CN103775284A - 控制主机及其使用方法、风机控制系统及方法 - Google Patents

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刘纯
冯双磊
王勃
姜文玲
卢静
张菲
车建峰
杨红英
赵艳青
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
CLP Puri Zhangbei Wind Power Research and Test Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
CLP Puri Zhangbei Wind Power Research and Test Ltd
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Abstract

本发明公开了一种控制主机，用于控制多个风机的运行，该控制主机包括：一指令接收装置，用于接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；一控制装置，用于解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；一通信装置，用于同时将所有控制参数分别发送至对应的风机以使该风机按照该控制参数运行。本发明还公开了一种控制主机的使用方法、风机控制系统及方法。在本发明中，由控制主机事先计算各台风机的控制目标，一次性分配到各台风机执行，且取消了不必要的控制命令确认过程，同时优化匹配控制了参数，使控制速度大大加快，实现了控制速度和精度的统一。

Description

控制主机及其使用方法、风机控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种控制主机及其使用方法、风机控制系统及方法，特别是涉及一种省略轮询步骤的控制主机及其使用方法、风机控制系统及方法。
背景技术
风力发电场现有基于485总线控制的风机控制逻辑/方法（其源自国外）：在控制时，控制主机依次向各风机发送控制目标命令，各风机收到命令后向该控制主机答复其轮询，以证明各个风机和控制主机之间的通讯正常，该控制主机在收到各风机答复并确认无误后再向各风机发送针对每个风机的控制命令（该控制目标命令例如为控制风机应该发出多少功率的电力），由各个风机执行相应的控制，具体采取的措施由控制装置负责（如停止或改变桨距角度）。
可以看出，现有的风机控制逻辑存在控制速度慢、延时大的缺点。由于国内风机生产及其关键控制部件基本上为全套引进背景，而过去电网内风电比例小、长期以来对风电场有功功率控制没有强调，且对国外引进背景的风机控制性能基本上采取全面接受的态度，从而使风机能够快速、精确控制的潜力被埋没。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中风机控制速度慢、延时大的缺陷，提供一种控制速度快、延时小、控制精确的控制主机及其使用方法、风机控制系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种控制主机，其特点在于，其用于控制多个风机的运行，该控制主机包括：
一指令接收装置，用于接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
一控制装置，用于解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
一通信装置，用于同时将所有控制参数分别发送至对应的风机以使该风机按照该控制参数运行。
现有风电场的风机是逐台进行控制的，即控制主机依次发送命令控制各台风机，按差额法比较总控制目标是否达到。而在本发明中，由控制主机事先计算将各台风机的控制目标，一次分配到各台风机执行，且取消了不必要的控制命令确认过程，由此使得控制速度大大加快。其中，该控制指令集可以为本地输入的，也可以为由外部的通信装置传送输入的。
为了避免现有技术中存在的可能通讯不畅导致指令无法送达的情况，本发明优化并缩短了主机向各风机的轮询间隔时间，轮询间隔时间同控制死区一样属于被本发明优化的控制参数。主机通过轮询可以拿到各风机的状态和电气量等信息。如果能拿到风机的信息，就证明风机与控制主机之间是正常通讯的，故风机收到主机的控制指令后可以不需要答复确认过程，可直接执行控制，由此加快了控制速度，提高了效率。
优选地，该通信装置还用于接收每个风机反馈的运行状态；
该控制装置还用于判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，提示用户控制目标已达到；若否，根据该差值更新该控制参数。即本发明通过现场控制参数的调整和优化，保证了控制精度。同时，通过该预设范围的合理设置，也避免了不断调节控制参数而造成的循环检测周期的增大，即通过对风机运行状态的检测，只要该运行状态与该控制目标之间的差值在该预设范围之内，即在一误差允许的范围之内，就认为该风机已经达到了控制目标，而不用像现有技术一般不断调整控制参数，反而增加了控制主机和风机的负担。
优选地，该指令接收装置还用于接收用户对该预设范围的设置。
优选地，该控制参数选自：风机转速、桨距角度、风机输出功率、控制死区和轮询周期。
本发明还提供一种如上所述的控制主机的使用方法，其特点在于，其包括以下步骤：
S1、该指令接收装置接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
S2、该控制装置解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
S3、该通信装置同时将所有控制参数分别发送至对应的风机以使该风机按照该控制参数运行。
优选地，步骤S3之后还包括：
S4、该通信装置接收每个风机反馈的运行状态；
S5、该控制装置判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，提示用户控制目标已达到；若否，根据该差值更新该控制参数，之后返回步骤S3。
优选地，步骤S1之前还包括：
S0、该指令接收装置接收用户对该预设范围的设置。
优选地，该控制参数选自：风机转速、桨距角度、风机输出功率、控制死区和轮询周期。
本发明还提供一种风机控制系统，其特征在于，其包括一如上所述的控制主机和多个风机。
本发明还提供一种风机控制方法，其特点在于，其采用如上所述的风机控制系统实现，该风机控制方法包括以下步骤：
S1、该指令接收装置接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
S2、该控制装置解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
S3、该通信装置同时将所有控制参数分别发送至对应的风机；
S4、每个风机按照各自的控制参数运行。
优选地，步骤S4之后还包括：
S5、每个风机将各自的运行状态反馈至该控制主机；
S6、该通信装置接收每个风机反馈的运行状态；
S7、该控制装置判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，提示用户控制目标已达到；若否，根据该差值更新该控制参数，之后返回步骤S3。
本发明的积极进步效果在于：在本发明中，由控制主机事先计算将各台风机的控制目标，一次分配到各台风机执行，且取消了不必要的控制命令确认过程，使控制速度大大加快。另外，通过实际运行状态与控制目标的比较，实现了现场控制参数的调整和优化，保证了控制精度。
附图说明
图1为本发明的一实施例的风机控制系统的结构框图。
图2为本发明的一实施例的风机控制方法的流程图。
图3为现有的风机控制方法的风机出力曲线示意图。
图4为750kW机组采用本发明的风机控制方法的风机出力曲线示意图。
图5为1.5MW机组采用本发明的风机控制方法的风机出力曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
参考图1，本发明所述的风机控制系统，包括一控制主机1和多个风机2，该控制主机1用于控制多个风机2的运行，其中，该控制主机1包括：
一指令接收装置11，用于接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
一控制装置12，用于解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
一通信装置13，用于同时将所有控制参数分别发送至对应的风机以使该风机按照该控制参数运行。
与现有的风电场的风机的逐台进行控制不同，在本发明中，由控制主机事先计算将各台风机的控制目标，一次性同时分配到各台风机执行，且取消了不必要的控制命令确认过程，由此使得控制速度大大加快。
继续参考图1，该通信装置13还用于接收每个风机反馈的运行状态；
该控制装置还用于判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，提示用户控制目标已达到；若否，根据该差值更新该控制参数。即本发明通过现场控制参数的调整和优化，保证了控制精度。同时，通过该预设范围的合理设置，也避免了不断调节控制参数而造成的循环检测周期的增大，即通过对风机运行状态的检测，只要该运行状态与该控制目标之间的差值在该预设范围之内，即在一误差允许的范围之内，就认为该风机已经达到了控制目标，而不用像现有技术一般不断调整控制参数，反而增加了控制主机和风机的负担。
除此之外，该指令接收装置11还用于接收用户对该预设范围的设置，对于不同场合的不同需求，用户可以适当调整该预设范围。
具体来说，该控制参数选自：风机转速、桨距角度、风机输出功率。
下面参考图2，介绍本发明所述的风机控制方法，其包括以下步骤：
步骤101，该指令接收装置接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
步骤102，该控制装置解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
步骤103，该通信装置同时将所有控制参数分别发送至对应的风机；
步骤104，每个风机按照各自的控制参数运行；
步骤105，每个风机将各自的运行状态反馈至该控制主机；
步骤106，该通信装置接收每个风机反馈的运行状态；
步骤107，该控制装置判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，进入步骤108；若否，进入步骤109；
步骤108，提示用户控制目标已达到；
步骤109，根据该差值更新该控制参数，之后返回步骤103。
下面结合图3至图5，进一步说明本发明的技术效果。
首先，参考图3，其中横坐标为时间，纵坐标为风机的输出功率，图3表示使用现有的风机控制方法，曲线31表示控制指令中要求的控制参数（输出功率与时间的关系）的曲线，曲线32表示风机实际的输出曲线，从图3的界面截图来看，很明显，实际的输出有一定的延时，且与控制目标之间存在一定的差值。
再参考图4和图5，其分别表示两种机组（750kW和1.5MW）的输出曲线。曲线41和51分别表示两种机组的控制指令中要求的控制参数（输出功率与时间的关系）的曲线，曲线42和52分别表示两种机组的实际的输出曲线。也很明显，在图4和图5中，实际输出的延时明显减小（理论曲线和实际曲线在横坐标方向上间距很小），并且也能基本达到控制目标（在纵坐标方向上，理论曲线和实际曲线的平均值基本一致）。
经过实验发现，采用了本发明所述的控制方法后，对于750kW机组：响应控制延时：<10秒，从发出控制命令至控制到目标值的响应时间:降出力<30秒，升出力90秒-120秒（与风速、上次停机时间等有关）。对于1.5MW机组：响应控制延时：10-15秒，发出控制命令至达到控制目标响应时间:降出力40-50秒，升出力30-40秒。精度可达到不超过一台机组调节区间的范围。
在本发明中，控制主机收到调度（用户）发来的控制目标后，将整场控制目标分解计算后，一次性同时分配到各台风机执行，且取消了不必要的控制命令确认过程，使控制速度大大加快。此外，通过整场和单机的控制死区（预设范围，即允许的控制误差范围）的调整和优化，保证了控制精度。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种控制主机，其特征在于，其用于控制多个风机的运行，该控制主机包括：
一指令接收装置，用于接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
一控制装置，用于解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
一通信装置，用于同时将所有控制参数分别发送至对应的风机以使该风机按照该控制参数运行。
2.如权利要求1所述的控制主机，其特征在于，
该通信装置还用于接收每个风机反馈的运行状态；
该控制装置还用于判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，提示用户控制目标已达到；若否，根据该差值更新该控制参数。
3.如权利要求2所述的控制主机，其特征在于，该指令接收装置还用于接收用户对该预设范围的设置。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的控制主机，其特征在于，该控制参数选自：风机转速、桨距角度、风机输出功率、控制死区和轮询周期。
5.一种如权利要求1所述的控制主机的使用方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、该指令接收装置接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
S2、该控制装置解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
S3、该通信装置同时将所有控制参数分别发送至对应的风机以使该风机按照该控制参数运行。
6.如权利要求5所述的控制主机的使用方法，其特征在于，步骤S3之后还包括：
S4、该通信装置接收每个风机反馈的运行状态；
S5、该控制装置判断该运行状态与该控制目标之间的差值是否在一预设范围之内，若是，提示用户控制目标已达到；若否，根据该差值更新该控制参数，之后返回步骤S3。
7.如权利要求6所述的控制主机的使用方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：
S0、该指令接收装置接收用户对该预设范围的设置。
8.如权利要求5-7中任意一项所述的控制主机的使用方法，其特征在于，该控制参数选自：风机转速、桨距角度、风机输出功率、控制死区和轮询周期。
9.一种风机控制系统，其特征在于，其包括一如权利要求1-4中任意一项所述的控制主机和多个风机。
10.一种风机控制方法，其特征在于，其采用如权利要求9所述的风机控制系统实现，该风机控制方法包括以下步骤：
S1、该指令接收装置接收用户输入的控制指令集，该控制指令集中包括对每个风机的控制指令，该控制指令与该风机一一对应；
S2、该控制装置解析该控制指令以得到每个风机的控制参数和每个风机的控制目标；
S3、该通信装置同时将所有控制参数分别发送至对应的风机；
S4、每个风机按照各自的控制参数运行。
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