一种风力发电机组应急偏航控制方法及系统与流程

本发明涉及风力发电机组，具体涉及一种风力发电机组应急偏航控制方法及系统。

背景技术：

1、风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大，越来越受到世界各国的重视。风向具有随机性，总是在不断改变。为了使风轮正常工作时，风轮叶片一直正对着风的方向，以充分利用风的能量，在机舱转盘底座上安装调向机构，风力发电机组的调向机构称为偏航装置。偏航装置可以调整风机轮毂朝向与风向的夹角，使风机能够及时跟踪风向的变化，捕获更大的风。

2、但是，当出现一些恶劣天气状况，可能导致风力发电机组工作转速较大，进而使得风力发电机组处的风向信息监测设备受风力发电机组工作时风力的影响对当前的风向信息的采集产生误差，进而导致偏航控制准确性降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风力发电机组应急偏航控制方法及系统，用以解决背景技术中提到的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种风力发电机组应急偏航控制方法，包括：

4、以目标风力发电机组为中心点，预设距离为半径建立风向信息探查区域，在所述中心点和风向信息探查区域的不同位置设置监测点采集初始风向信息，其中，所述风向信息包括风速和风向；

5、采集各个所述监测点的大气参数组；

6、根据采集的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息对所述中心点的风向信息进行预测，得到所述中心点的预测风向信息范围；

7、将采集到的所述中心点的初始风向信息与所述预测风向信息范围进行比对判断，根据判断结果进行偏航控制：

8、若所述中心点的初始风向信息处于预测风向信息范围内，则根据所述中心点的初始风向信息对目标风力发电机组进行偏航控制；

9、否则，根据采集的各个监测点的所述大气参数组对所述预测风向信息范围进行修正，将所述中心点的初始风向信息与修正后的预测风向信息范围进行比对判断：

10、若所述中心点的初始风向信息处于修正后的预测风向信息范围内，则根据所述中心点的初始风向信息对目标风力发电机组进行偏航控制；

11、否则，根据修正后的预测风向信息范围对所述目标风力发电机组进行偏航控制。

12、优选的，根据采集的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息对所述中心点的风向信息进行预测之前还包括：

13、对所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息进行验证。

14、优选的，对所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息进行验证的过程包括：

15、将获得的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息分别输入各个位置对应的风向信息预测模型中，获得其余位置对应的预测风向信息区间；

16、将各个位置的初始风向信息分别与获得的各个预测风向信息区间进行比对：

17、若各个位置的所述初始风向信息均满足其余位置对应的预测风向信息区间，则判断获得的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息正常，进行下一步对所述中心点的风向信息进行预测的工作；

18、否则，启动备用采集装置对风向信息进行重新采集，根据重新采集的风向信息以及初始风向信息的对比结果进行下一步对所述中心点的风向信息进行预测的工作。

19、优选的，启动备用采集装置对风向信息进行重新采集，根据重新采集的风向信息以及初始风向信息的对比结果进行下一步对所述中心点的风向信息进行预测的工作的过程包括：

20、若所述风向信息探查区域存在任一位置的初始风向信息不满足其余位置中任一位置的预测风向信息区间，则两个位置对应的备用采集装置均启动；

21、通过启动的备用采集装置重新采集对应位置的风向信息，将重新采集的风向信息与初始风向信息进行比对：

22、若重新采集的风向信息与对应位置的初始风向信息之间的差异满足预设差异范围，判断对应位置的初始风向信息正常，将重新采集的风向信息作为初始风向信息对所述中心点的风向信息进行预测，并将对应位置的初始风向信息以及获得的其余位置对应的预测风向信息区间输入所述风向信息预测模型中，对所述风向信息预测模型进行优化训练；

23、否则，判断对应位置的初始风向信息异常，将重新采集的风向信息作为初始风向信息对所述中心点的风向信息进行预测，并将所述初始风向信息异常的信号发送至控制端。

24、优选的，根据采集的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息对所述中心点的风向信息进行预测，得到所述中心点的预测风向信息范围的过程包括：

25、将采集的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息输入训练好的中心点风向预测模型中，获得所述中心点的预测风向信息范围；

26、其中，所述中心点风向预测模型为经过训练的机器学习模型。

27、优选的，根据采集的各个监测点的所述大气参数组对所述预测风向信息范围进行修正的过程包括：

28、通过公式：

29、，

30、计算影响风向的大气参数的大气风向影响系数；

31、，

32、计算影响风速的大气参数的大气风速影响系数；

33、根据所述大气风向影响系数和大气风速影响系数对所述预测风向信息范围进行修正；

34、其中，n为所述监测点的个数，∈[1，]，为第i个监测点位置影响风向的权重系数，为第i个监测点位置影响风速的权重系数，m为影响风向的大气参数的项数，∈[1，]，为第j个影响风向的大气参数的权重系数，k为影响风速的大气参数的项数，∈[1，]，为第r个影响风速的大气参数的权重系数；~为影响风向的大气参数的采集周期，为第j个影响风向的大气参数的参数变化曲线，为第j个影响风向的大气参数的标准变化曲线，第j个影响风向的大气参数的状态参考值；~为影响风速的大气参数的采集周期，为第r个影响风速的大气参数的参数变化曲线，为第r个影响风速的大气参数的标准变化曲线，为第r个影响风速的大气参数的状态参考值；为大气风向影响函数；为大气风速影响函数。

35、优选的，第i个监测点位置影响风向的权重系数：

36、，

37、第i个监测点位置影响风速的权重系数：

38、，

39、其中，以所述目标风力发电机组为原点建立空间坐标系，（）为所述第i个监测点位置的空间坐标，、、分别为x、y、z轴的影响风向的分量系数，、、分别为x、y、z轴的影响风速的分量系数。

40、优选的，以目标风力发电机组为中心点，预设距离为半径建立风向信息探查区域，在所述中心点和风向信息探查区域的不同位置设置监测点的过程包括：

41、根据所述目标风力发电机组的特征参数确定所述信息探查区域的最小半径；

42、根据所述目标风力发电机组所处位置的地形特征以及障碍物对所述最小半径进行扩大，获得所述信息探查区域的初始半径；

43、分析所述目标风力发电机组所处位置的历史气象数据，根据所述历史气象数据对所述初始半径进行调整，获得所述信息探查区域的最终半径；

44、以所述目标风力发电机组为中心点，所述最终半径为半径建立圆球状的风向信息探查区域；

45、在所述圆球状的风向信息探查区域的表面和内部设置监测点。

46、优选的，获得所述信息探查区域的最终半径的过程包括：

47、通过公式：

48、，

49、计算所述信息探查区域的最小半径；

50、通过公式：

51、，

52、计算所述信息探查区域的初始半径；

53、通过公式：

54、，

55、计算所述信息探查区域的最终半径；

56、其中，为所述目标风力发电机组的特征参数的项数，∈[1，]，为第e项特征参数的应用系数，为第e项特征参数的权重系数；为所述目标风力发电机组的特征参数范围的项数，∈[1，]，为第项特征参数范围的应用系数，为第项特征参数范围的权重系数，为特征参数影响函数；为地形影响函数，为障碍物影响函数；为风速随时间变化函数，为风速随时间变化标准函数，为预设参考值一，为风向随时间变化函数，为风向随时间变化标准函数，为预设参考值二，为所述风速和风向的对应采集时间段，为气象影响函数，、为预设权重系数。

57、一种风力发电机组应急偏航控制系统，包括：

58、采集模块，用于以目标风力发电机组为中心点，预设距离为半径建立风向信息探查区域，在所述中心点和风向信息探查区域的不同位置设置监测点采集初始风向信息；以及采集各个所述监测点的大气参数组；

59、处理模块，用于根据采集的所述风向信息探查区域的不同位置的初始风向信息对所述中心点的风向信息进行预测，得到所述中心点的预测风向信息范围；

60、分析控制模块，用于将采集到的所述中心点的初始风向信息与所述预测风向信息范围进行比对判断：

61、若所述中心点的初始风向信息处于预测风向信息范围内，则根据所述中心点的初始风向信息对目标风力发电机组进行偏航控制；

62、否则，根据采集的各个监测点的所述大气参数组对所述预测风向信息范围进行修正，将所述中心点的初始风向信息与修正后的预测风向信息范围进行比对判断：

63、若所述中心点的初始风向信息处于修正后的预测风向信息范围内，则根据所述中心点的初始风向信息对目标风力发电机组进行偏航控制；

64、否则，根据修正后的预测风向信息范围对所述目标风力发电机组进行偏航控制。

65、本发明的有益效果：

66、该风力发电机组应急偏航控制方法及系统，以目标风力发电机组为中心点，预设距离为半径建立风向信息探查区域，在风向信息探查区域的不同位置设置监测点采集初始风向信息对中心点的风向信息进行预测，得到中心点的预测风向信息范围，从而可以采集到更为全面和丰富的风向信息，利用这些信息对中心点的风向进行预测，能够大大提高预测的准确性；然后将采集到的中心点的初始风向信息与预测风向信息范围进行比对判断，根据判断结果进行偏航控制，解决了现有存在环境风力较为恶劣时，风力发电机组工作转速较大，使得风力发电机组处的风向信息监测设备受风力发电机组工作时风力的影响对当前的风向信息的采集产生误差，进而导致偏航控制准确性降低以及能源浪费和设备损坏等问题。