CN105244906B - 风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统，所述方法包括：变流器进入待机模式后，检测是否接收到调度指令；在接收到所述调度指令后解析所述调度指令，并依据解析结果控制所述变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。本发明实施例通过控制待机模式的选择，将是否执行无功功率调度两种情况结合为一体，以适应风电场的需求，控制变流器在其待机模式下可选择性的向电网输出无功功率，优化了变流器在待机模式下的控制状态。

Description

风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统。

背景技术

风力发电机的变流器通常有以下工作状态：停机模式(网侧断路器、机侧断路器和预充电接触器均断开，且变流器无故障)、待机模式(网侧断路器、机侧断路器和预充电接触器均闭合，直流母线有电压，变流器无功率向电网输出，且变流器无故障)、运行模式(网侧断路器、机侧断路器和预充电接触器均闭合，直流母线有电压，变流器有功率向电网输出，且变流器无故障)和故障模式(网侧断路器、机侧断路器和预充电接触器均断开，直流母线放电到0V，且变流器有故障)。

现有技术中，变流器处于待机模式时，网侧功率模块与机侧功率模块均处于不调制状态，即无功率输出，不能满足当下风电场在待机模式下无功功率输出至电网的需求。

发明内容

本发明实施例提供的一种风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统，以适应风电场的需求，控制变流器在其待机模式下可选择性的向电网输出无功功率，优化待机模式下的控制状态。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种风力发电机变流器的待机状态控制方法，包括：变流器进入待机模式后，检测是否接收到调度指令；在接收到所述调度指令后解析所述调度指令，并依据解析结果控制所述变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。

本发明实施例还提供了一种风力发电机变流器的待机状态控制装置，包括：指令检测模块，用于变流器进入待机模式后，检测是否接收到调度指令；指令解析模块，连接所述指令检测模块，所述指令解析模块用于在接收到所述调度指令后解析所述调度指令；指令控制模块，连接所述指令解析模块，所述指令控制模块用于依据所述解析结果控制所述变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。

本发明实施例还提供了一种风力发电机变流器的待机状态控制系统，包括：变流器、风电场中控室能量调度管理平台以及所述风力发电机变流器的待机状态控制装置；所述风电场中控室能量调度管理平台用于发送所述调度指令，且与风力发电机变流器的待机状态控制装置及变流器依次连接。

本发明实施例提供的一种风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统，通过调度指令对变流器进行相应控制以实现在其待机模式下可选择性的向电网输出无功功率，优化待机模式下的控制状态，更有效地适应风电场的需求。

附图说明

图1为本发明提供的风力发电机变流器的待机状态控制方法实施例的流程图；

图2为本发明提供的基于图1的变流器从停机模式到待机模式再到运行模式的实施例的方法过程示意图；

图3为本发明提供的风力发电机变流器的待机状态控制装置一个实施例的结构框图；

图4为本发明提供的风力发电机变流器的待机状态控制装置另一个实施例的结构框图。

附图标记说明：310-指令检测模块；320-指令解析模块；330-指令控制模块；331-第一控制子模块；332-第二控制子模块；333-第三控制子模块；334-第四控制子模块；340-处理模块。

具体实施方式

本发明实施例通过检测接收无功功率输出至电网的调度指令对变流器执行相应的指令控制，以在变流器处于待机模式下，有选择性的切换调整变流器的工作状态。

下面结合附图对本发明实施例的风力发电机变流器的待机状态控制方法、装置及系统进行详细描述。

实施例一

图1为本发明提供的风力发电机变流器的待机状态控制方法实施例的流程图，该方法的执行主体可以为风电机组的主控PLC(Programmable Logic Controller，可编程式逻辑控制器)中，当然还可以集成在变流器的控制器中。如图1所示，该风力发电机变流器的待机状态控制方法包括如下步骤：

S110，变流器进入待机模式后，检测是否接收到用于指示变流器是否执行无功功率输出至电网的调度指令。

本实施例中，变流器进入待机模式可以是变流器由其他工作模式如停机模式或运行模式切换至待机模式。变流器处于待机模式下，机侧功率模块不调制，即无有功功率输出至电网。在变流器处于待机模式后，可通过接收如变流器的控制器发送的指示变流器是否执行无功功率输出至电网的调度指令来控制变流器中的网侧功率模块进行调制操作，从而完成调度指令要求。

例如，当变流器长时间处于待机模式，且网侧功率模块为非调制状态，此时各功能模块已经上电，且并未有实际功率(包括有功功率和无功功率)输出，若此时通过发送指示变流器执行无功功率输出至电网的调度指令，来启动无功调制，则优化了风场装置的运行。同时，当变流器长时间处于待机模式，且网侧功率模块为调制状态，会大幅度增加电能损耗，此时，可通过发送指示变流器不执行无功功率输出至电网的调度指令，来关闭无功调制，从而节省部分电能。

S120，在接收到调度指令后解析调度指令，并依据解析结果控制变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。

如果变流器的控制器接收到上述的调度指令，则首先对调度指令进行解析，判断该调度指令是否要求控制器执行无功功率输出至电网的操作。然后，依据解析结果执行开启或关闭网侧功率模块的调制状态，从而实现控制变流器执行或不执行无功功率输出至电网的操作。

具体地，控制变流器执行无功功率输出至电网的操作可包括：

控制变流器处于如下状态：网侧断路器闭合、机侧功率模块为非调制状态、网侧功率模块为调制状态。该操作过程中，可通过设置网侧功率模块的具体调制的状态来加载所需要调制的无功功率。

控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作可包括：

控制变流器处于如下状态：机侧功率模块和网侧功率模块均为非调制状态。

进一步地，在执行控制变流器执行无功功率输出至电网的操作时，不限定机侧断路器的开闭状态，优选地，可控制变流器的机侧断路器断开，以便机侧相关设备不会受到网侧功率模块处于调制工作状态时带来的影响；同时，在执行控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作时，不限定机侧断路器和网侧断路器的开闭状态，优选地，可控制变流器中的机侧断路器闭合和/或网侧断路器闭合，以保证变流器系统的安全性。

进一步地，针对变流器上电后刚刚进入待机模式，或是从运行模式刚刚切换到待机模式，如果没有接收到是否执行无功功率输出至电网的调度指令，则可按照不执行无功功率输出进行处理，即控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作。

在上述实施例的基础上，本方案对默认状态进行控制，规范了无功调度的操作，更加合理的控制风机装置的运行。

针对上述实施例中示出的待机模式下的两种具体操作状态，相对应的，如图2所示，本实施例还给出了从停机模式进入待机模式再进入启动模式的具体过程。

S210，首先，变流器进入停机模式，控制器和变流器同时上电自检，如果自检结果显示控制器或变流器不正常则直接进入故障模式，如果自检结果显示均正常，则变流器反馈给控制器正常信号，等待控制器的启动命令。

S220，控制器发出启动变流器的命令后，变流器进行预充电，并且闭合网侧断路器，同时反馈给控制器正常信号，等待控制器的进一步命令，此时变流器进入待机状态。

S230，在控制器需要变流器执行无功功率调制的情况下，发出变流器执行无功功率输出至电网的指令，变流器接到指令后，控制网侧功率模块执行调制；如果控制器要求变流器不执行无功功率调制，则发出变流器不执行无功功率输出至电网的指令或不发出任何指令，变流器收到不执行无功功率输出至电网的指令或未收到任何指令，变流器均不执行无功功率输出至电网的操作，机侧功率模块和网侧功率模块均不调制。

S240，当需要并网发电时，控制器发出变流器执行并网发电的指令，变流器收到指令后，进入运行模式。具体地，进入运行模式的情况分为两种：其一，变流器处于执行无功功率输出至电网的待机模式进入运行模式时，变流器的机侧断路器闭合，控制机侧功率模块执行调制；其二，变流器处于不执行无功功率输出至电网的待机模式进入运行模式时，变流器的机侧断路器闭合，控制机侧功率模块和网侧功率模块均执行调制。

为了延长变流器各部件的使用寿命，变流器还包括故障模式，即不管在停机模式、待机模式还是运行模式下，一旦自检出现故障，则变流器进入故障状态，此时网侧断路器和机侧断路器均断开，同时直流母线放电到0V。当变流器故障消失，并收到主控装置故障复位命令后，变流器将重新执行故障检测，如果此时故障消失，则变流器进入停机模式。

针对上述实施例中示出的变流器从执行或不执行无功功率输出至电网的操作的不同待机状态进入运行状态的方法，根据需求随时切换当前的无功功率输出的控制状态，并给出了变流器刚刚上电后默认的控制操作，以尽量避免各功能模块已上电，却又没有无功功率输出至电网所带来的电能资源的浪费，完善了风电机组变流器的运行状态。

实施例二

如图3所示，其为本发明提供的风力发电机变流器的待机状态控制装置一个实施例的结构框图，其中包括：

指令检测模块310，用于变流器进入待机模式后，检测是否接收到调度指令；指令解析模块320，连接指令检测模块，指令解析模块用于在接收到调度指令后解析所述调度指令；指令控制模块330，连接指令解析模块，指令控制模块用于依据解析结果控制变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。

在此基础上，如图4所示，上述风力发电机变流器的待机状态控制装置中，指令控制模块330可具体包括：连接指令解析模块320的第一控制子模块331，用于依据解析结果控制网侧断路器闭合；连接指令解析模块320的第二控制子模块332，用于依据解析结果控制机侧功率模块为非调制状态；连接指令解析模块320的第三控制子模块333，用于依据解析结果控制网侧功率模块为调制状态或非调制状态。其中，“网侧断路器闭合、机侧功率模块为非调制状态、网侧功率模块为调制状态”为所述控制变流器执行无功功率输出至电网的操作；“机侧功率模块和网侧功率模块均为非调制状态”为所述控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作。

进一步地，上述指令控制模块330还可包括：连接指令解析模块320的第四控制子模块334，用于依据解析结果控制机侧断路器闭合或断开。

进一步地，上述风力发电机变流器的待机状态控制装置还可包括：与指令检测模块320连接的处理模块340用于在指令检测模块310未接收到调度指令时，控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作。

上述图1和图2所示方法实施例亦可通过图4所示的风力发电机变流器的待机状态控制装置执行完成，在此对其步骤原理不做赘述。

优选地，上述风力发电机变流器的待机状态装置集成在风力发电机组的主控PLC中。在上述实施例中，本方案对未检测到无功功率输出至电网的指令进行默认处理，即不执行无功功率优化了无功调度的操作，从而更加合理地控制了风机装置的运行，减少了电能损耗。

实施例三

本发明还提供了一种风力发电机变流器的待机状态控制系统，该系统包括变流器、风电场中控室能量调度管理平台以及上述风力发电机变流器的待机状态控制装置。

其中，风电场中控室能量调度管理平台用于发送调度指令，且与风力发电机变流器的待机状态控制装置及变流器依次连接。本发明实施例的风力发电机变流器的待机状态控制系统，通过控制待机模式的选择，将是否执行无功功率调度两种状态通过下发调度指令的形式进行控制，以适应风电场的需求，控制变流器在其待机模式下可选择性的向电网输出无功功率，优化了待机模式的控制状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种风力发电机变流器的待机状态控制方法，其特征在于，所述方法包括：

风力发电机变流器进入停机模式，在风力发电机组的主控PLC及风力发电机变流器进行上电自检正常后，所述主控PLC控制所述风力发电机变流器启动，所述风力发电机变流器开始预充电，并进入待机模式；

风电场中控室能量调度管理平台根据风电场的需求发送调度指令；

在变流器进入待机模式后，所述主控PLC检测是否接收到所述风电场中控室能量调度管理平台根据风电场的需求发送的调度指令；

在接收到所述调度指令后解析所述调度指令，并依据解析结果控制所述变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制变流器执行无功功率输出至电网的操作包括：

控制变流器处于如下状态：网侧断路器闭合、机侧功率模块为非调制状态、网侧功率模块为调制状态；

所述控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作包括：

控制变流器处于如下状态：机侧功率模块和网侧功率模块均为非调制状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制变流器执行无功功率输出至电网的操作还包括：控制所述变流器中的机侧断路器断开；和/或，

所述控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作还包括：控制所述变流器中的机侧断路器闭合和/或网侧断路器闭合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在所述检测是否接收到调度指令的步骤之后还包括：

若未接收到所述调度指令，则控制所述变流器不执行所述无功功率输出至电网的操作。

5.一种风力发电机变流器的待机状态控制系统，其特征在于，所述系统包括：变流器、风力发电机组的主控PLC及风电场中控室能量调度管理平台，所述风电场中控室能量调度管理平台用于发送调度指令，且与所述风力发电机组的主控PLC及变流器依次连接；所述主控PLC包括：

指令检测模块，用于变流器进入待机模式后，检测是否接收到风电场中控室能量调度管理平台根据风电场的需求发送的调度指令；其中，所述待机模式为风力发电机变流器进入停机模式，在风力发电机组的主控PLC及风力发电机变流器进行上电自检正常后，所述主控PLC控制风力发电机变流器启动，所述风力发电机变流器开始预充电，并进入的待机模式；

指令解析模块，连接所述指令检测模块，所述指令解析模块用于在接收到所述调度指令后解析所述调度指令；

指令控制模块，连接所述指令解析模块，所述指令控制模块用于依据所述解析结果控制所述变流器是否执行无功功率输出至电网的操作。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述指令控制模块包括：

第一控制子模块，连接所述指令解析模块，所述第一控制子模块用于依据所述解析结果控制网侧断路器闭合；

第二控制子模块，连接所述指令解析模块，所述第二控制子模块用于依据所述解析结果控制机侧功率模块为非调制状态；

第三控制子模块，连接所述指令解析模块，所述第三控制子模块用于依据所述解析结果控制网侧功率模块为调制状态或非调制状态；

其中，所述控制变流器执行无功功率输出至电网的操作包括：网侧断路器闭合、机侧功率模块为非调制状态、网侧功率模块为调制状态；所述控制变流器不执行无功功率输出至电网的操作包括：机侧功率模块和网侧功率模块均为非调制状态。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

第四控制子模块，连接所述指令解析模块，所述第四控制子模块用于依据所述解析结果控制机侧断路器闭合或断开。

8.根据权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，所述主控PLC还包括处理模块，与所述指令检测模块连接，用于在所述指令检测模块未接收到所述调度指令时，控制所述变流器不执行无功功率输出至电网的操作。