(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211140309.1 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 新疆新能集团有限责任公司乌鲁 木 齐电力建 设调试所 地址 830000 新疆维吾尔自治区乌鲁 木齐 市新市区河北东路430号上海 大厦B座 801室 申请人 华北电力大 学 （保定） 　 国网新疆电力有限公司电力科 学研 究院 (72)发明人 董利江　卢鸿坤　朱霄珣　钱白云　 石泽启　刘伟　林翔　周杰　 胡乔良　 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G06K 9/62(2022.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种风电机组上游来 流风速获取方法 (57)摘要 本发明提供一种风电机组上游来流风速获 取方法， 其先 获取自由来流风吹过目标风电机组 风轮时的检测数据和目标风电机组前方相同高 度处的上游自由来流风速数据； 其次， 对获取到 的数据进行预处理并构建训练集； 然后， 将训练 集中各个时刻的风速、 风向、 对风角度、 功率、 发 电机转速、 转子转速和发电量作为一个输入特 征， 每个时间步长作为样本， 构建输入矩阵； 将训 练集中各个时刻 的上游自由来流风速数据作为 一个输出序列， 通过LS TM模型训练输入特征与输 出序列之间的映射关系， 在不过分依赖风电机组 前垂直风塔型测风雷达的情况下可以更加准确 的检测风电机组上游实际来 流风速。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115493644 A 2022.12.20 CN 115493644 A 1.一种风电机组上游来 流风速检测方法， 其特 征在于， 包括： S1.获取自由来流风吹过目标风电机组风轮时的检测数据和所述目标风电机组前方相 同高度处的上游自由来流风速数据； 所述检测数据包括各个时刻的风速、 风向、 对风角度、 功率、 发电机转速、 转子转速和发电量； S2.对所述检测数据和 和所述上游自由来 流风速数据进行 预处理， 得到预处 理数据； S3.对所述预处 理数据进行归一 化处理并构建训练集； S4.将所述训练集中各个时刻的风速、 风向、 对风角度、 功率、 发电机转速、 转子转速和 发电量作为 一个输入特 征， 每个时间步长作为样本， 构建输入矩阵； S5.将所述训练集中各个时刻的上游自由来流风速数据作为一个输出序列， 通过LSTM 模型训练所述输入特 征与所述输出序列之间的映射关系， 得到对应的映射模型； S6.获取自由来流风吹过目标风电机组风轮时的实时检测数据， 并将所述实时检测数 据输入所述映射模型， 得到目标风电机组的风轮前实际有效来 流风速。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S2  包括： 通过LSTM神经网络筛选并删除所述检测数据和所述上游自由来流风速数据中同时刻 空缺的数据； 对高于目标风电机组额定风速的风速数据使用额定风速进行替换， 同时对低 于额定风速的风速数据进行清除。 3.根据权利 要求1所述的方法， 其特征在于， 所述LSTM模型的全连接层数设为1， 损失函 数采用上游自由来流风速数据的预测值和实际有效值之 间的平均绝对误差， 优化方法采用 随机梯度下降法， 且在训练过程中通过迭代寻优的方法自适应调整LSTM模型的参数。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 数据进行归一化处理后划分一个测试集， 通过所述测试集对所述映射模型的预测结果 进行验证。 5.一种风电机组上游来 流风速检测系统， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取自由来流风吹过目标风电机组风轮时的检测数据和所述目标风电 机组前方相同高度处的上游自由来流风速数据； 所述检测数据包括各个时刻的风速、 风向、 对风角度、 功率、 发电机转速、 转子转速和发电量； 数据预处理模块， 用于对所述检测数据和和所述上游自由来流风速数据进行预处理， 得到预处 理数据； 数据集构建模块， 用于对所述预处 理数据进行归一 化处理并构建训练集； 输入数据处理模块， 用于将所述训练集中各个时刻的风速、 风向、 对风角度、 功率、 发电 机转速、 转子转速和发电量作为 一个输入特 征， 每个时间步长作为样本， 构建输入矩阵； 映射模型分析模块， 用于将所述训练集中各个时刻的上游自由来流风速数据作为一个 输出序列， 通过LSTM模型训练所述输入特征与所述输出序列之间的映射关系， 得到对应的 映射模型； 输出模块， 获取自由来流风吹过目标风电机组风轮时的实时检测数据， 并将所述实时 检测数据输入所述映射模型， 得到目标风电机组的风轮前实际有效来 流风速。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115493644 A 2一种风电机组上游来流风速获取方 法 技术领域 [0001]本发明涉及风力发电技术领域， 具体而言， 涉及一种风电机组上游来流风速获取 方法。 背景技术 [0002]目前， 自由来流风速 的测量方法主要包括双参数风力机机舱传递函数构建方法、 风电机组机舱传递函数分区拟合方法、 利用平均风速拟合法建立机舱上游有效来流风速之 间的映射关系以及通过 理论模型或CFD的方法对机舱测风数据进 行修正来计算风电机组前 实际有效风速。 但是， 双参数风力机机舱传递函数构建方法是利用标杆风电机组测 量自由 来流风速， 获取同时段机舱风速和风电机组输出功 率数据， 并以机舱风速、 机组输出功 率无 量纲参数作为自变量， 自由来流风速无量纲参数为因变量， 采用二元五次多项式函数对三 者关系进行拟合， 拟合函数构建不够准确， 无量纲化的自由来流风速与机舱风速和机组输 出功率之间并不能精准满足二元五次多项式关系。 风电机组机舱传递函数分区拟合方法利 用测风塔测得与目标机舱上方同时刻同高度的平均风速数据， 以额定风速值为界限划分低 风速区和高风速区拟合函数的阶次并分别拟合， 通过对机舱风速的修正来更客观得到实际 有效来流风速。 但是， 此技术利用测风塔测得的数据作为自由来流风速， 这与目标机组机舱 自由来流风速之间的差别很大。 利用平均风速拟合法建立机舱与上游有效来流风速之 间的 映射关系的方法主要利用目标机舱上方测风数据和相同风电机组轮毂高度处的测风数据， 采用线性拟合及高阶多项式拟合方法建立机舱上游有效来流风速之间的传递关系。 但是， 采用线性拟合法发现机舱风速的散点在不同风速段的分布差别很大， 而高阶多项式拟合的 方法在不同来流风方向上 的多项式系 数变化很大， 不能呈现出统一的拟合规律。 通过理论 模型或CFD的方法对机舱测风数据进行修正来计算风电机组前实际有效风速的方法， 在理 论计算法相关的研究较少， 且相关研究大多采用致动盘或致动线模型， 无法准确反映出叶 片的三维结构， 不能精准模拟叶片形状对来流风的影响， 造成的误差较大。 因此， 需要提供 一种方案以更加准确的检测风电机组上游实际来 流风速。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种风电机组上游来流风速获取方法， 用以实现更加准确 的检测风电机组上游实际来 流风速的技 术效果。 [0004]第一方面， 本发明提供了一种风电机组上游来 流风速检测方法， 包括： S1.获取自由来流风吹过目标风电机组风轮时 的检测数据和所述目标风电机组前 方相同高度处的上游自由来流风速数据； 所述检测数据包括各个时刻的风速、 风向、 对风角 度、 功率、 发电机转速、 转子转速和发电量； S2.对所述检测数据和和所述上游自由来流风速数据进行预处理， 得到预处理数 据； S3.对所述预处 理数据进行归一 化处理并构建训练集；说　明　书 1/4 页 3 CN 115493644 A 3