CN113839461A - 一种风电场功率管理系统及方法 - Google Patents

一种风电场功率管理系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113839461A
CN113839461A CN202010583467.9A CN202010583467A CN113839461A CN 113839461 A CN113839461 A CN 113839461A CN 202010583467 A CN202010583467 A CN 202010583467A CN 113839461 A CN113839461 A CN 113839461A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
measuring point
fan
point data
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010583467.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113839461B (zh
Inventor
史石磊
吴士华
庄勇
王飒
张志纲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Guodian Sida Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Guodian Sida Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Guodian Sida Technology Co ltd filed Critical Beijing Guodian Sida Technology Co ltd
Priority to CN202010583467.9A priority Critical patent/CN113839461B/zh
Publication of CN113839461A publication Critical patent/CN113839461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113839461B publication Critical patent/CN113839461B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00028Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment involving the use of Internet protocols
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/40Display of information, e.g. of data or controls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及一种风电场功率管理系统及方法,所述管理系统包括,数据采集器:用于从SCADA系统和PLC设备中进行测点数据采集;数据存储模块:用于将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理;控制模块:用于比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机功率进行控制。本发明通过采集高频风机桨距角来提高算法的控制精度,历史数据库通过CSV格式对非高频测点的测点数据进行存储,增加测点数据的易用性,可限制功率风机进行限电出力时,能够快速的对需要限电的风机进行功率调节,最大效率的减小功率调节造成的发电量损失。

Description

一种风电场功率管理系统及方法
技术领域
本发明属于风电场功率控制技术领域,特别涉及一种风电场功率管理系统及方法。
背景技术
目前国内风电场功率控制系统现状:随着风电市场快速发展,风力发电占电网容量比重逐步升高,由于风速的不稳定和风电设备分散分布等多种原因,致使风机出力很难精准控制,制约着风电装机比重。市场上常见风电场功率控制存在以下缺陷:
1、通讯周期长,造成下发指令同实际出力存在不同步现象,致使控制精度和灵敏度不高,信号跟随性差,电量损失严重。
2、风机理论功率与实际可发功率偏差大,影响功率分配。
3、系统可靠性不高,偶尔假死,出现非必要限电,造成电量损失。
4、后期持续升级完善力度不够,智能化不高,不能针对特定现场做到系统最优。
5、历史数据存储设计不合理,不方便大数据分析技术接入和使用,数据清洗难度大。
因此,风电场控制功率的控制精度、历史数据的存储、风机控制策略以及限电电量损失等问题越来越成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明涉及一种风电场功率管理系统,所述管理系统包括,
数据采集器:用于从SCADA系统和PLC设备中进行测点数据采集;
数据存储模块:用于将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理;
控制模块:用于比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机功率进行控制。
优选的,所述数据采集器包括高频测点单元和非高频测点单元;
所述高频测点单元:用于从PLC设备中进行毫秒级测点数据采集;
所述非高频测点单元:用于从SCADA系统中进行秒级测点数据采集。
优选的,所述数据存储模块包括实时数据库、历史数据库和数据分析单元;
所述实时数据库,用于存储从PLC设备中采集高频测点的测点数据;
所述历史数据库,用于将SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,并按照CSV格式进行存储;
所述数据分析单元:用于将实时数据库和历史数据库中的存在异常的高频测点的测点数据以及非高频测点的测点数据进行数据清理。
优选的,所述控制模块包括对比单元、启停机控制单元、速度控制单元、单机分配单元和指令分配单元;
所述对比单元:用于将实时数据库中电网调度部门发送的有功目标值和风机高频实时的全场实际有功值进行比对,得到差值;
所述启停机控制单元:用于对参与调解的风机进行启停机控制,当电网调度部门发送的有功目标值发生变化时,判断差值是否在实际并网容量的可调节范围内,若不是,则继续进行启停机控制,若是,将差值发送到PI控制器;
所述速度控制单元:用于设置功率的最大上升区间和最大下降区间,进而限制单次调节目标值,其中调节目标值为所述速度控制单元修正后的有功目标值;
所述单机分配单元:用于获取所述速度控制单元修正后的有功目标值,即调节目标值,并判断现有容量是否满足调节需求,若满足调节需求,则根据判断条件进行风机调节,若不满足调节需求,则优先控制1级样板机进行功率控制,如果1级样板机仍不能满足调节需求,则进行启停机控制,所述现有容量:除去样板机之外所有已并网的风机实际有功功率之和;
所述指令分配单元:用于将所述单机分配单元分配后的指令通过高频测点的有功写入点下发到每台参与调解的风机主控,风机执行,风机集群将反馈值反馈给管理系统,管理系统再根据当前变化后的有功目标值进行PI控制,形成闭环。
优选的,所述PI控制器:用于设置死区区间,若差值在死区区间范围内,则不会将有功目标值下传,使风机在本周期内功率保持。
优选的,所述判断条件包括第一条件、第二条件、第三条件和第四条件;
所述第一条件包括:风电场能够增加的功率风机台数*单机每次调节最小步长>调节目标值;
所述第二条件包括:风电场能够增加的功率风机台数*单机每次调节最小步长<调节目标值;
所述第三条件包括:风电场能够限制的功率风机台数*单机每次调节最小步长>调节目标值;
所述第四条件包括:风电场能够限制的功率风机台数*单机每次调节最小步长<调节目标值。
优选的,所述单机每次调节最小步长是指风机每执行一次功率调节后功率变化范围的最小值。
优选的,所述风机包括样板机和非样板机;
所述样板机包括1级样板机和2级样板机,其中,所述1级样板机:用于在现有容量不满足调节需求时,限定功率参数和统计信息;所述2级样板机:用于在任何时间都不参与功率调节;
所述非样板机包括上升可控风机列表和下降可控风机列表,其中,所述上升可控风机列表:用于在单机分配单元中,若所述调节目标值为正,则设置优先参与增功风机列表;所述下降可控风机列表:用于在单机分配单元中,若所述调节目标值为负,则设置优先参与降低负荷风机列表。
一种风电场功率管理方法,包括,
从SCADA系统和PLC设备中进行测点数据采集;
将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理;
比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机的功率进行控制。
优选的,所述实时数据库存储从PLC设备中采集高频测点的测点数据;
所述历史数据库将SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,并按照CSV格式进行存储。
本发明的技术效果:
1、本发明通过采集高频风机桨距角来提高算法的控制精度。
2、历史数据库通过CSV格式对非高频测点的测点数据进行存储,增加测点数据的易用性。
3、在满足控制需求的同时,根据不同的判断条件达到对全场风机功率控制策略的最优方式。
4、同时结合风电场功率管理系统对调节指令的执行周期情况,提高控制算法的执行速度。
5、可限制功率风机进行限电出力时,能够快速的对需要限电的风机进行功率调节,最大效率的减小功率调节造成的发电量损失。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的风电场功率管理系统结构图;
图2示出了根据本发明实施例的对外发布测点的数据列表图;
图3示出了根据本发明实施例的风电场全场控制流程图;
图4示出了根据本发明实施例的单机分配单元流程结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例采用基于Python管理系统对风电场功率进行管理,管理系统包括数据采集器、数据存储模块和控制模块。其中,数据采集器:用于从SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition:数据采集与监视控制系统)和PLC设备中进行测点数据采集。数据采集器接入风机SCADA网络后,会与所有的PLC设备和SCADA系统处于同一局域网内,方便直接从PLC设备和SCADA系统中采集信息。
数据采集器采集数据时,在PLC设备和SCADA系统中都设置多个测点,数据采集器采集测点上的测点数据,其中,测点分为高频测点和非高频测点。所述数据采集器包括高频测点单元和非高频测点单元,所述高频测点单元:用于从PLC设备中进行毫秒级测点数据采集。其中,高频测点包括风机状态、有功功率、无功功率、风速、桨距角以及有功写入点等需要参与PID算法(Proportion Integral Differential)的测点,这些测点采用直连PLC设备的方式进行毫秒级采集。
所述非高频测点单元:用于从SCADA系统中进行秒级测点数据采集。其中,非高频测点为除高频测点之外的测点,数据采集器从SCADA系统中进行秒级读取。其中,PLC设备只需发送高频测点的测点数据,SCADA系统发送非高频测点的测点数据,从而减小PLC设备的负担,保证管理系统的响应速度。
数据采集器采集高频测点和非高频测点的测点数据,并通过数据存储模块对采集的测点数据进行存储。所述数据存储模块:用于将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理。
所述数据存储模块包括实时数据库、历史数据库和数据分析单元,所述实时数据库,用于存储从PLC设备中采集高频测点的测点数据,高频测点的测点数据是针对毫秒级的测点数据。示例性的,本发明实施例的实时数据库可以采用Redis(Remote DictionaryServer:远程字典服务)存储系统,Redis是一个高性能的key-value数据库,其中,Key-value数据库是一种以键值对方式存储数据的一种数据库,类似Java(计算机编程语言)中的map(地图)。可以将整个key-value数据库理解为一个大的map,每个键都会对应一个唯一的值,由于key-value的键值对特性,被广泛应用键值对数据库中,例如Redis,且key-value数据库查询速度快、存放数据量大、支持高并发,非常适合通过主键进行查询,但不能进行复杂的条件查询。Redis存储系统将采集的测点数据缓存在服务器内存中,并且周期性的将更新的测点数据保存在服务器的本地硬盘中。使用Modbus-TCP协议可以直接使数据采集器同PLC设备实现毫秒级测点数据采集。
所述历史数据库,用于将SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,并按照CSV(Comma-Separated Values:逗号分隔值)格式进行存储。数据采集器从SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,而非高频测点的测点数据是针对秒级测点数据,在历史数据库中,历史数据库每隔一个小时生成一个CSV文件,将非高频测点的测点数据按照秒级频率写入到CSV文件中。采用CSV的格式对非高频测点的测点数据进行存储,即,CSV格式使用直观,CSV格式,可以在本机或者拷贝到任何电脑中使用,并可以在wps等表格软件进行数据分析,例如对数据进行趋势分析、对数据直接进行计算等,从而确保对CSV文件的数据快速分析。
所述数据分析单元:用于将实时数据库和历史数据库中的存在异常的高频测点的测点数据以及非高频测点的测点数据进行数据清理。示例性的,本发明实施例的数据分析单元采用pandas库进行开发,而pandas是基于python的一种数据分析工具,在python中引入pandas库,对异常的高频测点的测点数据以及非高频测点的测点数据进行数据清理,然后使用数字0填充空缺位置,并删除重复值。
本发明实施例中的管理系统以基于Deepin(Linux Deepin:深度操作系统)为例进行示例性说明,并不限于这一种操作系统。图1示出了根据本发明实施例的风电场功率管理系统结构图,如图1所示,本发明实施例所选硬件设备均采用国产化设备,其中,硬件设备包括数据采集器、应用服务器和监控PC机。数据采集器同时采集多台PLC(ProgrammableLogic Controller:可编程逻辑控制器)设备内部的数据信息,并且数据采集器也与多个客户端建立网络连接,进而PLC设备也能从硬件设备中得到风机的具体功率。示例性的,硬件设备中设置的数据采集器同时支持百台PLC数据采集,也与多个客户端建立连接,保证设备配置便捷性的同时,也保证数据采集快捷性。
本发明实施例中的管理系统基于Python语言开发,界面采用Django开发的Web(万维网)发布方式,即B/S结构(Browser/Server:浏览器/服务器”模式),管理系统功能实现的核心部分集中到服务器上,客户机上只需要安装一个浏览器就可以实现与Server(服务器)端的交互,主流的操作系统都支持浏览器使用,因此方便不同系统相互监控和嵌套。示例性的,SCADA系统可以将Web页面嵌入其HMI(Human Machine Interface:人机结构)内部,方便其它系统通过HMI连接SCADA系统,进而实现两个系统之间高效对接。
本发明实施例中的管理系统采用Deepin系统,且中控室的操作系统可以采用Deepin15.7的系统版本。如图1所示,中控室通过核心交换机与多个风机环网进行数据交互,即,多个风机环网将风机数据通过核心交换机发送到中控室的硬件设备中,Deepin系统通过数据采集器采集多个风机环网的风机数据,并对采集的风机数据进行存储。Deepin系统支持双机热备,示例性的,双机热备由两台应用服务器以及相应的热备软件结合组成,操作系统的应用程序安装在两台应用服务器的系统盘上,整个系统盘的数据通过两台应用服务器自带的磁盘阵列进行管理和备份,极大的保证了系统盘数据的安全性和保密性。两台应用服务器分别存储用户数据,一台作为主机,另一台作为备机,当主机出现故障时,备机主动替换主机工作,保证系统服务不间断。
图2示出了根据本发明实施例的对外发布测点的数据列表图,如图2所示,数据分析单元对风机数据进行数据合并,进而管理系统采用Modbus-TCP协议将合并后的数据对外发布,并将合并后的数据发送给第三方厂家,第三方厂家可以将合并后的数据进行规约格式转换后发送给调度部门。控制模块:用于比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机功率进行控制。
所述控制模块采用PID控制算法与鲁棒算法相结合的方式对实时数据可内部的高频测点的测点数据进行调解。所述控制模块包括对比单元、启停机控制单元、速度控制单元、单机分配单元和指令分配单元。图3示出了根据本发明实施例的风电场全场控制流程图,如图3所示,所述对比单元:用于将实时数据库中电网调度部门发送的有功目标值和风机高频实时的全场实际有功值进行比对,得到差值。
管理系统提供数据接收的接口,进而数据采集器接收当地电网调度部门从远方发送风电场的有功目标值,数据采集器再从风机侧采集高频实时的全场实际有功值,从而对比单元将有功目标值和实际有功值进行比对,得到差值。
得到需要参与调解的风机参数后,先对参与的风机进行启停机控制,所述启停机控制单元:用于对参与调解的风机进行启停机控制,当电网调度部门发送的有功目标值发生变化时,判断差值是否在实际并网容量的可调节范围内,若不是,则继续进行启停机控制,若是,将差值发送到PI控制器。
其中,实际并网容量:在当前风速下,所有需要参与有功控制的、并且已并网风机的有功功率之和。可调节范围:当前风速下参与有功控制的、并且已并网风机的理论可以达到的功率之和减去实际并网容量。
所述PI控制器:用于设置死区区间,若差值在死区区间范围内,则不会将有功目标值下传,使风机在本周期内功率保持。其中,由于风电场的全场有功目标值是不断变化的,并且管理系统通过数据采集器采集的是高频测点的有功功率,因此在差值变化特别小并且频繁的情况下,PI控制器中设置一个PI参数死区区间,如果差值在此区间范围内,则不执行,避免系统震荡。死区区间的设定值:根据现场的实际并网容量进行适当修正。
PI控制器在进行单机分配之前,将风场功率进行速度控制,所述速度控制单元:用于设置功率的最大上升区间和最大下降区间,进而限制单次调节目标值,其中,调节目标值为速度控制单元修正后的有功目标值。主要避免风电场功率变化过快,即防止单次循环调节幅度过大,避免对电网造成冲击。在PID控制算法中添加死区区间、最大上升区间和最大下降区间,能够有效地提高PID控制算法的鲁棒性。
在有功目标值变化速度相对稳定的状况下,实时实际有功值跟随的过程中,需要对风机进行等级划分。所述风机包括样板机和非样板机;
所述样板机包括1级样板机和2级样板机,其中,所述1级样板机:用于在现有容量不满足调节需求时,限定功率参数和统计信息;所述2级样板机:用于在任何时间都不参与功率调节。所述现有容量是指除去样板机之外所有已并网的风机实际有功功率之和,即,采集每台风机的在PLC设备中高频测点的实际有功值,求和后得到现有容量。
所述非样板机包括上升可控风机列表和下降可控风机列表,其中,所述上升可控风机列表:用于在单机分配单元中,若所述调节目标值为正,则设置优先参与增功风机列表。所述下降可控风机列表:用于在单机分配单元中,若所述调节目标值为负,则设置优先参与降低负荷风机列表。
图4示出了根据本发明实施例的单机分配单元流程结构图,如图4所示,所述单机分配单元:用于获取所述速度控制单元修正后的有功目标值,即调节目标值,并判断现有容量是否满足调节需求,若满足调节需求,则根据判断条件进行风机调节,若不满足调节需求,则优先控制1级样板机进行功率控制,如果1级样板机仍不能满足调节需求,则进行启停机控制。
获取速度控制单元修正后的调节目标值,先判断调节目标值的正负,然后判断是提升风机出力还是降低风机出力。当现有容量满足调节需求时,根据判断条件进行风机调节,其中,判断条件包括第一条件、第二条件、第三条件和第四条件;
当调节目标值为正时,提升风机出力,设置优先参与增加功率的风机列表,然后根据第一条件和第二条件对风机功率进行调节。
所述第一条件包括:风电场能够增加的功率风机台数*单机每次调节最小步长>调节目标值。在需要升高功率时,如果调节目标值不够所有风机都参与一次最小步长的调节。那就只将桨距角大(有功功率小)的风机放开,进行功率上调,达到调节目标值。将桨距角大的风机放开:PLC设备收到单台风机的有功目标值后,会在内部进行转换,转换后把值写入一个叫速限值的这个测点,转速限值收到指令后会调节风机的桨距角。
所述第二条件包括:风电场能够增加的功率风机台数*单机每次调节最小步长<调节目标值。在需要升高功率时,如果调节目标值满足所有风机都参与至少一次最小步长的调节。那就进行平均分配,使所有参与调节的风机都升一次功率。
当调节目标值为负时,降低风机出力,设置优先参与降低负荷的风机列表,然后根据第三条件和第四条件对风机功率进行调节。
所述第三条件包括:风电场能够限制的功率风机台数*单机每次调节最小步长>调节目标值。在需要降低功率时,如果调节目标值不够所有风机都参与一次最小步长的调节。那就只将桨距角小(有功功率大)的风机进行功率下调,达到调节目标值。
所述第四条件包括:风电场能够限制的功率风机台数*单机每次调节最小步长<调节目标值。在需要降低功率时,如果调节目标值满足所有风机都参与至少一次最小步长的调节。那就进行平均分配,使所有参与调节的风机都降一次功率。
所述单机每次调节最小步长是指风机每执行一次功率调节后功率变化范围的最小值。在可限制功率风机进行限电出力时,能够快速的对需要限电的风机进行功率调节,最大效率的减小功率调节造成的发电量损失,增加能源输出。
根据不同的判断条件,单机分配单元分配不同的调节指令。如图3所示,所述指令分配单元:用于将所述单机分配单元分配后的指令通过高频测点的有功写入点下发到每台参与调解的风机主控,风机执行,风机集群将反馈值反馈给管理系统,管理系统再根据当前变化后的有功目标值进行PI控制,形成闭环。虽然PID控制算法可以实现在有功目标值变化速度相对稳定的情况下实现实际有功值的跟随。但在加入鲁棒算法后,可以大大提高实际有功值的跟随效率和风机控制功率调解的速率。
本发明提出了一种风电场功率管理系统,该系统具备高可靠性,支持大容量数据存储,更加智能,最关键在于在满足电网控制精度和速率需求基础上,能够最大效率较少风电场由于限电造成发电量损失,减少能源浪费。
本发明还涉及一种上述风电场功率管理系统的风电场功率管理方法,包括,
从SCADA系统和PLC设备中进行测点数据采集;
将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理;
比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机的功率进行控制。
所述实时数据库存储从PLC设备中采集高频测点的测点数据;
所述历史数据库将SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,并按照CSV格式进行存储。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风电场功率管理系统,其特征在于,所述管理系统包括,
数据采集器:用于从SCADA系统和PLC设备中进行测点数据采集;
数据存储模块:用于将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理;
控制模块:用于比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机功率进行控制。
2.根据权利要求1所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述数据采集器包括高频测点单元和非高频测点单元;
所述高频测点单元:用于从PLC设备中进行毫秒级测点数据采集;
所述非高频测点单元:用于从SCADA系统中进行秒级测点数据采集。
3.根据权利要求2所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述数据存储模块包括实时数据库、历史数据库和数据分析单元;
所述实时数据库,用于存储从PLC设备中采集高频测点的测点数据;
所述历史数据库,用于将SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,并按照CSV格式进行存储;
所述数据分析单元:用于将实时数据库和历史数据库中的存在异常的高频测点的测点数据以及非高频测点的测点数据进行数据清理。
4.根据权利要求1所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述控制模块包括对比单元、启停机控制单元、速度控制单元、单机分配单元和指令分配单元;
所述对比单元:用于将实时数据库中电网调度部门发送的有功目标值和风机高频实时的全场实际有功值进行比对,得到差值;
所述启停机控制单元:用于对参与调解的风机进行启停机控制,当电网调度部门发送的有功目标值发生变化时,判断差值是否在实际并网容量的可调节范围内,若不是,则继续进行启停机控制,若是,将差值发送到PI控制器;
所述速度控制单元:用于设置功率的最大上升区间和最大下降区间,进而限制单次调节目标值,其中调节目标值为所述速度控制单元修正后的有功目标值;
所述单机分配单元:用于获取所述速度控制单元修正后的有功目标值,即调节目标值,并判断现有容量是否满足调节需求,若满足调节需求,则根据判断条件进行风机调节,若不满足调节需求,则优先控制1级样板机进行功率控制,如果1级样板机仍不能满足调节需求,则进行启停机控制,所述现有容量:除去样板机之外所有已并网的风机实际有功功率之和;
所述指令分配单元:用于将所述单机分配单元分配后的指令通过高频测点的有功写入点下发到每台参与调解的风机主控,风机执行,风机集群将反馈值反馈给管理系统,管理系统再根据当前变化后的有功目标值进行PI控制,形成闭环。
5.根据权利要求4所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述PI控制器:用于设置死区区间,若差值在死区区间范围内,则不会将有功目标值下传,使风机在本周期内功率保持。
6.根据权利要求4所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述判断条件包括第一条件、第二条件、第三条件和第四条件;
所述第一条件包括:风电场能够增加的功率风机台数*单机每次调节最小步长>调节目标值;
所述第二条件包括:风电场能够增加的功率风机台数*单机每次调节最小步长<调节目标值;
所述第三条件包括:风电场能够限制的功率风机台数*单机每次调节最小步长>调节目标值;
所述第四条件包括:风电场能够限制的功率风机台数*单机每次调节最小步长<调节目标值。
7.根据权利要求6所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述单机每次调节最小步长是指风机每执行一次功率调节后功率变化范围的最小值。
8.根据权利要求4所述的风电场功率管理系统,其特征在于,所述风机包括样板机和非样板机;
所述样板机包括1级样板机和2级样板机,其中,所述1级样板机:用于在现有容量不满足调节需求时,限定功率参数和统计信息;所述2级样板机:用于在任何时间都不参与功率调节;
所述非样板机包括上升可控风机列表和下降可控风机列表,其中,所述上升可控风机列表:用于在单机分配单元中,若所述调节目标值为正,则设置优先参与增功风机列表;所述下降可控风机列表:用于在单机分配单元中,若所述调节目标值为负,则设置优先参与降低负荷风机列表。
9.一种风电场功率管理方法,其特征在于,包括,
从SCADA系统和PLC设备中进行测点数据采集;
将采集的所述测点数据分别存储到实时数据库和历史数据库中,并对存储的测点数据进行数据处理;
比对所述实时数据库中存储的测点数据,根据比对结果对参与的每台风机的功率进行控制。
10.根据权利要求9所述的风电场功率管理方法,其特征在于,
所述实时数据库存储从PLC设备中采集高频测点的测点数据;
所述历史数据库将SCADA系统中采集非高频测点的测点数据,并按照CSV格式进行存储。
CN202010583467.9A 2020-06-23 2020-06-23 一种风电场功率管理系统及方法 Active CN113839461B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010583467.9A CN113839461B (zh) 2020-06-23 2020-06-23 一种风电场功率管理系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010583467.9A CN113839461B (zh) 2020-06-23 2020-06-23 一种风电场功率管理系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113839461A true CN113839461A (zh) 2021-12-24
CN113839461B CN113839461B (zh) 2024-08-02

Family

ID=78964163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010583467.9A Active CN113839461B (zh) 2020-06-23 2020-06-23 一种风电场功率管理系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113839461B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102518560A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 北京国电思达科技有限公司 一种风电场有功功率调节方法
CN103023041A (zh) * 2012-11-06 2013-04-03 中国电力科学研究院 一种智能风电场有功无功功率控制系统
WO2013174090A1 (zh) * 2012-05-22 2013-11-28 中国电力科学研究院 一种提高风电场发电效率的风电场有功功率控制方法
US20160169204A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 State Grid Corporation Of China Static testing and calibrating method for pid link of control system of wind turbine
CN105914796A (zh) * 2016-05-30 2016-08-31 都城绿色能源有限公司 一种风力发电场有功功率控制方法
CN105978041A (zh) * 2016-03-23 2016-09-28 三重型能源装备有限公司 一种配置标杆风机的风电场有功功率控制方法
CN106549418A (zh) * 2015-09-22 2017-03-29 北京国网普瑞特高压输电技术有限公司 一种风电场有功功率控制方法
CN107732984A (zh) * 2017-11-13 2018-02-23 国电联合动力技术有限公司 一种多机型风电机组混装风电场功率控制方法
CN107798462A (zh) * 2017-09-19 2018-03-13 科诺伟业风能设备(北京)有限公司 一种风电场风力发电机组运行异常监测与性能评估系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102518560A (zh) * 2011-12-30 2012-06-27 北京国电思达科技有限公司 一种风电场有功功率调节方法
WO2013174090A1 (zh) * 2012-05-22 2013-11-28 中国电力科学研究院 一种提高风电场发电效率的风电场有功功率控制方法
CN103023041A (zh) * 2012-11-06 2013-04-03 中国电力科学研究院 一种智能风电场有功无功功率控制系统
US20160169204A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 State Grid Corporation Of China Static testing and calibrating method for pid link of control system of wind turbine
CN106549418A (zh) * 2015-09-22 2017-03-29 北京国网普瑞特高压输电技术有限公司 一种风电场有功功率控制方法
CN105978041A (zh) * 2016-03-23 2016-09-28 三重型能源装备有限公司 一种配置标杆风机的风电场有功功率控制方法
CN105914796A (zh) * 2016-05-30 2016-08-31 都城绿色能源有限公司 一种风力发电场有功功率控制方法
CN107798462A (zh) * 2017-09-19 2018-03-13 科诺伟业风能设备(北京)有限公司 一种风电场风力发电机组运行异常监测与性能评估系统
CN107732984A (zh) * 2017-11-13 2018-02-23 国电联合动力技术有限公司 一种多机型风电机组混装风电场功率控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. MERABET等: "Logic Based Power Management System for Pitch Controlled Wind Turbine", IEEE, vol. 2013, no. 3 *
乔颖;鲁宗相;: "考虑电网约束的风电场自动有功控制", 电力系统自动化, vol. 33, no. 22 *
邬昌明;邵宜祥;芦健;: "风力发电机组大风下限功率运行控制方式分析", 工业控制计算机, no. 05 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113839461B (zh) 2024-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018205315A1 (zh) 一种新能源站参与一次调频的快速功率协调控制方法
CN201750218U (zh) 一种风电自动发电控制系统
CN113949075B (zh) 一种新能源网源协调调频、惯量支撑在线监测分析系统及方法
CN104810851B (zh) 火电机组agc方式下负荷调节速率动态调整的方法及装置
CN111461919A (zh) 一种风电场功率控制一体化监控系统
CN112821426A (zh) 一种火力发电厂负荷优化分配及agc快速响应系统及方法
CN113357083A (zh) 一种风力发电机组智能控制系统及方法
CN115483701A (zh) 基于配电自动化主站系统的有源配电网区域自治分层调控方法
CN114597963A (zh) 一种水电站开停机机组通过agc快速穿越振动区的方法
CN103855715A (zh) 风电场无功电压控制的方法及系统
CN114696370A (zh) 一种一次调频的风电集群控制系统、方法及装置
CN114844118A (zh) 一种适用于微电网的多类型设备功率协调控制方法及系统
CN111445141B (zh) 一种供热机组的负荷分配方法、系统和装置
CN113839461A (zh) 一种风电场功率管理系统及方法
CN211744058U (zh) 一种能量管理平台
CN114123237B (zh) 云边协同的火电及新能源调频、惯量在线监测系统及方法
CN204741287U (zh) 一种火电机组agc方式下负荷调节速率动态调整的装置
CN114397919A (zh) 一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统及方法
CN215267662U (zh) 一种火力发电厂负荷优化分配及agc快速响应系统
CN214069596U (zh) 多机型风机管理控制系统
CN112290676B (zh) 现场数据与云存储系统相结合的光伏电站控制系统
CN219266809U (zh) 一种厂级多源协调控制系统
CN221595537U (zh) 基于nt6000平台的网源协调系统
CN116436160B (zh) Agc性能指标在线监控系统及方法
CN116560838B (zh) 边缘计算终端设备、综合能源站、管理平台及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant