一种风机高低电压穿越测试的优化方法、系统、介质及设备
文献发布时间：2023-06-19 15:47:50
技术领域
本发明涉及风机并网测试的技术领域，尤其是指一种风机高低电压穿越测试的优化方法、系统、介质及设备。
背景技术
高低电压穿越能力指的是风电机组或光伏发电系统当电网电压降低或升高到一定值时连续运行和支撑电网恢复的能力；具备穿越能力的风电机组可减少电网故障时反复并网的次数，减少对电网的冲击。近年来，新能源电力大规模的接入电网，其对电网的影响也越来越大，必须对新能源电站的并网性能指标进行检测，进而保证电网的完全稳定运行。
但风能的波动性和间歇性，无法确定高低电压开始后的风能是否满足测试条件，容易导致测试失败，给测试工作带来了极大的困难，严重影响测试进度，也耗费了大量的人力物力。
发明内容
本发明的第一目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种风机高低电压穿越测试的优化方法，通过监测上风向风机的风速情况，利用最小二乘法寻找其与测试机组的风速的最佳函数匹配，进而预判测试机组的风能情况是否符合高低电压穿越的测试条件，并据此选择进行高低电压穿越测试的时间节点，充分利用符合测试条件的风速段进行测试。
本发明的第二目的在于提供一种风机高低电压穿越测试系统。
本发明的第三目的在于提供一种非暂时性计算机可读介质。
本发明的第四目的在于提供一种计算设备。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种风机高低电压穿越测试的优化方法，包括以下步骤：
S1、获取测试风机的上风向风机在该风向下的风速数据，同时根据不同风机机型的风速-功率特性曲线以及高低电压穿越的测试要求，设定相对应的合格风速范围；
S2、根据获得的风速数据以及合格风速范围进行消除时间差的计算，并利用最小二乘法计算上风向风机与测试风机的风速最佳匹配函数；
S3、完成组网的风机通过测试风机的交换机实时获取上风向风机的风速，通过风速最佳匹配函数计算测试风机的实时风速以及计算上风机到测试风机的时间差，并根据上风向风机的实时风速判断测试风机的风能情况是否符合高低电压穿越的测试条件，若符合则发出具备测试条件的信号并记录发出信号的时刻；若不符合，则停止计时；
S4、根据所记录的发出信号的时刻计算进行高低电压穿越测试的时间节点；
S5、根据时间节点对风机进行高低电压穿越测试。
进一步，在步骤S1中，具体执行以下操作：
获取测试风机及其四周风机的风速风向的历史数据，基于风向选择测试风机的上风向风机在该风向下的风速数据；同时根据不同风机机型的风速-功率特性曲线以及高低电压穿越的测试要求，设定如下合格风速条件：
若为大功率输出测试，即P＞0.9Pn，对应合格风速范围为V
若为小功率输出测试，即0.1Pn≤P≤0.3Pn，对应合格风速范围为V
进一步，在步骤S2中，消除时间差的计算，具体执行以下操作：
对风速数据进行处理，消除时间差的影响，时间差计算方法如下：
若为大功率输出测试，即P＞0.9Pn时：
若为小功率输出测试，即0.1Pn≤P≤0.3Pn时：
其中，S为测试风机和上风向风机的距离，t到
进一步，在步骤S2中，利用最小二乘法寻找上风向风机与测试风机的风速最佳匹配函数，具体执行以下操作：
风速最佳匹配函数公式为：
y＝ax+b；
其中，y为测试风机风速，x为上风向风机风速；
测试风机风速与上风向风机风速存在误差E，计算公式为：
其中，i为时间，x
分别对a、b求偏导数：
对a、b偏导数联合求解得：
进一步，在步骤S3中，通过风速最佳匹配函数计算测试风机的实时风速以及计算上风机到测试风机的时间差，具体执行以下操作：
实时测量上风向风机的风速x
x
计算上风向风机到达测试风机的时间t
其中，S为测试风机和上风向风机的距离，
进一步，在步骤S3中，根据上风向风机的实时风速判断测试风机的风能情况是否符合高低电压穿越的测试条件，具体执行以下操作：
实时测量上风向的风速x
进一步，在步骤S4中，具体执行以下操作：
计算启动测试设备的时刻，测试设备从启动到具备电压跌落或升高时刻的需要时间t
T
如果发出具备测试条件的信号时刻T
T
其中，t要求为测试标准要求时间，t到
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种风机高低电压穿越测试系统，包括：
测风模块，用于测量测试风机上风向的实时风速；
通讯模块，用于实现控制模块和测风模块的通讯以及控制模块和风机高低电压穿越的测试设备的通讯；
控制模块，用于接收测试模块测量的风向风速的数据，并对数据进行处理，或计算启动测试设备的时刻，当满足测试要求时，发出具备测试条件的信号给测试设备；
电源模块，用于给测风模块、通讯模块、终端模块和控制模块供电；
终端模块，用于实时显示上风向风机和测试风机的风速风向数据、测试条件的信号声光报警以及启动测试设备的时刻，且能够设置各类测试参数。
本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行上述风机高低电压穿越测试的优化方法的步骤。
本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述风机高低电压穿越测试的优化方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明通过监测上风向风机的风速情况，利用最小二乘法寻找其与测试机组的风速的最佳函数匹配，进而预判测试机组的风能情况是否符合高低电压穿越的测试条件，并据此选择进行高低电压穿越测试的时间节点，充分利用符合测试条件的风速段进行测试，避免了因风能的波动性和间歇性而无法确定高低电压开始后的风能是否满足测试条件，进而容易导致测试失败的情况，加快测试进度，减少测试成本。
附图说明
图1为风机高低电压穿越测试的优化方法的流程图。
图2为风机高低电压穿越测试系统的结构框图。
图3为风机高低电压穿越测试系统的终端模块界面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参见图1所示，为本实施例所提供的风机高低电压穿越测试的优化方法，包括以下步骤：
S1、获取测试风机的上风向风机在该风向下的风速数据，同时根据不同风机机型的风速-功率特性曲线以及高低电压穿越的测试要求，设定相对应的合格风速范围，具体执行以下操作：
获取测试风机及其四周风机的风速风向的历史数据，基于风向选择测试风机的上风向风机在该风向下的风速数据；同时根据不同风机机型的风速-功率特性曲线以及高低电压穿越的测试要求，设定如下合格风速条件：
若为大功率输出测试，即P＞0.9Pn，对应合格风速范围为V
若为小功率输出测试，即0.1Pn≤P≤0.3Pn，对应合格风速范围为V
S2、根据获得的风速数据以及合格风速范围进行消除时间差的计算，并利用最小二乘法计算上风向风机与测试风机的风速最佳匹配函数，具体执行以下操作：
对风速数据进行处理，消除时间差的影响，时间差计算方法如下：
若为大功率输出测试，即P＞0.9Pn时：
若为小功率输出测试，即0.1Pn≤P≤0.3Pn时：
其中，S为测试风机和上风向风机的距离，t到
利用最小二乘法寻找上风向风机与测试风机的风速最佳匹配函数，最佳匹配函数可以通过多个风机的数据进行，这样准确性更高，在此以一台上风向的风机为例进行说明，具体执行以下操作：
风速最佳匹配函数公式为：
y＝ax+b；
其中，y为测试风机风速，x为上风向风机风速；
测试风机风速与上风向风机风速存在误差E，计算公式为：
其中，i为时间，x
分别对a、b求偏导数：
对a、b偏导数联合求解得：
S3、完成组网的风机通过测试风机的交换机实时获取上风向风机的风速，通过风速最佳匹配函数计算测试风机的实时风速以及计算上风机到测试风机的时间差，并根据上风向风机的实时风速判断测试风机的风能情况是否符合高低电压穿越的测试条件，若符合则发出具备测试条件的信号并记录发出信号的时刻；若不符合，则停止计时；
实时测量上风向风机的风速x
x
计算上风向风机到达测试风机的时间t
其中，S为测试风机和上风向风机的距离，
根据测试风机的实时风速判断测试风机的风能情况是否符合高低电压穿越的测试条件，即识别上风向的风速是否处于合格风速范围内，具体执行以下操作：
实时测量上风向的风速x
S4、根据所记录的发出信号的时刻计算进行高低电压穿越测试的时间节点，具体执行以下操作：
计算启动测试设备的时刻，测试设备从启动到具备电压跌落或升高时刻的需要时间t
T
如果发出具备测试条件的信号时刻T
T
其中，t
S5、根据时间节点对风机进行高低电压穿越测试。
实施例2
本实施例公开了风机高低电压穿越测试系统，包括：
测风模块，用于测量测试风机上风向的实时风速；
通讯模块，用于实现控制模块和测风模块的通讯以及控制模块和风机高低电压穿越的测试设备的通讯；
控制模块，用于接收测试模块测量的风向风速的数据，并对数据进行处理，或计算启动测试设备的时刻，当满足测试要求时，发出具备测试条件的信号给测试设备；
电源模块，用于给测风模块、通讯模块、终端模块和控制模块供电；
终端模块，用于实时显示上风向风机和测试风机的风速风向数据、测试条件的信号声光报警以及启动测试设备的时刻，且能够设置各类测试参数。
实施例3
本实施例公开了一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据实施例1所述的风机高低电压穿越测试的优化方法的步骤。
本实施例中的非暂时性计算机可读介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。
实施例4
本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的风机高低电压穿越测试的优化方法。
本实施例中所述的计算设备可以是嵌入式主机、台式电脑、笔记本电脑、智能手机、PDA手持终端、平板电脑、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、或其它具有处理器功能的终端设备。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。