[实用新型]一种基于单片机的大规模风场风能监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机的大规模风场风能监测装置。

背景技术

为了保护环境和节约常规能源，可再生能源发电受到广泛的关注，风能以其无污染、利用方法简单、可再生等优良特性成为一种重要的可再生能源发电形式。然而，风力发电不同于传统的能源发电，由于风速的间歇性、随机性，使得风力风能具有不确定性的特点。故在含风力发电的电力系统中，为保证电力系统安全稳定运行，需对风场风能进行概率计算。

目前，对风场风能的概率计算方法主要是基于风速威布尔或瑞利分布函数，利用风能转换系统的风速-出力函数关系，推得风场风能的概率，该方法及其装置只能计算单个风场风能的概率。而在电力系统实际运行与调度中，特别是随着智能电网的建设，将有多个或大规模的风场接入系统，且多个风场的风多来自同一风源，不同风场风能之间存在一定的相关性。目前，对大规模风场风能监测装置的研究还很少，还暂时没有相关的装置考虑了大规模风场风能概率相关性的计算。

实用新型内容

针对上述现有风场风能监测装置存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中忽略大规模风场风能的概率相关性、不符合实际的缺陷，提供一种基于单片机的大规模风场风能监测装置，能够达到实现电路简单，计算速度快，精确度高等效果，不但可以计算大规模风场风能的概率，同时还具有显示、保存功能。

本实用新型解决上述问题采取的技术方案是：

一种基于单片机的大规模风场风能监测装置，其特征是，包括依次连接的风场风速测量仪、多路数据选择器、单片机和输出装置。

作为实施方案，所述风场风速测量仪为NZ100SX大气风速风向传感器。所述多路数据选择器为74LS151型多路数据选择器。

作为实施方案，所述单片机为AT89S53型CMOS 8位单片机，单片机包括输入/输出端口、程序存储器、数据存储器、可编程定时计数器和全双工串行通信接口。

作为实施方案，所述输出装置包括液晶显示器和数码管，液晶显示器显示各个风场的风速和风能曲线图，数码管显示大规模风场风能的联合概率期望值。

作为实施方案，所述风场风速测量仪安装在测风塔测风臂上，每个风场安装2个风场风速测量仪；多路数据选择器、单片机和输出装置安装在风能监控室内。

基于上述结构，基于单片机的大规模风场风能监测装置的设计原理及工作原理如下所述：

1)首先对单片机的输入/输出端口、程序存储器、数据存储器、可编程定时计数器、全双工串行通信接口进行初始化设置；

2)设置单片机串行工作方式为异步通信方式，通讯协议为RS-232-C；

3)通过安装在测风塔测风臂上(一般为10m和70m处)的风场风速测量仪测量大规模风场的风速；每个风场安装2个风场风速测量仪，大规模风场一般含10-15个风场；

4)设置多路数据选择器控制量，通过对多路数据选择器的控制，将每个风场风速测量仪测量的风速数据存入单片机内数据存储器中对应的存储单元；

5)单片机内程序存储器从数据存储器中的数据存储单元读取各风场风速数据，进行各风场风速威布尔概率分布计算，大规模风场风能的Copula联合概率分布计算；

6)程序存储器将计算结果送给输出装置显示。

其中步骤5)中各风场风速威布尔概率计算包括如下步骤：

①单片机程序存储器从数据存储器中的数据存储单元中读取第n个风场的Q个风速数据，

②基于第n个风场的Q个风速数据，计算风速威布尔概率分布F(v_n)，模型为：

F(vn)=1-exp[-(vncn)kn]---(1)]]>