專利名稱：風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)量的快速增長，風(fēng)力發(fā)電所占有的比重逐年增加，對電力電網(wǎng)所產(chǎn)生的沖擊將不可忽視。我國的風(fēng)力資源主要集中分布在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，在這些地區(qū)風(fēng)力發(fā)電所占有的比例將更高，對電網(wǎng)的沖擊更大。現(xiàn)行階段，為了減小風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊，在風(fēng)力發(fā)電集中的區(qū)域，電網(wǎng)公司一般都會在風(fēng)電場有功太大時，要求風(fēng)電場限制有功功率大小。現(xiàn)在風(fēng)電場的解決方案有兩種1、手動停機(jī)，直到風(fēng)場的有功功率降到電網(wǎng)公司規(guī)定的限定值以下。2、購買風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)商的有功調(diào)控系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)來調(diào)節(jié)有功功率。 其中，第一種方法的缺點(diǎn)是1)、需要靠運(yùn)行人員去手動調(diào)節(jié)；2)、當(dāng)風(fēng)速下降的時候，需要重新手動啟動風(fēng)電機(jī)組，盡量彌補(bǔ)發(fā)電量損失；3)、氣溫低的時候，長時間停機(jī)會導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙溫度過低，造成風(fēng)電機(jī)組啟動困難。第二種方法的缺點(diǎn)是1)、一個供應(yīng)商的有功調(diào)控系統(tǒng)只能調(diào)節(jié)他自身的風(fēng)電機(jī)組，很多風(fēng)場都擁有不止多個供應(yīng)商的多型號風(fēng)電機(jī)組。2)、不是從全場的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組有功功率。針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中，授權(quán)公告號為CN100566069C的專利公開了風(fēng)力發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電場以及運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法，由此風(fēng)力發(fā)電場所輸出的功率能夠從外部調(diào)節(jié)，以及當(dāng)供電網(wǎng)中的電網(wǎng)頻率/電壓超過或低于一個給定值時，降低風(fēng)力發(fā)電場輸出的電功率。該技術(shù)主要側(cè)重于風(fēng)力發(fā)電場的各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定上。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)，能夠自動控制風(fēng)電機(jī)組的工作狀態(tài)，并從全場的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的有功功率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100，與各升壓站相連接，用于采集對應(yīng)于PCC點(diǎn)的升壓站的數(shù)據(jù)；風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200，與各風(fēng)電機(jī)組相連，用于采集風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時數(shù)據(jù)；AGC決策模塊400，分別與升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200 相連，根據(jù)調(diào)度指令，判斷升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100和風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200上送的數(shù)據(jù)，并得出有功控制指令；風(fēng)電機(jī)組控制模塊300，分別與各風(fēng)電機(jī)組及AGC決策模塊400相連，用于將AGC 決策模塊400得出的有功控制指令發(fā)送至風(fēng)電機(jī)組。采用上述結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置AGC決策模塊能夠?qū)ι龎赫竞惋L(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析判斷，結(jié)合調(diào)度指令實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的調(diào)整，能夠從全場的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的有功功率?？蛇x的，該系統(tǒng)還包括AGC數(shù)據(jù)庫服務(wù)器500，它與所述AGC決策模塊400相連接， 用于負(fù)責(zé)存儲來自各模塊的及AGC決策模塊400在運(yùn)行中的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息。采用上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑸龎赫緮?shù)據(jù)采集模塊和風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊采集的各種數(shù)據(jù)，以及電網(wǎng)公司發(fā)布的調(diào)度指令及時有效地進(jìn)行存儲，為AGC決策模塊的運(yùn)行提供了支持?？蛇x的，所述AGC決策模塊400與外部電網(wǎng)公司800連接，用于從電網(wǎng)公司800處
獲取調(diào)度指令。采用上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崟r地從電網(wǎng)公司處獲得調(diào)度指令，從而及時地對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)整。

圖1為有功控制系統(tǒng)的原理框圖；圖2為有功控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，為一種實(shí)施例；圖3為有功控制的決策算法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)圖1-2來具體描述本實(shí)用新型提供的風(fēng)電場的有功控制系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電場包括若干個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，每個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括多個風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。以包括三個風(fēng)力發(fā)電裝置的機(jī)組為例，沿風(fēng)向觀察，兩個風(fēng)力發(fā)電裝置以并排的關(guān)系布置，而第三個安置在前兩個之后。 風(fēng)力發(fā)電裝置產(chǎn)生的電功率通過升壓站進(jìn)行電壓變化，在電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)輸送進(jìn)電網(wǎng)中，然后多個用戶連接到電網(wǎng)上，從而將電源分配至各個用電單位或住戶?，F(xiàn)行階段，為了減小風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊或在兩者間進(jìn)行調(diào)度，電網(wǎng)公司由專門的通信設(shè)備在關(guān)鍵點(diǎn)采集數(shù)據(jù)或由下級電網(wǎng)公司匯總數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)電網(wǎng)公司發(fā)布調(diào)度指令，從而來調(diào)度風(fēng)力發(fā)電供給。這里所述升壓站，主要包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器及母線等。這里所述的電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)，即為PCC點(diǎn)(Point of CommonCoupling)，即為公共連接點(diǎn)，電力系統(tǒng)中一個以上用戶負(fù)荷的并網(wǎng)處。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的有功控制，對應(yīng)著前述的風(fēng)力發(fā)電場及其輸電網(wǎng)，該有功控制系統(tǒng)包括升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200、風(fēng)電機(jī)組控制模塊300以及AGC決策模塊400。經(jīng)由升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100和風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200將用戶端和供電段的數(shù)據(jù)上送至AGC決策模塊400，AGC決策模塊400根據(jù)電網(wǎng)公司的調(diào)度指令對獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷并得出有功控制指令，風(fēng)電機(jī)組控制模塊300根據(jù)該有功控制指令對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行控制。升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100，它分別與PCC點(diǎn)和AGC決策模塊400相連，用于采集升壓站在PCC點(diǎn)處的有功功率，以此來判斷有功功率是否超出或小于電網(wǎng)公司800的有功要求。如圖2所示，對應(yīng)著每個PCC點(diǎn)處的升壓站設(shè)置有測控設(shè)備，如測控設(shè)備1、測控設(shè)備2、測控設(shè)備3等，這些測控設(shè)備用來檢測升壓站的各項(xiàng)參數(shù)，如輸入功率、輸入電壓、輸出功率、輸出電壓等。該升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100采用國際電工委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)指定的升壓站自動化系統(tǒng)中的信息傳輸規(guī)約與升壓站中的測控設(shè)備進(jìn)行通訊，從而來獲得PCC點(diǎn)處的有功功率。這里所述的通訊設(shè)備為專門的通信設(shè)備，如架空線纜、同軸線纜、光纖、音頻線纜、電磁波等。風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200，它分別與風(fēng)電機(jī)組700和AGC決策模塊400相連，用于從風(fēng)電機(jī)組700處采集風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時工況，例如，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速、輸出電壓(交流)或功率等，并將采集的數(shù)據(jù)通過通信設(shè)備傳輸至AGC決策模塊400。對于同一個風(fēng)力發(fā)電場，可能采用不同供應(yīng)商的設(shè)備，故存在不同規(guī)格的接口。如圖2所示，對應(yīng)著風(fēng)電機(jī)組700設(shè)置 0PC(0bject Linking and Embeding (OLE) for Process Control)開放接口，采用該 OPC 接口與各個風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)商的OPC服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)器。風(fēng)電機(jī)組控制模塊300，它分別與風(fēng)電機(jī)組700和AGC決策模塊400相連，用于將 AGC決策模塊400發(fā)來的有功控制指令發(fā)送到每組風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力發(fā)電裝置上。在每個風(fēng)力發(fā)電裝置上具有功率輸入端用于設(shè)定相應(yīng)的裝置的功率，各個風(fēng)力發(fā)電裝置的功率水平可以借助一個數(shù)據(jù)處理裝置設(shè)定所希望的值，借助于所述的數(shù)據(jù)處理裝置控制整個風(fēng)力發(fā)電場。該數(shù)據(jù)處理裝置可采用OPC服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)。AGC決策模塊400，它分別與升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊 200、風(fēng)電機(jī)組控制模塊300以及電網(wǎng)公司800相連，接收電網(wǎng)公司800發(fā)來的調(diào)度指令，實(shí)時判斷升壓站數(shù)據(jù)采集模塊100和風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200上送的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)AGC 控制算法，得出每臺風(fēng)電機(jī)組具體的有功配額后，將有功控制指令通過風(fēng)電機(jī)組控制模塊 300發(fā)送到每一臺風(fēng)機(jī)。其中，有功控制的決策算法如圖3所示，如果PCC有功功率超出電網(wǎng)限定的有功，則從運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時工況中，找到有功功率限定值最高的一臺或多臺風(fēng)電機(jī)組，然后按照單位步長降低其最高轉(zhuǎn)速的限定，直到滿足電網(wǎng)要求為止。如果PCC 有功功率低于電網(wǎng)限定的有功，則從運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時工況中，找到有功功率限定值最低的一臺或多臺風(fēng)電機(jī)組，然后按照單位步長提高其最高轉(zhuǎn)速的限定，直到達(dá)到電網(wǎng)規(guī)定的限定值。另外，該風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)還包括有AGC數(shù)據(jù)庫服務(wù)器500，它與AGC決策模塊400相連，用于存儲整個控制系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，例如，升壓站數(shù)據(jù)采集模塊 100采集的PCC點(diǎn)處升壓站的參數(shù)、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200采集的風(fēng)電機(jī)組700的各種風(fēng)電參數(shù)，以及電網(wǎng)公司800發(fā)布的調(diào)度指令等信息。圖2為有功控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，為一種實(shí)施例。如圖2所示，在風(fēng)力發(fā)電裝置間建立監(jiān)控系統(tǒng)(Supervisory Control And DataAcquisition，SCADA)，該監(jiān)控系統(tǒng)與 OPC有功服務(wù)器相連接，它包括有大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡(luò)，來實(shí)現(xiàn)對全風(fēng)場風(fēng)機(jī)狀況的監(jiān)控與啟、停操作。該監(jiān)控系統(tǒng)相當(dāng)于風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊200和風(fēng)電機(jī)組控制模塊300。測控設(shè)備1、測控設(shè)備2及測控設(shè)備3等用以測量與PCC點(diǎn)對應(yīng)的升壓站的各種參數(shù)，升壓站數(shù)據(jù)采集設(shè)備依據(jù)升壓站協(xié)議對各升壓站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將這些數(shù)據(jù)傳輸至OPC有功服務(wù)器上。該OPC有功服務(wù)器根據(jù)接收的電網(wǎng)公司的調(diào)度命令，實(shí)時判斷監(jiān)控系統(tǒng)和升壓站數(shù)據(jù)采集設(shè)備上送的數(shù)據(jù)，然后得出每臺風(fēng)機(jī)具體的有功配額后，將有功控制指令通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送至每一臺風(fēng)機(jī)。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型?？傊?，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括升壓站數(shù)據(jù)采集模塊(100)，與各升壓站相連接，用于采集對應(yīng)于PCC點(diǎn)的升壓站的數(shù)據(jù)；風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊000)，與各風(fēng)電機(jī)組相連，用于采集風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時數(shù)據(jù)； AGC決策模塊000)，分別與升壓站數(shù)據(jù)采集模塊(100)、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊(200) 相連，根據(jù)調(diào)度指令，判斷升壓站數(shù)據(jù)采集模塊(100)和風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊(200)上送的數(shù)據(jù)，并得出有功控制指令；風(fēng)電機(jī)組控制模塊(300)，分別與各風(fēng)電機(jī)組及AGC決策模塊(400)相連，用于將AGC 決策模塊(400)得出的有功控制指令發(fā)送至風(fēng)電機(jī)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括AGC數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(500)， 它與所述AGC決策模塊(400)相連接，用于負(fù)責(zé)存儲來自各模塊的及AGC決策模塊(400) 在運(yùn)行中的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述AGC決策模塊(400)與外部電網(wǎng)公司 (800)連接，用于從電網(wǎng)公司(800)處獲取調(diào)度指令。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括升壓站數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電機(jī)組控制模塊，以及AGC決策模塊，AGC決策模塊分別與升壓站數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊相連，根據(jù)調(diào)度指令，判斷升壓站數(shù)據(jù)采集模塊和風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集模塊上送的數(shù)據(jù)，并得出有功控制指令，通過風(fēng)電機(jī)組控制模塊發(fā)送到每一臺風(fēng)機(jī)。通過本實(shí)用新型能夠自動控制風(fēng)電機(jī)組的工作狀態(tài)，并從全場的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的有功功率。
文檔編號F03D7/04GK202073709SQ201120140828
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者何家興, 吳金城, 宗馳, 張博, 張寶全, 王棟 申請人:龍?jiān)措娏瘓F(tuán)股份有限公司