CN114243676A - 一种远程供电系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远程供电系统及其控制方法，远程供电系统应用于风力发电场或机组中，远程供电系统包括：中央监控系统、智能开关设备、电化学储能系统和通讯设备；电化学储能系统，与风力发电机组的低压配电系统输出侧电连接，并且通过通讯设备与所述风力发电机组主控制器、所述风力发电机组变流控制单元、所述中央监控系统组建实时通讯网络。中央监控系统，通过风电场内部网络与风电场中的多台风力发电机组通信连接，用于在主供电线路正常时控制电化学储能系统进行充电，以及在供电系统异常时，控制电化学储能系统放电，向目标风力发电机组最小用电系统供电。本发明可以实现在系统供电恢复前对目标风力发电机组执行预加热操作和/或除湿操作。

Description

一种远程供电系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种远程供电系统及其控制方法，属于风力发电技术领域。
背景技术
图1是常规风力发电机组的供电系统的电气原理拓扑。如图1所示，目前主流厂家的风力发电机组电控系统的供电系统主要由包括以下几部分：690V低压箱式变压器、400V配电变压器、不间断电源UPS、刀闸及其熔丝、接触器、微型断路器、DC24V开关电源。
上述常规供电系统主要考虑了集电线路异常断电情况下的短时供电，在保证设备安全停机的同时进行必要的数据录波。所以该供电系统所选用的UPS容量都比较小，续航时长在20-30分钟。所以，现有供电系统无法为风机内部必要用电设备提供长时间、稳定的工作电源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种远程供电系统及其控制方法，以解决现有供电系统在主供电线路电压恢复供电前，无法为风力发电机组内部必要用电设备提供长时间、稳定工作电源的技术问题。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种远程供电系统，应用于风电场中，所述远程供电系统包括：中央监控系统、电化学储能系统、智能开关设备和通讯设备；
所述电化学储能系统，通过所述智能开关设备与目标风力发电机组的低压配电系统的低压侧连接，并且通过所述通讯设备与目标风力发电机组的最小用电系统和所述中央监控系统通信连接；
所述智能开关设备，用于当检测到主供电线路异常时，闭合所述电化学储能系统与目标风力发电机组的最小用电系统之间的回路，并且断开目标风力发电机组的低压配电系统与目标风力发电机组的最小用电系统之间的回路；
所述中央监控系统，通过风电场内部通讯网络与所述风电场中的多台风力发电机组进行通讯，用于在主供电线路正常时控制所述电化学储能系统进行充电，以及在主供电线路异常断电时控制所述电化学储能系统进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电，并且控制目标风力发电机组在主供电线路恢复前，执行预加热操作和/或除湿操作。
其中较优地，所述电化学储能系统包括：储能变流器PCS、电池管理系统BMS和储能电池；
所述BMS的一端与所述储能电池的正极和负极连接，所述BMS的另一端与所述PCS的直流回路连接；
所述BMS包括：实时采集装置和实时通讯接口；所述实时采集装置包括：实时采样电路、电压传感器和温度传感器；
所述实时采样电路分别电连接所述电压传感器和所述温度传感器；
所述电压传感器和所述温度传感器均电连接所述储能电池；
所述实时采样电路通过所述电压传感器和所述温度传感器分别对所述储能电池的单体电压和单体温度和进行实时监测；
所述实时通讯接口通过工业总线与所述PCS的相应通讯接口连接，以建立所述BMS与所述PCS之间的实时通讯；
所述BMS通过所述工业总线将所述储能电池的单体电压和单体温度数据上传至所述PCS；
所述PCS根据所述储能电池的当前的单体电压动态调整充电电流和/或放电电流，避免所述储能电池出现过充或过放。
其中较优地，所述智能开关设备用于：如果当前主供电线路的交流电压的直流等效值超出故障阈值，则认定为电网电压异常，断开风力发电机组的最小用电系统与所述低压配电系统的物理线路连接，同时闭合所述电化学储能系统与风力发电机组的最小用电系统的物理线路连接。
其中较优地，所述中央监控系统，用于当检测到主供电线路异常时，对所述智能开关设备进行远程状态监控，在确保所述智能开关设备按要求完成切换动作的情况下，才对所述电化学储能系统下发启动指令。
其中较优地，所述中央监控系统，用于在电化学储能系统运行过程中参与所述PCS的功率闭环控制，其包括：根据所述最小用电系统运行功率和所述储能电池的SOC的变化，动态调整所述PCS对所述储能电池充电功率和/或放电功率的大小。
其中较优地，所述中央监控系统，用于在确保所述PCS输出电压满足负载运行需求的情况下，对目标风力发电机组的最小用电系统进行远程控制，确保所述最小用电系统中的各负载按计划执行预加热操作和/或除湿操作。
其中较优地，所述最小用电系统包括如下中的至少一个：加热器、除湿机、离心风机、水泵、塔筒照明设备、开关电源、风机主控制器、变流器控制单元、风机环控系统；所述中央监控系统作为主站，所述PCS、所述智能开关设备、所述BMS、所述风机主控制器、所述变流器控制单元作为一级子站，所述智能开关设备、风机环控系统作为二级子站；所述主站、所述一级子站和所述二级子站之间通过工业业总线及其相应协议实现实时通讯和远程控制。
其中较优地，所述储能电池的电池容量配置，与不同型号的风力发电机组的最小用电系统的运行需求相匹配。
一种远程供电系统的控制方法，所述控制方法基于第一方面所述的远程供电系统，所述控制方法包括：
智能开关设备检测主供电线路是否异常；
当检测到主供电线路正常时，中央监控系统控制电化学储能系统进行充电；
当检测到主供电线路异常时，中央监控系统控制电化学储能系统进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电，并且控制目标风力发电机组在主供电线路恢复前，执行预加热操作和/或除湿操作。
本发明上述技术方案具有以下技术效果：
1、本发明实施例通过引入电化学储能系统，解决了在系统供电中断的情况下，风力发电机组的最小用电系统的供电和运行问题。
2、本发明实施例通过智能开关设备将电化学储能系统接入风力发电机组的低压配电系统的低压侧(交流380V)，而且智能开关设备具备供电异常检测和线路自动切换功能，能够实现主线路供电停止情况下远程供电系统的自动切入。
3、本发明实施例按照控制系统架构组建通讯网络，实现电化学储能系统、风力发电机组内风机主控制器和变流器控制单元、中央监控系统、智能开关设备之间的实时通讯。
4、本发明实施例的中央监控系统，可以在主供电线路电压正常情况下，控制电化学储能系统对储能电池进行充电；在系统供电异常断电时，控制电化学储能系统对储能电池进行放电，向相应风力发电机组的最小用电系统提供稳定的工作电压。从而实现在主供电线路恢复前，有计划地远程控制相应风力发电机组执行预加热操作和/或除湿指令的目的，大大缩短了停机时长、减少了发电量损失。
5、本发明实施例受益于储能电池系统的容量大、充放电功率可控的特点，能够实现对相应风电机组最小用电系统的长时间远程供电控制，解决风电场线路恢复供电前的风电机组预加热、除湿的问题。
附图说明
图1是常规风力发电机组供电系统的电气系统拓扑图；
图2是本发明实施例的远程供电系统在风力发电机组中的整体电气系统拓扑；
图3是本发明实施例的远程供电系统的具体电气原理拓扑图；
图4是本发明实施例的控制系统架构；
图5是本发明实施例的集中式远程供电系统的控制系统架构图；
图6是本发明实施例的分布式远程供电系统的控制系统架构图；
图7是本发明实施例的一种远程供电系统的控制方法的流程图；
图8是本发明实施例的另一种远程供电系统的控制方法的流程图；
图9是本发明实施例的电化学储能系统的系统拓扑图；
图10是本发明实施例的一种双闭环功率控制模型对应的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
<第一实施例>
以一种远程供电系统在风力发电场中的应用为例进行说明，远程供电系统包括：中央监控系统、电化学储能系统、智能开关设备和通讯系统。
图2是本发明实施例的远程供电系统在风力发电机组中的整体电气系统拓扑；图3是本发明实施例的远程供电系统的具体电气原理拓扑图；图4是本发明实施例的控制系统架构。如图2、图3和图4所示，该远程供电系统应用于风电场中，远程供电系统包括：中央监控系统、电化学储能系统、智能开关设备和通讯设备。
电化学储能系统，通过智能开关设备与目标风力发电机组的低压配电系统的低压侧(交流380V)连接，并且通过通讯设备与目标风力发电机组的最小用电系统和中央监控系统通信连接。
智能开关设备，用于当检测到主供电线路异常时，闭合电化学储能系统与目标风力发电机组的最小用电系统之间的回路，并且断开目标风力发电机组的低压配电系统与目标风力发电机组的最小用电系统之间的回路。
中央监控系统，通过风电场内部通讯网络与风电场中的一台或者多台风力发电机组进行通讯，用于在主供电线路正常时控制电化学储能系统进行充电，以及在主供电线路异常断电时控制电化学储能系统进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电，并且控制目标风力发电机组在主供电线路恢复前，执行预加热操作和/或除湿操作。
本实施例以由加热器、除湿装置、离心风机组、水泵、塔筒照明设备、开关电源组成的风力发电机组环境控制系统(简称环控系统)为例。每次主供电线路停电后，为了规避环境湿度过大或极度低温导致的线路和设备运行风险，在启动风力发电机组之前需要运行环境控制系统，可以对电气设备进行最少4小时、最多10小时的预加热、除湿。
具体地，电化学储能系统可以包括：储能变流器(PCS)、负载供电开关(例如相应风力发电机组380V供电开关)、电池管理系统(BMS)和储能电池。电化学储能系统通过智能开关设备与目标风力发电机组的低压配电系统的低压侧(交流400V)连接，并且通过通讯设备与目标风力发电机组的最小用电系统和中央监控系统通信连接。
风力发电机组最小用电系统包括如下中的任意一个或多个：加热器、除湿装置、离心风机组、水泵、塔筒照明设备、开关电源、风机主控制器、变流器控制单元。
上述远程供电系统采用电化学储能系统作为风力发电机组最小用电系统的备用供电系统电源，其具有存储电量大、输出功率可控且精度高、使用寿命长的特点。电化学储能系统可以包括：储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)和储能电池本身。
电化学储能系统通过智能开关设备接入风电机组内的低压配电系统(380V交流电)。
智能开关设备具备主供电线路电压检测功能，其能够实时检测主主供电线路电压的瞬时值，再利用其控制核心(DSP)经过指定的数学计算即可得出当前交流电压的直流等效值。将此当前交流电压的直流等效值与相应判断阈值进行比较即可判断当前主供电线路电压是否正常。并且根据判断结果自动执行主供电线路和远程供电线路的切换，并将当前开关切换状态反馈至中央监控系统。
智能开关设备具备供电系统状态监测和自动切换功能。如当前交流电压的直流等效值超出故障阈值，则确定为电网电压异常。智能开关设备断开风力发电机组最小用电系统与低压配电系统的物理线路连接，同时闭合电化学储能系统与风力发电机组最小用电系统的物理线路连接。反之则闭合风力发电机组最小用电系统与低压配电系统的物理线路连接，同时断开电化学储能系统与风力发电机组最小用电系统的物理线路连接。
在一些实施例中，智能开关设备具有电网电压跌落检测装置，该装置包括DSP控制核心和AD采样电路。AD采样电路用于对主供电线路的三相电压进行实时采样、处理并将相应电压数据传给智能开关设备的控制核心(DSP)。智能开关设备的控制核心(DSP)利用锁相环(PLL)技术根据实时采样值计算得出采样电压的频率(f)和相位(ω)。再利用坐标变换技术，将三相静止坐标系下的a、b、c三相电压变换为两相旋转坐标系下的ud、uq直流分量，具体变换公式如下：
Figure BDA0003329786750000061
其中sinωt和cosωt是变换前ua同相位的正、余弦信号。那么对称的三相交流电压可以表示为：
Figure BDA0003329786750000071
即：
Figure BDA0003329786750000072
经过上述坐标变换可以计算得出三相电压(a、b、c)在两相旋转(dq)坐标系下对应的直流分量值。当三相电压发生跌落时，根据ud值的变化即可准确、快速的判断当前主供电线路三相电压的跌落或恢复情况，并且根据判断结果自动执行主供电线路和其他供电线路的切换，同时将当前开关状态反馈至中央监控系统。
如图9所示，在一些实施例中，电化学储能系统可以包括：储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)和储能电池。
在主回路方面，BMS作为储能电池的核心控制装置，一端通过主回路91与储能电池的正极、负极连接，另一端通过主回路91与储能变流器PCS的直流回路连接。
在二次回路方面，电池管理系统(BMS)包括：实时采集装置和实时通讯接口；实时采集装置包括：实时采样电路、电压传感器和温度传感器；该实时采样电路通过二次线路92分别与电压传感器和温度传感器电连接，该电压传感器和温度传感器通过二次线路92分别与储能电池电连接。
实时采集电路通过电压传感器和温度传感器，对储能电池单体的温度和单体电压进行实时监测。
实时通讯接口通过工业总线93(其作为通讯线)与储能变流器(PCS)相应通讯接口连接，建立电池管理系统(BMS)与储能变流器(PCS)之间的实时通讯。
电池管理系统(BMS)通过工业总线93通讯将储能电池单体的电压和温度数据上传至储能变流器(PCS)。
储能变流器(PCS)根据当前电池电压动态调整充电电流、放电电流，避免出现电池过充、过放的情况。
在另一些实施例中，电化学储能系统可以包括储能变流器(PCS)和电池管理系统(BMS)、储能电池、风力发电机组交流380V供电开关。储能变流器(PCS)可进行直流电与交流电的能量转换。一方面，系统供电正常的情况下，用于实现对电池系统的充电控制，确保供电中断情况下，电池储备电量满足最小用电系统的必要工作需求；另一方面，系统供电异常的情况下，用于实现对电池系统的放电控制，在系统供电中断情况下，为相应风力发电机组最小用力按系统持续提供稳定的工作电压；电化学储能系统还可以通过风力发电机交流380V供电开关单独控制指定风力发电机组最小用电系统供电线路的分断。
电池管理系统(BMS)配备了主回路开关、模拟量采样电路和通讯接口可实现充放电回路分断控制、电池本体状态数据(例如温度、电压、电流等)的实时采样和监测并通过总线通讯技术将电池本体状态数据(例如温度、电压、电流等)上传至储能变流器(PCS)和中央监控系统。
中央监控系统，集成了系统电池能量管理(EMS)和自动控制两方面的功能。
电池能量管理方面，中央监控系统根据电池管理系统(BMS)上传的电池电压、温度、电流数据动态调整储能变流器(PCS)的充放电电流指令，确保电化学储能系统的运行安全，防止过充、过放情况的发生。
自动控制方面，当检测到供电线系统常时，通过中央监控系统可以实现对智能开关设备的远程状态监控，在确保开关状态准确无误的情况下，可实现对储能电池系统的远程监控、快速恢复风机最小供电系统的供电；另外，中央监控系统具有输出电压检测及预警功能，以风力发电机组最小用电系统为例：当储能变流器(PCS)输出电压波动范围不超过标称电压的±10％的情况下，中央监控系统才向储能变流器(PCS)下发闭合相应风力发电机组380V供电开关的指令，相应供电开关执行相应闭合动作。
该中央监控系统具备可用于对目标风力发电机组最小用电系统的远程启、停控制和运行数据实时检测，确保各项负载能够按计划运行和停止。例如根据风力发电机组主控制器反馈的当前温度和湿度数据，向目标风力发电机组的风机的主控制器和变流器控制单元下发运行和停止预加热、除湿设备指令。
在本实施例中，根据负额定功率的不同，供电系统的储能电池设备可采用不同的电池容量配置，以匹配不同型号风力发电机组最小用电系统的运行需求。具体地，考虑到一般电化学储能系统电量转换效率一般为90％，所以原则上远程供电系统电池匹配容量要求如下：
常规地区(年最低气温不低于-30℃或最大湿度不大于60％)，电池匹配容量不小于负载额定功率运行4小时所需电量的120％；
极寒或高湿地区(年最低气温低于-30℃或最大湿度大于60％)，电池匹配容量不小于负载额定功率运行10小时所需电量的120％。
图10是本发明实施例的一种双闭环功率控制模型对应的控制框图。中央监控系统，用于在电化学储能系统运行过程中参与储能变流器(PCS)的功率闭环控制，即根据最小用电系统运行功率和储能电池荷电状态(SOC)的变化，动态调整储能变流器(PCS)对储能电池充、放电功率的大小。确保用电设备工作电源稳定和储能电池的充、放电安全。以下进行更加详细的描述，如图10所示，中央监控系统较佳地采用一种双闭环功率控制模型，实现对充放电功率的快速和精准控制。
首先是功率闭环控制，中央监控系统中的能量管理系统(EMS)根据电池管理系统(BMS)反馈的储能电池荷电状态(SOC)数据(当前电池剩余电量)动态调整给储能变流器(PCS)下发的充、放电功率指令Pref(定义：－为充电，+为放电)。
储能变流器(PCS)根据电压和电流的实时采样值计算出当前实际充、放电功率P(定义：－为充电，+为放电)作为充、放电功率反馈值，二者(即P和Pref)作差得到当前功率偏差(△P)，再根据公式△P＝udid+uqiq计算得出有功电流偏差(△id)作为电流闭环控制的输入。
其次是电流闭环控制，以当前充、放电电流(id)作为反馈、基准值，并根据公式iref＝id+△id计算得出电流参考值(iref)即当前所需充、放电功率指令Pref对应的电流值，最终实现对充电功率、放电功率的快速精准控制。
在进一步的实施例中，中央监控系统，还用于当检测到主供电线路异常时，对该智能开关设备进行远程状态监控，在确保该智能开关设备按要求完成切换动作的情况下，才对该电化学储能系统下发启动指令。具体工作原理和工作过程如下：
中央监控系统，可以用于当检测到供电线系统异常时，通过总线通讯技术向智能开关设备的控制核心(DSP)下发数字指令(1或0)。
该智能开关设备的控制核心(DSP)收到数字指令后，通过相应管脚输出相应模拟量信号(DC0V或DC24V)、驱动相关电气设备，实现开关动作，同时开关成功动作、线路成功切换后，开关设备内部节点状态会同步发生变化，并通过外部电气回路将该节点状态信号反馈给该智能开关设备的控制核心(DSP)。
该智能开关设备的控制核心(DSP)收到相应节点信号后，修改相应状态数据，并通过总线通讯将包含该数据的报文上传至该中央监控系统，最终实现对该智能开关设备的远程监控。
<第二实施例>
第二实施例公开了一种远程供电系统，其控制系统如图4所示，远程供电系统的控制系统包括：中央监控系统、储能变流器(PCS)、智能开关设备、电池管理系统(BMS)、风机主控制器、风力发电机组变流器控制单元、风力发电机组环境控制系统。其采用多层级主、从分布式架构设计理念，中央监控系统作为主站，储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、风机主控制器、变流器控制单元作为1级子站、风机环控系统作为2级子站。各控制节点之间通过同业总线及其相应协议实现实时通讯和远程控制。中央监控系统作为通讯主站，一方面可以利用风电场现有光纤通讯网络实现与各风力发电机组内部风机主控制器、变流器控制单元、智能开关设备的远程通讯，另一方面可以利用以太网或RS485总线实现与储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)的本地通讯。
<第三实施例>
本发明实施例基于电化学储能系统和风机电控系统设计了一种远程可控的供电系统。该系统能够实现对风电机组电控系统的远程供电，解决风电场线路恢复供电前的风电机组预加热、除湿的问题。本发明实施例的远程供电系统是使用电化学储能系统作为风电机组最小用电系统的备用供电装置。一方面，根据负载特性不同，一种供电系统的电池设备可采用不同的电池容量配置，以实现目标的负载运行需求；另一方面，该远程供电系统可以作为发电场站配套子系统、进行集中式安装。也可以作为风力发电机组的配套设备、进行分布式安装。其工作原理完全相同，仅电气系统拓扑和控制系统拓扑略有不同，分别如图5和图6所示。
<第四实施例>
图7是本发明实施例的一种远程供电系统的控制方法的流程图。如图7所示，该控制方法基于第一实施例的远程供电系统，其包括如下步骤：
S110、智能开关设备检测主供电线路是否异常；
S120、当检测到主供电线路正常时，中央监控系统控制电化学储能系统进行充电；
S130、当检测到主供电线路异常时，中央监控系统控制电化学储能系统进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电，并且控制目标风力发电机组在主供电线路恢复前，执行预加热操作和/或除湿操作。
图8是本发明实施例的另一种远程供电系统的控制方法的流程图。其基于上述远程供电系统，如图8所示，以风力发电系统最小用电系统为负载为例，该控制方法包括如下步骤：
S1、智能开关设备实时检测并判断主供电线路电压是否异常；
S2、在判断结果显示主供电线路电压正常的情况下，如果储能电池剩余电量(SOC)高于标称容量的95％，中央监控系统通过通讯总线向储能变流器(PCS)下发待机指令。反之，向储能变流器(PCS)下发充电指令。充电功率设定为最小用电系统的额定运行功率。
在判断结果显示主供电线路电压异常的情况下，智能开关设备自动切换至电化学储能系统供电线路；
S3、中央监控系统获取电池管理系统(BMS)反馈的当前储能电池剩余电量(SOC)，判断储能电池剩余电量(SOC)是否大于电量预设值(例如标称容量的80％)；
本实施例中是以标称容量的80％作为电量预设值的示例，但是也可以是预先设定为其他值，例如标称容量的75％或者85％，应根据应用环境进行设定。
S4、如果储能电池剩余电量(SOC)低于标称容量的80％，则中央监控系统通过通讯总线向储能变流器(PCS)下发待机指令并输出储能电池电量低警告。反之，如果储能电池剩余电量(SOC)大于标称容量的80％，则中央监控系统通过通讯总线向储能变流器(PCS)下发放电指令，此时放电功率为0；
S5、中央监控系统具有输出电压检测及预警功能，中央监控系统实时检测储能变流器(PCS)反馈的输出电压确认其电压波动范围是否超出电压预设值(例如标称电压的±10％)；
本实施例中是以标称电压的±10％作为电压预设值的示例，但是也可以是预先设定为其他值，例如标称电压的±8％或12％等，应根据应用环境进行设定。
S6、如果储能变流器(PCS)输出电压波动范围超出标称电压的±10％，中央监控系统收回向储能变流器(PCS)下发的放电指令，并输出储能系统输出电压异常警告。相反，如果储能变流器(PCS)输出电压波动范围为超出标称电压的±10％，中央监控系统向储能变流器(PCS)下发相应风力发电机组380V供电开关闭合指令；
S7、中央监控系统实时监测与相应风力发电机组内主控制器和变流器控制单元的通讯数据、确认通讯建立后，通过通讯总线向储能变流器(PCS)下发放电功率指令，此时放电功率为对应风力发电机组最小用电系统的额定运行功率；
S8、中央监控系统向相应风力发电机组中的风机主控制器和变流器控制单元下发远程预加热指令和/或除湿指令，控制风机环控系统启动并运行预加热指令和/或除湿设备；
S9、中央监控系统根据相应风力发电机组主控制器和变流器控制单元反馈的温度和湿度数据，判断该机组是否满足启机、运行条件，如果满足启机、运行条件，中央监控系统向目标风力发电机组中的风机主控制器和变流器控制单元下发停止远程预加热的指令和/或停止除湿的指令，并下发远程启机和运行指令。
上述技术方案的优点包括：
本发明实施例通过智能开关设备接入风力发电机组的低压配电系统的低压侧，实现供电异常检测和线路自动切换功能。本发明实施例按照控制系统架构组建通讯网络，实现所述电化学储能系统、所述风力发电机组内相关控制节点、所述中央监控系统之间的实时通讯；中央监控系统可以在系统供电正常时控制电化学储能系统对储能电池进行充电；在系统供电异常断电时控制电化学储能系统对储能电池进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电。从而实现在系统供电恢复前，预防性地对目标风力发电机组执行预加热操作和/或除湿操作。
上面对本发明所提供的基于情绪监测的认知障碍人机交互方法及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种远程供电系统，应用于风电场中，其特征在于，所述远程供电系统包括：中央监控系统、电化学储能系统、智能开关设备和通讯设备；
所述电化学储能系统，通过所述智能开关设备与目标风力发电机组的低压配电系统的低压侧连接，并且通过所述通讯设备与目标风力发电机组的最小用电系统和所述中央监控系统通信连接；
所述智能开关设备，用于当检测到主供电线路异常时，闭合所述电化学储能系统与目标风力发电机组的最小用电系统之间的回路，并且断开目标风力发电机组的低压配电系统与目标风力发电机组的最小用电系统之间的回路；
所述中央监控系统，通过风电场内部通讯网络与所述风电场中的多台风力发电机组进行通讯，用于在主供电线路正常时控制所述电化学储能系统进行充电，以及在主供电线路异常断电时控制所述电化学储能系统进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电，并且控制目标风力发电机组在主供电线路恢复前，执行预加热操作和/或除湿操作。
2.根据权利要求1所述的远程供电系统，其特征在于，所述电化学储能系统包括：储能变流器PCS、电池管理系统BMS和储能电池；
所述BMS的一端与所述储能电池的正极和负极连接，所述BMS的另一端与所述PCS的直流回路连接；
所述BMS包括：实时采集装置和实时通讯接口；所述实时采集装置包括：实时采样电路、电压传感器和温度传感器；
所述实时采样电路通过所述电压传感器和所述温度传感器分别对所述储能电池的单体电压和单体温度和进行实时监测；
所述实时通讯接口通过工业总线与所述PCS的相应通讯接口连接，以建立所述BMS与所述PCS之间的实时通讯；
所述BMS通过所述工业总线将所述储能电池的单体电压和单体温度数据上传至所述PCS；
所述PCS根据所述储能电池的当前的单体电压动态调整充电电流和/或放电电流，避免所述储能电池出现过充或过放。
3.根据权利要求1所述的远程供电系统，其特征在于，所述智能开关设备用于：如果当前主供电线路的交流电压的直流等效值超出故障阈值，则确定电网电压异常，断开风力发电机组的最小用电系统与所述低压配电系统的物理线路连接，同时闭合所述电化学储能系统与风力发电机组的最小用电系统的物理线路连接。
4.根据权利要求2所述的远程供电系统控制系统，其特征在于，所述中央监控系统，用于在所述电化学储能系统的运行过程中，对所述PCS执行功率闭环控制，其包括：根据所述最小用电系统的运行功率和所述储能电池的荷电状态SOC，动态调整所述PCS对所述储能电池的充电功率和/或放电功率。
5.根据权利要求2所述的远程供电系统控制系统，其特征在于，所述中央监控系统，用于当检测到主供电线路异常时，对所述智能开关设备进行远程状态监控，在确保所述智能开关设备按要求完成切换动作的情况下，才对所述电化学储能系统下发启动指令。
6.根据权利要求2所述的远程供电系统控制系统，其特征在于，所述中央监控系统，用于在确保所述储能变流器PCS输出电压满足负载运行需求的情况下，对目标风力发电机组的最小用电系统进行远程控制，确保所述最小用电系统中的各负载按计划执行预加热操作和/或除湿操作。
7.根据权利要求2所述的远程供电系统，其特征在于，所述最小用电系统包括如下中的至少一个：加热器、除湿机、离心风机、水泵、塔筒照明设备、开关电源、风机主控制器、变流器控制单元、风机环控系统。
8.根据权利要求7所述的远程供电系统，其特征在于，所述中央监控系统作为主站，所述PCS、所述BMS、所述风机主控制器、所述变流器控制单元作为一级子站，所述风机环控系统和所述智能开关设备作为二级子站；所述主站、所述一级子站和所述二级子站之间通过总线通讯及其相应协议实现实时通讯和远程控制。
9.根据权利要求1所述的远程供电系统，其特征在于，所述储能电池的电池容量配置，与不同型号的风力发电机组的最小用电系统的运行需求相匹配。
10.一种远程供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于权利要求1-9中任一项所述的远程供电系统，所述控制方法包括：
智能开关设备检测主供电线路是否异常；
当检测到主供电线路正常时，中央监控系统控制电化学储能系统进行充电；
当检测到主供电线路异常时，中央监控系统控制电化学储能系统进行放电，向目标风力发电机组的最小用电系统进行供电，并且控制目标风力发电机组在主供电线路恢复前，执行预加热操作和/或除湿操作。
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