CN108695887B - 一种风力发电机组柔性互联系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电机组柔性互联系统，包括风力发电机组柔性互联网络和控制部分两部分，两部分相互协作，实现风力发电机组柔性互联网络集体向电网输电，所述风力发电机组柔性互联网络包括多台风力发电机组、多个路由转换器和多条馈线，其中，风力发电机组为发电单元，是风力发电机组柔性互联网络的节点；部分风力发电机组为联网风力发电机组；所述联网风力发电机组用于将整个风力发电机组柔性互联网络发出的电能输出至电网；联网风力发电机组配备的路由转换器设有与电网相连的输出端；路由转换器与风力发电机组数目相同，每台风力发电机组配备一个路由转换器；馈线用于连接不同路由转换器的输入端和输出端；控制部分包括上位机和路由控制器。

Description

一种风力发电机组柔性互联系统
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体为一种风力发电机组柔性互联系统。
背景技术
电力资源是人们日常生活以及从事工农业活动必不可少的一部分，而长时间应用火力发电技术，使得环境污染日渐严重，不可再生资源日益匮乏。因此，诸如风力发电等新能源发电技术在近十年的时间里得到迅速发展。风力发电的本质即为将自然界的风能转化为可直接给用户使用的电能。因此，提升风力发电技术的在各层面的效率，增强风力发电系统的可靠性成为扩大风电场规模的基础。只有这样，才能逐步增大风力发电的发电量在总发电量中的比例，从而达到减少环境污染、缓解能源危机的目的。
现有的风电技术存在以下不足：(1)对效率的提升主要停留在发电效率层面，但发电效率的提升空间有限；(2)每台风力发电机组是以个体的形式接入大电网的，因此，抗干扰能力较差；(3)每台风力发电机组在并网时对大电网的冲击和影响较大。
发明内容
本发明提供一种风力发电机组柔性互联系统，将整个风电场的所有风电机组连接成一个风电机组网络，只设有部分联入电网的风电机组，将整个网络系统中的电能输送至电网，从而有效提升输电效率，增强风电系统的可靠性。本发明的技术方案如下。
一种风力发电机组柔性互联系统，包括风力发电机组柔性互联网络和控制部分两部分，两部分相互协作，实现整个风力发电机组柔性互联网络集体向电网输电，所述风力发电机组柔性互联网络包括多台风力发电机组、多个路由转换器和多条馈线，其中，
所述风力发电机组为发电单元，是风力发电机组柔性互联网络的节点；部分风力发电机组为联网风力发电机组；所述联网风力发电机组用于将整个风力发电机组柔性互联网络发出的电能输出至电网；联网风力发电机组配备的路由转换器设有与电网相连的输出端；
所述路由转换器与风力发电机组数目相同，每台风力发电机组配备一个路由转换器，路由转换器包括输入端口、输出端口、无线通信模块、控制模块、整合模块、分配模块和电流传感器，其中无线通信模块用来与控制部分的上位机和路由控制器进行通信，向上位机发送风力发电机组柔性互联网络的电力参数，接收路由控制器的控制信号，并将此信号传至控制模块；控制模块可以根据此信号发出指令，进而控制分配模块；整合模块用于将从输入端口流入的所有电流进行叠加，并进一步将电能输送至分配模块；分配模块根据控制模块的指令执行对电能的重新分配工作；电流传感器用于计量每条输出线路的电流；重新分配后的电能经过输出端口流出路由转换器；每台风力发电机组所发出的电能只能接入其自身所配备路由转换器的输入端；
所述馈线用于连接不同路由转换器的输入端和输出端，是风力发电机组柔性互联网络的边，风力发电机组柔性互联网络中所有的路由转换器通过馈线实现全联，一个路由转换器的输入端只能接另一个路由转换器的输出端；
所述控制部分包括上位机和路由控制器，所述上位机用来设定风力发电机组柔性互联网络的网络参数；所述路由控制器可通过无线通信的方式接收来自上位机的信息，并根据此信息输出控制信号给所有路由转换器，路由转换器根据控制信号执行使网络柔性变换的动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)该系统将同属于一个风电场的风电机组连接成网络，通过部分联网风电机组将网络系统内发出的电能输出至电网，可以实现通过优化柔性互联网络拓扑结构、连接强度、边的权重等提升输电效率。
2)该系统中的风电机组构成网络后接入电网，可以增强风电机组网络系统的可靠性和抗干扰性。且仅有部分风电机组直接接入电网，因此可以有效减小风电机组并离网过程对电网产生的冲击和影响。
3)路由控制器和路由转换器的设计应用，使风电机组互联网络实现柔性互联，即随着时间的变化，该网络的内部结构和各种特征是可以改变的，具体为风电机组之间的连接可通可断，一对风电机组间馈线输送的电流大小可变、电流方向可变。
附图说明
图1为本发明风力发电机组柔性互联系统的整体结构图
图2为本发明风力发电机组柔性互联系统的风电机组互联网络图
图3为本发明风力发电机组柔性互联系统的路由转换器原理图
图4为本发明风力发电机组柔性互联系统的路由转换器图
图5为本发明风力发电机组柔性互联系统的上位机显示界面图
图中：
1-风电机组柔性互联网络，11-风电机组，12-联网风电机组，13-馈线；2-控制部分，21-上位机，22-路由控制器，23-路由转换器。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明的技术方案进行清除完整的描述及说明，但并不以此作为本申请保护范围的限定。
本发明风力发电机组柔性互联系统(参见图1-5)，包括风电机组柔性互联网络1和控制部分2，两部分相互协调，实现风电机组网络的集体并网。
所述风电机组柔性互联网络1包括多台风电机组11、多个路由转换器12和多条馈线13；所述风电机组11为发电单元，输入风能，输出电能，是风电机组柔性互联网络1的节点；风电机组11中包含部分联网风电机组111(直接接入电网)，所述联网风电机组111可将整个风电机组柔性互联网络1发出的电能输送至电网。联网风电机组111配备的路由转换器12设有一个与电网相连的输出端；
所述路由转换器12与风电机组11数目相同，每台风电机组11配备一个路由转换器12，路由转换器12由输入端口、输出端口、无线通信模块、控制模块、整合模块、分配模块和电流传感器组成。其中无线通信模块用来与控制部分的上位机21和路由控制器22进行通信，向上位机21发送风电机组柔性互联网络1的电力参数，接收路由控制器22的控制信号，并将此信号传至控制模块。控制模块可以根据此信号发出指令，进而控制分配模块。整合模块用于将从输入端口流入的所有电流进行叠加，并进一步将电能输送至分配模块。分配模块根据控制模块的指令执行对电流的重新分配工作。电流传感器用于计量每条输出线路的电流。重新分配后的电能经过输出端口流路由转换器12。每台风电机组11所发出的电能只能接入其自身所配备路由转换器12的输入端。
所述馈线13用于连接不同路由转换器12的输入端和输出端，是风电机组柔性互联网络1的边。
所述控制部分2包括上位机21和路由控制器22；所述上位机21可以设定风电机组柔性互联网络的网络参数(包括输出电量、网络结构、传输电流大小和电流方向)，可以显示风电机组柔性互联网络的电力参数。所述路由控制器22可接收到上位机21的信息，并据此信息输出控制信号至所有路由转换器12，路由转换器12根据控制信号执行使网络柔性变换的动作。整个系统相互配合，实现风电机组的柔性互联和能量输出。
风电机组柔性互联网络1中的所有路由转换器12通过馈线13实现全联(一个路由转换器12的输入端只能与另一个路由转换器12的输出端连接)。实际工作时，工作人员在上位机21上设定风电机组柔性互联网络的参数，上位机21将信息发送至路由控制器22。路由控制器22据此信息输出控制信号至和所有的路由转换器12，路由转换器12执行与其它路由转换器12的连接或断开动作，实现对所有的输入电流进行整合再分配，且将柔性互联网络的电力参数传输至上位机加以显示。从而实现了风电机组11互联结构、馈线电流大小和电流方向的柔性变化。风电机组柔性互联网络1发出的所有电能，最终汇集至联网风电机组111，联网风电机组111将这些电能输出至电网，实现整个风电机组柔性互联网络1内所有风电机组11的并网。

Claims (1)

1.一种风力发电机组柔性互联系统，包括风力发电机组柔性互联网络和控制部分两部分，两部分相互协作，实现整个风力发电机组柔性互联网络集体向电网输电，所述风力发电机组柔性互联网络包括多台风力发电机组、多个路由转换器和多条馈线，其中，
所述风力发电机组为发电单元，是风力发电机组柔性互联网络的节点；部分风力发电机组为联网风力发电机组；所述联网风力发电机组用于将整个风力发电机组柔性互联网络发出的电能输出至电网；联网风力发电机组配备的路由转换器设有与电网相连的输出端；
所述路由转换器与风力发电机组数目相同，每台风力发电机组配备一个路由转换器，路由转换器包括输入端口、输出端口、无线通信模块、控制模块、整合模块、分配模块和电流传感器，其中无线通信模块用来与控制部分的上位机和路由控制器进行通信，向上位机发送风力发电机组柔性互联网络的电力参数，接收路由控制器的控制信号，并将此信号传至控制模块；控制模块根据此信号发出指令，进而控制分配模块；整合模块用于将从输入端口流入的所有电流进行叠加，并进一步将电能输送至分配模块；分配模块根据控制模块的指令执行对电能的重新分配工作；电流传感器用于计量每条输出线路的电流；重新分配后的电能经过输出端口流出路由转换器；每台风力发电机组所发出的电能只能接入其自身所配备路由转换器的输入端；
所述馈线用于连接不同路由转换器的输入端和输出端，是风力发电机组柔性互联网络的边，风力发电机组柔性互联网络中所有的路由转换器通过馈线实现全联，一个路由转换器的输入端只能接另一个路由转换器的输出端；
所述控制部分包括上位机和路由控制器，所述上位机用来设定风力发电机组柔性互联网络的网络参数；所述路由控制器通过无线通信的方式接收来自上位机的信息，并根据此信息输出控制信号给所有路由转换器，路由转换器根据控制信号执行使网络柔性变换的动作。
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