本发明公开了一种风机切入风速及额定风速的计算方法及装置，采用风机的实际拟合功率曲线数据，基于功率曲线的S型的形状特性，通过判断功率曲线斜率，计算出斜率拐点，从而得到切入风速与额定风速；所述切入风速和额定风速位于S型的功率曲线的两个拐点处。本发明的方法鲁棒性高，不会因为模型拟合存在偏差而对后续计算结果产生影响，准确性强；且该方法排除了标准功率曲线未考虑到的地形、风资源等问题，对每台风机进行精准识别，实现一机一策；另外，该方法还具有成本低、效率高、计算速度快等优点。
1.一种风机切入风速及额定风速的计算方法，其特征在于，采用风机的实际拟合功率曲线数据，基于功率曲线的S型的形状特性，通过判断功率曲线斜率，计算出斜率拐点，从而得到切入风速与额定风速；所述切入风速和额定风速位于S型的功率曲线的两个拐点处；具体包括：S1、获取拟合的功率曲线；
S2、基于拟合的功率曲线的S型的形状特性，将S型的功率曲线的上升段划分为前半、后半两段；
S3、通过判断前半段、后半段的功率曲线斜率，保留前半段斜率≥5的所有数据，选取最小索引对应值为切入风速；保留后半段0＜斜率≤5的所有数据，选取最小索引对应值为额定风速；
所述最小索引对应值为：保留的数据中的第一个数据，索引其对应的风速值。
2.根据权利要求1所述的风机切入风速及额定风速的计算方法，其特征在于，所述S1具体为：S11、获取已经深度清洗过滤后的风机的实际发电数据，包括风速和功率数据；
S12、以步长划分风速区间，步长为0.1‑1m/s，计算每个区间内功率的中位数得到初步的拟合功率曲线。
3.根据权利要求2所述的风机切入风速及额定风速的计算方法，其特征在于，所述步长为0.2m/s。
4.根据权利要求2所述的风机切入风速及额定风速的计算方法，其特征在于，在S12后，还包括S13:判断该初步的拟合功率曲线的数据中是否有功率≥额定功率*0.9的值；若有，则通过滤波器对曲线平滑处理，并对切入风速前的曲线进行线性插值，得到最终的拟合功率曲线；
若没有则视为曲线未到达满发，提示“未达满发，无法计算”。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的风机切入风速及额定风速的计算方法，其特征在于，所述S2具体为：S21、计算拟合的功率曲线功率值中位数对应的风速值；
S22、根据该风速值，将功率曲线划分为前半、后半两段。
6.根据权利要求1‑4任一项所述的风机切入风速及额定风速的计算方法，其特征在于，所述S3具体为：S31、计算两段曲线数据每条数据间的斜率；
S33、判断后半段数据中是否存在0＜斜率≤5的数据，若存在则保留0＜斜率≤5的所有数据；若不存在则视为曲线未到达满发，提示“未达满发，无法计算”；
S34、在前半段符合要求的数据中选取最小索引对应值即得到了切入风速，在后半段符合要求的数据中选取最小索引对应值即得到了额定风速。
7.一种风机切入风速及额定风速的计算装置，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1‑6任一项所述的风机切入风速及额定风速的计算方法。
一种风机切入风速及额定风速的计算方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种风机切入风速及额定风速的计算方法及装置。
背景技术
[0002] 风力发电机组的切入、额定风速是机组进行机械、数据等各个领域分析的重要基础指标。现有技术中，针对风机的切入、额定风速的获取方式主要有：
[0003] (1)直接使用出厂切入、额定风速作为决策与后续计算。该种方式中，同一机型的风机切入、额定风速均由主机厂家在机组设计出厂时确定，并未充分考虑风电场区域范围内风况等设计边界条件。而实际上风电场气候条件复杂多变，每台风机获取的风力资源等各不相等，使用同一套切入、额定风速会导致针对单台风机的分析结果不准确。另外，由于不同风速区间风况极不规律，出厂时的切入、额定风速设定不合理将导致机组在风速区间内频繁启停，启动电流的冲击以及并网开关的重复动作会对机组稳定性产生不利影响，增加机组故障。
[0004] (2)使用未处理过的风速‑功率散点图进行人眼观察大概的切入、额定风速。而风场的风机体量往往较为庞大，肉眼观察切入、额定风速不仅准确率低，还极大增加了人工成本，降低了工作效率。
[0005] (3)利用风向角余弦值修正出厂风速数据后，使用最小二乘模型拟合该数据，将数据中风速与对应功率偏差较大的数据去除，保留风速小于5m/s且功率>0的数据，去除当前风速对应的功率与该风速下标准功率曲线偏差大于50％的数据，最后使用剩余风速数据的第三分位数作为切入风速。该种方式中，使用最小二乘模型拟合风功率曲线并不严谨，准确性上有影响，同时该方法设计模型训练计算速度慢成本高，无法计算额定风速，有一定局限性。
[0006] 由此可见，上述现有的风机切入风速及额定风速的计算方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何创设一种准确率高、成本低、效率高且计算速度快的风机切入风速及额定风速计算方法和装置，成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种准确率高、成本低、效率高且计算速度快的风机切入风速及额定风速计算方法和装置，从而克服现有技术的不足。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种风机切入风速及额定风速的计算方法，采用风机的拟合功率曲线数据，基于功率曲线的S型的形状特性，通过判断功率曲线斜率，计算出斜率拐点，从而得到切入风速与额定风速；所述切入风速和额定风速位于S型的功率曲线的两个拐点处。
[0010] 作为本发明进一步地改进，所述方法具体为：
[0011] S1、获取拟合的功率曲线；S2、基于拟合的功率曲线的S型的形状特性，将S型的功率曲线的上升段划分为前半、后半两段；S3、通过判断前半段、后半段的功率曲线斜率，保留前半段斜率≥5的所有数据，选取最小索引对应值为切入风速；保留后半段0＜斜率≤5的所有数据，选取最小索引对应值为额定风速；所述最小索引对应值为：保留的数据中的第一个数据，索引其对应的风速值。
[0012] 进一步地，所述S1具体为：S11、获取已经深度清洗过滤后的风机的实际发电数据，包括风速和功率数据；S12、以步长划分风速区间，步长为0.1‑1m/s，计算每个区间内功率的中位数得到初步的拟合功率曲线。
[0013] 进一步地，所述步长为0.2m/s。
[0014] 进一步地，在S12后，还包括S13:判断该初步的拟合功率曲线的数据中是否有功率≥额定功率*0.9的值；若有，则通过滤波器对曲线平滑处理，并对切入风速前的曲线进行线性插值，得到最终的拟合功率曲线；若没有则视为曲线未到达满发，提示“未达满发，无法计算”。
[0015] 进一步地，所述S2具体为：S21、计算拟合的功率曲线功率值中位数对应的风速值；S22、根据该风速值，将功率曲线划分为前半、后半两段。
[0016] 进一步地，所述S3具体为：S31、计算两段曲线数据每条数据间的斜率；S32、保留前半段数据中斜率≥5的所有数据；S33、判断后半段数据中是否存在0＜斜率≤5的数据，若存在则保留0＜斜率≤5的所有数据；若不存在则视为曲线未到达满发，提示“未达满发，无法计算”；S34、在前半段符合要求的数据中选取最小索引对应值即得到了切入风速，在后半段符合要求的数据中选取最小索引对应值即得到了额定风速。
[0017] 本发明还提供了一种风机切入风速及额定风速的计算装置，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的风机切入风速及额定风速的计算方法。
[0018] 通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
[0019] 1、准确率高：本发明直接使用风机自身的实际拟合功率曲线数据计算，基于功率曲线的形状特性，通过判断功率曲线斜率，计算出斜率拐点，从而得到切入与额定风速，这一做法鲁棒性高，不会因为模型拟合存在偏差而对后续计算结果产生影响；这一做法准确性强，能精确计算到小数点后两位。且这一做法排除了标准功率曲线未考虑到的地形、风资源等问题，对每台风机进行精准识别，实现一机一策。
[0020] 2、人工成本低，效率高：可以自动批量计算每台风机的切入、额定风速并存储数据便于后续使用，不再需要人工画图、查看、估计这一系列繁琐工作。
[0021] 3、运算速度快，部署成本低：该方法总体原理清晰简单，不涉及模型训练等复杂算法，轻量级计算，计算速度快，方便部署，提高了开展后续分析的效率。
附图说明
[0022] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0023] 图1是本发明的风机切入风速及额定风速计算方法流程图；
[0024] 图2是切入风速及额定风速计算示例图。
具体实施方式
[0025] 本实施例提供了一种风机切入风速及额定风速计算方法，采用风机的实际拟合功率曲线数据，基于功率曲线的S型的形状特性，通过判断功率曲线斜率，计算出斜率拐点，从而得到切入风速与额定风速；所述切入风速和额定风速位于S型的功率曲线的两个拐点处。
[0026] 上述方法的基本原理为：由于功率曲线的形状像S型，而切入风速和额定风速正好位于S型的两个拐点处，通过观察发现S型曲线拐点处斜率相对较平缓，趋近于一个较小值，而拐点前后斜率极速上升，可利用这一特点将S形状的上升段从中间切分，设定经验参数5，识别斜率＜或≥5的数据中对应最小的索引即为拐点，即需要识别的切入和额定风速值。
[0027] 如图1所示，上述计算方法的具体步骤如下：
[0028] S1、获取拟合的功率曲线；具体为：
[0029] S11、获取已经深度清洗过滤后的风机的实际发电数据，包括风速和功率数据；
[0030] S12、以步长划分风速区间，步长为0.1‑1m/s，本实施例优选步长为0.2m/s，计算每个区间内功率的中位数得到初步的拟合功率曲线；其中，把一组数据按从小到大的顺序排列，在中间的一个数字(或两个数字的平均值)为这组数据的中位数。
[0031] S13、判断该初步的拟合功率曲线的数据中是否有功率≥额定功率*0.9的值；若有，则通过滤波器对曲线平滑处理，并对切入风速前的曲线进行线性插值，得到最终的拟合功率曲线；若没有则视为曲线未到达满发，提示“未达满发，无法计算”。
[0032] S2、基于拟合的功率曲线的S型的形状特性，将S型的功率曲线的上升段划分为前半、后半两段；具体为：
[0033] S21、计算拟合的功率曲线功率值中位数对应的风速值；
[0034] S22、根据该风速值，将功率曲线划分为前半、后半两段。
[0035] S3、通过判断前半段、后半段的功率曲线斜率，保留前半段斜率≥5的所有数据，选取最小索引对应值为切入风速；保留后半段0＜斜率≤5的所有数据，选取最小索引对应值为额定风速，具体为：
[0036] S31、计算两段曲线数据每条数据间的斜率；
[0037] S32、保留前半段数据中斜率≥5的所有数据；
[0038] S33、判断后半段数据中是否存在0＜斜率≤5的数据，若存在则保留0＜斜率≤5的所有数据；若不存在则视为曲线未到达满发，提示“未达满发，无法计算”；
[0039] S34、在前半段符合要求的数据中选取最小索引对应值即得到了切入风速，即在前半段符合要求(斜率≥5)的数据中，选取其中的第一个数据，索引该数据对应的风速值即为切入风速；在后半段符合要求的数据中选取最小索引对应值即得到了额定风速，即在后段符合要求(0＜斜率≤5)的数据中，选取其中的第一个数据，索引该数据对应的风速值即为额定风速，结果如图2所示。
[0040] 另外，与上述计算方法对应地，本实施例还提供了一种风机切入风速及额定风速计算装置，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的风电机组性能评估方法。由于系统硬件部分的设置属于本领域的常规设置，在此不再详述。
[0041] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
