風速繼電器的工作原理、風速設定值的確定方法

風速繼電器是一種用于監(jiān)測風力發(fā)電系統(tǒng)中風速的裝置，其主要作用是在風速達到一定值時自動啟動或停止風力發(fā)電機組，以保證風力發(fā)電機組的安全和穩(wěn)定運行。風速繼電器的風速設定值對于風力發(fā)電系統(tǒng)的安全和效率至關重要。本文將詳細介紹風速繼電器的工作原理、風速設定值的確定方法以及風速繼電器在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用。

一、風速繼電器的工作原理

風速繼電器主要由風速傳感器、信號處理電路和控制電路三部分組成。風速傳感器負責測量風速，并將風速信號轉換為電信號；信號處理電路對電信號進行放大、濾波和轉換等處理，使其適合控制電路使用；控制電路根據(jù)處理后的信號來判斷風速是否達到設定值，并輸出相應的控制信號。

1. 風速傳感器

風速傳感器是風速繼電器的核心部件，其性能直接影響到風速繼電器的測量精度和穩(wěn)定性。常見的風速傳感器有風杯式、風輪式、超聲波式和激光式等。風杯式傳感器通過測量風杯的旋轉速度來確定風速，具有結構簡單、成本低等優(yōu)點，但易受風向變化的影響；風輪式傳感器通過測量風輪的旋轉速度來確定風速，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但成本較高；超聲波式和激光式傳感器通過測量聲波或光波在空氣中的傳播速度來確定風速，具有測量精度高、抗干擾能力強等優(yōu)點，但成本較高。

2. 信號處理電路

信號處理電路的主要作用是對風速傳感器輸出的電信號進行放大、濾波和轉換等處理，使其適合控制電路使用。常見的信號處理電路有模擬電路和數(shù)字電路兩種。模擬電路通過電阻、電容、放大器等元件對信號進行處理，具有成本低、實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，但易受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響；數(shù)字電路通過微處理器、模數(shù)轉換器等元件對信號進行處理，具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但成本較高。

3. 控制電路

控制電路的主要作用是根據(jù)信號處理電路輸出的信號來判斷風速是否達到設定值，并輸出相應的控制信號。常見的控制電路有繼電器式、固態(tài)式和微處理器式等。繼電器式控制電路通過繼電器的吸合和釋放來實現(xiàn)控制，具有成本低、實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，但易受機械磨損、電磁干擾等因素的影響；固態(tài)式控制電路通過電子元件（如晶體管、繼電器等）來實現(xiàn)控制，具有壽命長、抗干擾能力強等優(yōu)點，但成本較高；微處理器式控制電路通過微處理器對信號進行處理和判斷，具有精度高、靈活性好等優(yōu)點，但成本較高。

二、風速設定值的確定方法

風速設定值的確定對于風力發(fā)電系統(tǒng)的安全和效率至關重要。一般來說，風速設定值應根據(jù)風力發(fā)電機組的設計參數(shù)、運行條件和安全要求等因素綜合考慮。以下是幾種常見的風速設定值確定方法：

1. 設計參數(shù)法

設計參數(shù)法是根據(jù)風力發(fā)電機組的設計參數(shù)（如額定功率、額定風速、切出風速等）來確定風速設定值。一般來說，風速設定值應大于或等于額定風速，小于或等于切出風速。例如，如果風力發(fā)電機組的額定風速為12m/s，切出風速為25m/s，則風速設定值應在12m/s至25m/s之間。

2. 運行條件法

運行條件法是根據(jù)風力發(fā)電機組的運行條件（如風速分布、風向變化、地形影響等）來確定風速設定值。一般來說，風速設定值應考慮風速分布的統(tǒng)計特性，如平均風速、風速標準差等。此外，還應考慮風向變化和地形影響對風速的影響，以保證風速設定值的合理性和可靠性。

3. 安全要求法

安全要求法是根據(jù)風力發(fā)電機組的安全要求（如葉片載荷、塔筒載荷、控制系統(tǒng)安全等）來確定風速設定值。一般來說，風速設定值應保證風力發(fā)電機組在各種風速條件下的安全運行。例如，如果風力發(fā)電機組的最大葉片載荷為1000N，當風速達到20m/s時葉片載荷達到1000N，則風速設定值應小于20m/s。

4. 綜合分析法

綜合分析法是綜合考慮設計參數(shù)、運行條件和安全要求等因素，通過數(shù)學模型、仿真分析等方法來確定風速設定值。這種方法可以更準確地反映風力發(fā)電機組在各種條件下的性能和安全要求，但需要較高的技術水平和計算能力。