常风电设备，减少风电设备损坏的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
4.本技术的第一个方面，提供了一种海上风力发电预警方法，所述方法应用于海上风力发电预警系统，所述系统和数据采集装置通信连接，所述方法包括步骤：
5.1)通过所述数据采集装置采集海上风力发电区域设备信息；
6.2)根据所述设备信息将所述海上风力发电区域分为多个发电区块；
7.3)获取所述发电区块相同历史时间节点内的发电量信息，根据所述发电量信息获取区块发电量参数集合；
8.4)对所述区块发电量参数集合中的元素进行排序，获取其中最高和最低的区块发电量参数，得到对应发电区块；
9.5)对所述对应发电区块进行预定时长的发电量监测，获取对应发电区块发电量监测结果；
10.6)根据所述对应发电区块发电量监测结果进行偏差计算，获取发电量差值数据；
11.7)根据所述差值数据进行海上风力发电区块的预警。
12.作为优选技术手段：在步骤2)中，根据所述设备数量信息将所述海上风力发电区域分为多个发电区块，包括步骤：
13.21)通过所述数据采集装置采集所述海上风力发电区域的风力发电设备种类信息和风力发电设备种类对应的数量信息，构建种类数量集合，并获取风力发电设备种类的区域分布数据；
14.22)根据所述种类数量集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分，获取区域划分结果；
15.23)根据所述区域划分结果，获得所述发电区块。
16.作为优选技术手段：在步骤23)中，根据所述种类数量集合以及所述区域分布数据
对所述海上风力发电区域进行区域划分，包括步骤：
17.231)获取所述种类数量集合中设备数量最少的风电设备数量，并获取所述种类数量集合中各元素的最大公约数；
18.232)根据所述设备数量最少的风电设备数量和所述最大公约数获取区域划分数量；
19.233)根据所述区域划分数量获得所述种类数量集合中各种类设备的区域划分结果数据集合；
20.234)根据所述区域划分结果数据集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分。
21.作为优选技术手段：在步骤234)中，根据所述区域划分结果数据集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分，包括步骤：
22.2341)遍历所述区域分布数据，获取第一划分区域，其中第一划分区域的设备数量与所述区域划分结果数据集合对应；
23.2342)将所述区域分布数据中所述第一划分区域设备进行剔除，遍历剔除后的区域分布数据，获取第二划分区域；
24.2343)重复执行获取划分区域的步骤直至获取第n划分区域，其中n与所述区域划分数量一致，获取所述第一划分区域、所述第二划分区域直至第n划分区域，完成对所述海上风力发电区域进行区域划分。
25.作为优选技术手段：在步骤7)中，根据所述差值数据进行海上风力发电预警，包括步骤：
26.71)获取海上风力发电预警区块；
27.72)获取所述海上风力发电预警区块中各发电设备预定时长内的发电量数据；
28.73)对所述发电量数据进行排序，获取发电量数据排序结果；
29.74)根据所述发电量数据排序结果，对所述发电设备进行发电预警。
30.作为优选技术手段：在步骤74)中，根据所述发电量数据排序结果，对所述发电设备进行发电预警，包括步骤：
31.741)获取所述发电量数据排序结果，获得排序低于预设排名的预警发电设备；
32.742)获取与所述预警发电设备相同种类的相邻发电设备，获得所述相邻发电设备预定时长内的标准发电量数据；
33.743)获得所述发电量数据和所述标准发电量数据的偏差值，获得发电量偏差数据；
34.744)当发电量偏差数据超过设定阈值时，对所述预警发电设备进行发电预警。
35.本技术的第二个方面，提供了一种海上风力发电预警系统，所述系统和数据采集装置通信连接，所述系统包括：
36.设备信息获取模块，用于通过所述数据采集装置采集海上风力发电区域设备信息；
37.发电区块获取模块，用于根据所述设备信息将所述海上风力发电区域分为多个发电区块；
38.发电量参数集合获取模块，用于获取所述发电区块相同历史时间节点内的发电量
信息，根据所述发电量信息获取区块发电量参数集合；
39.发电量参数排序模块，用于对所述区块发电量参数集合中的元素进行排序，获取其中最高和最低的区块发电量参数，得到对应发电区块；
40.发电量监测结果获取模块，用于对所述对应发电区块进行预定时长的发电量监测，获取对应发电区块发电量监测结果；
41.发电量差值数据获取模块，用于根据所述对应发电区块发电量监测结果进行偏差计算，获取发电量差值数据；
42.预警模块，用于根据所述差值数据进行海上风力发电区块的预警。
43.作为优选技术手段：所述的发电区块获取模块还用于：获取所述种类数量集合中设备数量最少的风电设备数量，并获取所述种类数量集合中各元素的最大公约数；
44.根据所述设备数量最少的风电设备数量和所述最大公约数获取区域划分数量；
45.根据所述区域划分数量获得所述种类数量集合中各种类设备的区域划分结果数据集合；
46.根据所述区域划分结果数据集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分。
47.作为优选技术手段：所述的发电区块获取模块在对所述海上风力发电区域进行区域划分时，遍历所述区域分布数据，获取第一划分区域，其中第一划分区域的设备数量与所述区域划分结果数据集合对应；将所述区域分布数据中所述第一划分区域设备进行剔除，遍历剔除后的区域分布数据，获取第二划分区域；重复执行获取划分区域的步骤直至获取第n划分区域，其中n与所述区域划分数量一致，获取所述第一划分区域、所述第二划分区域直至第n划分区域，完成对所述海上风力发电区域进行区域划分。
48.作为优选技术手段：所述预警模块还用于：
49.获取海上风力发电预警区块；
50.获取所述海上风力发电预警区块中各发电设备预定时长内的发电量数据；
51.对所述发电量数据进行排序，获取发电量数据排序结果；
52.根据所述发电量数据排序结果，获得排序低于预设排名的预警发电设备；获取与所述预警发电设备相同种类的相邻发电设备，获得所述相邻发电设备预定时长内的标准发电量数据；获得所述发电量数据和所述标准发电量数据的偏差值，得到发电量偏差数据；根据所述发电量偏差数据对所述预警发电设备进行发电预警。
53.有益效果：本技术方案将海上风力发电区域分为多个发电区块，便于后续管理人员及时对潜在的问题进行排查，降低风力发电设备的故障率。及时了解发电设备情况，使异常设备及时得到维护，减少发电设备的损坏，解决现有技术中缺少对海上风力发电设备进行准确预警的方法，导致风电设备运行收益下降，造成经济损失的技术问题。
附图说明
54.图1是本发明的流程示意图；
55.图2是本发明的获取发电区块的流程示意图；
56.图3是本发明的根据发电量数据排序结果，对发电设备进行发电预警的流程示意图；
57.图4是本发明的系统结构示意图。
58.图4中：1、设备信息获取模块；2、发电区块获取模块；3、发电量参数集合获取模块；4、发电量参数排序模块；5、发电量监测结果获取模块；6、发电量差值数据获取模块；7、预警模块。
具体实施方式
59.以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
60.实施例一
61.如图1所示，本技术提供了一种海上风力发电预警方法，所述方法应用于海上风力发电预警系统，所述系统和数据采集装置通信连接，所述方法包括：
62.步骤100：通过所述数据采集装置采集海上风力发电区域设备信息；
63.步骤200：根据所述设备信息将所述海上风力发电区域分为多个发电区块；
64.具体的，风力发电是发展最快的绿色能源技术，由于陆地风电场建设时存在诸多限制，如占地面积大、噪声污染的问题限制，而海上风力发电则不存在上述限制。随着海上风力发电技术的发展，越来越多的海上风电场建成并投入使用。然而在现有技术中，由于海上风电场建设地点远离人类生活区，造成风电设备日常维护困难，当风电设备日常维护不足时，则体现为发电量下降，若不及时发现并处理，则会导致风电设备损坏造成更大的经济损失。由于海上风电场面积较大，各风电设备所处的位置不同风量大小不同，并不能通过瞬时的发电量来判断风电设备是否存在问题，无法对海上风力发电进行准确预警。在本实施例中通过数据采集装置采集海上风力发电区域设备信息，获取海上风力发电区域的设备数量、设备种类、以及设备分布等信息。随后，根据获取到的设备信息将海上风力发电区域分为多个风力发电区块。
65.如图2所示，本技术实施例提供的方法步骤200还包括：
66.步骤210：通过所述数据采集装置采集所述海上风力发电区域的风力发电设备种类信息和风力发电设备种类对应的数量信息，构建种类数量集合，并获取风力发电设备种类的区域分布数据；
67.步骤220：根据所述种类数量集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分，获取区域划分结果；
68.步骤230：根据所述区域划分结果，获得所述发电区块。
69.具体的，在进行发电区块划分时，通过数据采集装置采集海上风力发电区域的风力发电设备种类信息和风力发电设备种类对应的数量信息，根据风力发电设备种类信息和风力发电设备种类对应的数量信息构建种类数量集合，在种类数量集合中包含各风力发电设备种类以及对应的设备数量信息。并获取风力发电设备种类的区域分布数据，通过获取区域分布数据便于后续对海上风力发电区域进行区域划分。随后，根据种类数量集合以及区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分，为了后续便于对风电设备发电量的比较，在进行区域划分时应保证划分区域的连续性，且各划分区域中风电设备数量应相同，获取区域划分结果，最后根据区域划分结果获得发电区块。
70.本技术实施例提供的方法步骤230还包括：
71.步骤231：获取所述种类数量集合中设备数量最少的风电设备数量并获取所述种
类数量集合中各元素的最大公约数；
72.步骤232：根据所述设备数量最少的风电设备数量和所述最大公约数获取区域划分数量；
73.步骤233：根据所述区域划分数量获得所述种类数量集合中各种类设备的区域划分结果数据集合；
74.步骤234：根据所述区域划分结果数据集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分。
75.具体的，获取种类数量集合中设备数量最少的风电设备数量，并获取种类数量集合中各种类设备数量的最大公约数。随后，根据设备数量最少的风电设备数量和最大公约数获取区域划分数量，通过对数量最少的风电设备数量与最大公约数进行求比值运算，获取运算结果得到区域划分数量。通过获取各种类设备数量的最大公约数，保证所有的划分区域中设备数量和种类的一致性，便于后续对存在问题的风电设备进行预警。随后，根据区域划分数量获得所述种类数量集合中各种类设备的区域划分结果数据集合，即根据区域划分数量获取各划分区域中各种类设备的具体数量。由于风电设备的安装位置不相同获取的风力大小也不相同，若划分区域中设备数量和种类不一致，则难以确定各划分区域中的风电设备是否存在问题。最后，根据所述区域划分结果数据集合和区域分布数据对海上风力发电区域进行区域划分。
76.本技术实施例提供的方法步骤234还包括：
77.步骤234-1：遍历所述区域分布数据，获取第一划分区域，其中第一划分区域的设备数量与所述区域划分结果数据集合对应；
78.步骤234-2：将所述区域分布数据中所述第一划分区域设备进行剔除，遍历剔除后的区域分布数据，获取第二划分区域；
79.步骤234-3：重复执行获取划分区域的步骤直至获取第n划分区域，其中n与所述区域划分数量一致，获取所述第一划分区域、所述第二划分区域直至第n划分区域，完成对所述海上风力发电区域进行区域划分。
80.具体的，遍历区域分布数据，其中区域分布数据中包含各风电设备的安装位置。根据区域划分结果数据集合获取区域分布数据中各风电设备位置，构建第一划分区域时，通过区域划分算法，根据区域分布数据构建风电设备分布矩阵，从矩阵中左上角第一个元素开始通过枚举的方式获取区域划分结果数据集合中各种类设备的位置，获取枚举结果。对枚举结果进行路径计算，以垂直方向相邻风电设备距离为1，以非垂直方向相邻风电设备距离为2进行枚举结果路径计算，获取其中最短路径的枚举结果，即为第一划分区域。随后，将区域分布数据中第一划分区域中设备进行剔除，获取新的区域分布数据，重复执行区域划分算法获取第二划分区域直至第n划分区域，其中n与所述区域划分数量一致，完成对所述海上风力发电区域进行区域划分。
81.步骤300：获取所述发电区块相同历史时间节点内的发电量信息，根据所述发电量信息获取区块发电量参数集合；
82.步骤400：对所述区块发电量参数集合中元素进行排序，获取其中最高和最低的区块发电量参数，得到对应发电区块；
83.具体的，获得各发电区块相同历史时间节点内的发电量信息，由于风电设备发电
量受到风力的影响较大，导致其在一段历史时间段内产生的发电量偏差较大，因此无法单个对风电设备的发电量进行评价。通过获取发电区块，由于其包含的设备较多，因此在相同的历史时间节点内其发电量差距较小，便于后续确定存在问题的发电区块。根据发电量信息获取区块发电量参数集合，并对区块发电量参数集合中元素进行排序，获取其中发电量最高和最低的区块发电量参数，得到发电量最高和最低的区块发电量参数对应的发电区块，获取对应发电区块。判断发电量最高和最低的区块发电量参数之间的偏离值，设定偏离阈值，当偏离值大于等于偏离阈值时，此时发电量最高和最低的区块发电量差距较大，发电量低的发电区块可能存在潜在问题，需要进行进一步判断。
84.步骤500：对所述对应发电区块进行预定时长的发电量监测，获取对应发电区块发电量监测结果；
85.步骤600：根据所述对应发电区块发电量监测结果进行偏差计算，获取发电量差值数据；
86.步骤700：根据所述差值数据进行海上风力发电区块的预警。
87.具体的，通过对所述对应发电区块进行预定时长的发电量监测，监测其在预定时长内的发电量数据，获取对应发电区块发电量监测结果。随后，根据所述对应发电区块发电量监测结果进行偏差计算，计算对应发电区块中两个区块发电量的偏差数据，获得发电量差值数据。最后，根据发电量差值数据对发电区块进行发电量异常预警。通过获取发电量差值数据，获得发电量异常区块实现对异常发电量区块的预警，便于后续管理人员及时对潜在的问题进行排查，降低风力发电设备的故障率。
88.如图3所示，本技术实施例提供的方法步骤700还包括：
89.步骤710：获取海上风力发电预警区块；
90.步骤720：获取所述海上风力发电预警区块中各发电设备预定时长内的发电量数据；
91.步骤730：对所述发电量数据进行排序，获取发电量信息排序结果；
92.步骤740：根据所述发电量信息排序结果，对所述发电设备进行发电预警。
93.具体的，获取海上风力发电预警区块，其中海上风力发电预警区块为进行预警的区块。随后，获取该海上风力发电预警区块中各发电设备在预定时长内的发电量数据。对发电量数据进行排序，获取发电量数据排序结果。当存在多种类别的发电设备时，根据设备类别进行发电量数据排序。获取发电量数据排名较低的发电设备，并对上述设备进行预警，便于后续管理人员及时对潜在的问题进行排查，降低风力发电设备的故障率。
94.本技术实施例提供的方法步骤740还包括：
95.步骤741：获取所述发电量数据排序结果，获得排序低于预设排名的预警发电设备；
96.步骤742：获取与所述预警发电设备相同种类的相邻发电设备，获得所述相邻发电设备预定时长内的标准发电量信息；
97.步骤743：判断所述发电量信息和所述标准发电量信息的偏差值，获得发电量偏差数据；
98.步骤744：根据所述发电量偏差数据对所述预警发电设备进行发电预警。
99.具体的，获取发电量数据排序结果，并设置预设排名，获取排序低于预设排名的预
警发电设备。随后，获取与所述预警发电设备相同种类的相邻发电设备，获得相邻发电设备在相同预定时长内的发电量数据，并进行求均值计算获取标准发电量数据。进一步，获得发电量数据和所述标准发电量数据的偏差值，获得发电量偏差数据。即获取预警发电设备与其他同类型设备在相同预定时长内发电量数据的偏差值，得到发电偏差数据，当发电偏差数据超过预定偏差量时，此时该设备的发电量数据已经存在明显异常，根据发电量偏差数据对所述预警发电设备进行发电预警。实现了对存在问题的发电设备进行精确预警，便于后续管理人员及时对潜在的问题进行排查，降低风力发电设备的故障率。
100.综上所述，本技术实施例提供的方法通过采集海上风力发电区域设备信息，将海上风力发电区域分为多个发电区块。获取发电区块相同历史时间节点内的发电量信息，获取区块发电量参数集合。对区块发电量参数集合中的元素进行排序，获取其中最高和最低的区块发电量参数，得到对应发电区块，并进行预定时长的发电量监测，获取对应发电区块发电量监测结果；根据对应发电区块发电量监测结果进行偏差计算，获取发电量差值数据。根据差值数据进行海上风力发电区块的预警。实现了对存在问题的发电设备进行精确预警，便于后续管理人员及时对潜在的问题进行排查，降低风力发电设备的故障率。解决了现有技术中缺少对海上风力发电设备进行准确预警的方法，导致风电设备运行收益下降，造成经济损失的技术问题。
101.实施例二
102.基于与前述实施例中一种海上风力发电预警方法相同的发明构思，如图4所示，本技术提供了一种海上风力发电预警系统，所述系统和数据采集装置通信连接，所述系统包括：
103.设备信息获取模块1，用于通过所述数据采集装置采集海上风力发电区域设备信息；
104.发电区块获取模块2，用于根据所述设备信息将所述海上风力发电区域分为多个发电区块；
105.发电量参数集合获取模块3，用于获取所述发电区块相同历史时间节点内的发电量信息，根据所述发电量信息获取区块发电量参数集合；
106.发电量参数排序模块4，用于对所述区块发电量参数集合中的元素进行排序，获取其中最高和最低的区块发电量参数，得到对应发电区块；
107.发电量监测结果获取模块5，用于对所述对应发电区块进行预定时长的发电量监测，获取对应发电区块发电量监测结果；
108.发电量差值数据获取模块6，用于根据所述对应发电区块发电量监测结果进行偏差计算，获取发电量差值数据；
109.预警模块7，用于根据所述差值数据进行海上风力发电区块的预警。
110.进一步地，所述发电区块获取模块2还用于：
111.通过所述数据采集装置采集所述海上风力发电区域的风力发电设备种类信息和风力发电设备种类对应的数量信息，构建种类数量集合，并获取风力发电设备种类的区域分布数据；
112.根据所述种类数量集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分，获取区域划分结果；
113.根据所述区域划分结果，获得所述发电区块。
114.进一步地，所述发电区块获取模块2还用于：
115.获取所述种类数量集合中设备数量最少的风电设备数量，并获取所述种类数量集合中各元素的最大公约数；
116.根据所述设备数量最少的风电设备数量和所述最大公约数获取区域划分数量；
117.根据所述区域划分数量获得所述种类数量集合中各种类设备的区域划分结果数据集合；
118.根据所述区域划分结果数据集合以及所述区域分布数据对所述海上风力发电区域进行区域划分。
119.进一步地，所述发电区块获取模块2还用于：
120.遍历所述区域分布数据，获取第一划分区域，其中第一划分区域的设备数量与所述区域划分结果数据集合对应；
121.将所述区域分布数据中所述第一划分区域设备进行剔除，遍历剔除后的区域分布数据，获取第二划分区域；
122.重复执行获取划分区域的步骤直至获取第n划分区域，其中n与所述区域划分数量一致，获取所述第一划分区域、所述第二划分区域直至第n划分区域，完成对所述海上风力发电区域进行区域划分。
123.进一步地，所述预警模块7还用于：
124.获取海上风力发电预警区块；
125.获取所述海上风力发电预警区块中各发电设备预定时长内的发电量数据；
126.对所述发电量数据进行排序，获取发电量数据排序结果；
127.根据所述发电量数据排序结果，对所述发电设备进行发电预警。
128.进一步地，所述预警模块7还用于：
129.获取所述发电量数据排序结果，获得排序低于预设排名的预警发电设备；
130.获取与所述预警发电设备相同种类的相邻发电设备，获得所述相邻发电设备预定时长内的标准发电量数据；
131.获得所述发电量数据和所述标准发电量数据的偏差值，获得发电量偏差数据；
132.根据所述发电量偏差数据对所述预警发电设备进行发电预警。
133.上述实施例二用于执行如实施例一中的方法，其执行原理以及执行基础均可以通过实施例一中记载的内容获取，在此不做过多赘述。尽管结合具体特征及其实施例对本技术进行了描述，但本技术不受这里描述的示例实施例的限制。基于本技术的实施例，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的范围，这样获取的内容也属于本技术保护的范围。