[发明专利]基于分布式数据收集的风电机组动态重构方法

权利要求书

1.基于分布式数据收集的风电机组动态重构方法，其特征在于，在一个周期内首先由分布式传感器周期性地收集各风机的风速和风向数据，再依次上传给区域汇聚节点、风机服务器和风电机组控制中心并进行处理，然后风电机组控制中心根据风向方位调整各风电机组的迎风方向，并根据风速权值D(v)完成风电机组工作模式匹配重构，最后将重构信息传至各风机服务器并完成各风机的工作模式调整；该分布式数据收集的风电机组动态重构方法能够周期性地收集、分析和处理数据，从而实现了风电机组工作模式动态重构和风机的动态调整，达到风电场对风电机组的动态分布式管理与控制的目的，所述方法至少包括以下步骤：

1)布置传感器：在各风机周围分别布置M个风速传感器和N个风向传感器；

2)数据采集与汇聚：各传感器在一个周期T内采集K次风向和风速数据，分别处理后上传给区域汇聚节点：

a)首先计算节点n_i与风机k_j的相关度D为传感器之间的最远距离，d_ij为传感器与风机之间的距离；

b)节点按相关度分为3个区域：当R_T＜R(n_i,k_j)≤1，为有效感知区域；当R_T/4≤R(n_i,k_j)≤1，为模糊感知区域；当0≤R(n_i,k_j)≤R_T/4，为无效感知区域；且0＜R_T＜1；

c)并且设置有效感知区域内的节点采样周期和频率，触发方式为同步触发，每个周期上传一次数据至风机服务器；

d)对模糊感知区域节点按随机方式分成m组，不同分组在一个周期T内依次采集数据，每组采集周期为T/m，采集次数为

e)无效感知区域内的节点，不参与对应范围内的风机数据采集；

f)将采集到的数据上传至区域汇聚节点；

3)首先，设置区域汇聚节点；然后，区域汇聚节点分析处理风向和风速数据，并将处理后的数据上传至风机服务器存储；

4)风机服务器将数据上传给风电机组控制中心，风电机组控制中心分别均值化处理所有风机服务器上传的风速和风向信息，并分别计算风向方位和风速权值D(v)；然后根据风速权值D(v)完成风电机组工作模式匹配重构，最后将重构信息传至各风机服务器，各风机服务器根据风向方位动态调整风电机组的迎风方向，完成工作模式的调整，即完成一个周期的风电机组工作模式重构；

5)重复步骤2)-4)即完成风电机组工作模式的周期性动态重构。

2.根据权利要求1所述的基于分布式数据收集的风电机组动态重构方法，其特征在于，首先，设置区域汇聚节点；然后区域汇聚节点分析处理风向和风速数据，并将处理后的数据上传至风机服务器存储，所述方法至少包括以下步骤：

1)对有效感知区域和模糊感知区域的节点以大小相同的正六边形形成分簇，采用随机方式选取簇头并作为区域汇聚节点；

2)区域汇聚节点计算并对比当前周期采集数据与前一周期风向方位和风速权值D(v)的差值：对于风向，若差值大于或等于门限则上传数据，否则丢弃数据；对于风速，若差值大于或等于门限θ_T，则上传数据，否则丢弃数据；

3)区域汇聚节点将处理后的数据上传至风机服务器进行存储。

3.根据权利要求1所述的基于分布式数据收集的风电机组动态重构方法，其特征在于，风机服务器将数据上传给风电机组控制中心，风电机组控制中心分别均值化处理所有风机服务器上传的风速和风向信息，并分别计算风向方位和风速权值D(v)；然后根据风速权值D(v)判断整个风电机组的工作模式是否一致，如果不一致则重构风电机组工作模式，最后将重构信息传至各风机服务器，各风机服务器根据风向方位动态调整风电机组的迎风方向，完成工作模式的调整，即实现了风机的分布式管理与控制，所述方法至少包括以下步骤：

1)风电机组控制中心处理所有风机服务器上传的数据：

a)分别均值化处理风向数据γ(t)和风速数据v(t)；

b)将均值化处理后的风向数据γ(t)转换为风向方位其中γ(t)∈[0°,360°)具体如下：

将360°的风向均匀分成l等份，设定正北方向为0°的风向，按顺时针方向计算角度，则可将风向数据γ(t)表示为风向方位

则的取值为{0,1,2,...,l-1}；

c)将均值化处理后的风速数据v(t)转换为风速权值D(v)，转换公式如下：

V_T为风电机组额定功率上限值，则D(v)的取值为{1,2,3,4}；

2)风电机组控制中心根据风速权值D(v)匹配风电机组的工作模式，并执行风电机组工作模式的匹配重构：

a)预先设定风电机组的工作模式：风电机组控制中心根据风速权值设定风电机组的四种工作模式：当风速权值分别为1、2、3和4时，工作模式分别为无风模式、弱风模式、中风模式和强风模式；

b)风电机组控制中心根据风速权值D(v)判断风电机组的工作模式是否一致，如果不一致则重构风电机组工作模式，否则保持原有工作模式；

3)若风电机组控制中心重构风电机组工作模式，则将重构信息传至各风机服务器，并完成各风机的工作模式调整，从而实现一个周期内风电机组对风机的分布式管理与控制：

a)根据风向方位调整风机的迎风方向；

b)调整风机的工作模式。