CN116066294A - 一种风电场综合功率控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电场综合功率控制系统，其包括，风电机组，包括塔架、机舱和叶片，机舱设置于塔架顶部，叶片转动安装于机舱一侧；监测组件，用于监测风电机组的实际输出功率；调度组件，包括中央控制器和风机控制模块，中央控制器用于接收监测组件的输出功率信号和电网后台的输出功率指令，并产生功率变化信号传输给风机控制模块，风机控制模块调节风电机组输出功率。本系统通过监测风电机组实际输出功率和电网后台的输出功率指令，利用调度组件产生输出功率变化率信号从而调节风电机组输出功率以满足电网调度要求。

Description

一种风电场综合功率控制系统
技术领域
本发明涉及风力发电控制技术领域，特别是一种风电场综合功率控制系统。
背景技术
风电作为一种可再生清洁能源受到世界各国的广泛重视，近年来我国风力发电产业也发展迅速。但是，由于自然风速的间歇性和随机性，风电场并网时功率波动性较强，对电网稳定性的影响也日益明显。为此，风电场接入标准中明确要求风电场应具备有功功率调节能力，能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。这就要求风电场内各风电机组具有有功功率调节能力，能够良好响应风电场功率控制系统分配的功率指令。同时，对风电场功率控制系统来说，合理优化地将电网调度指令分配给场内各风电机组，也是提高风电场功率响应能力的必要保证。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风电场综合功率控制系统包括，风电机组，包括塔架、机舱和叶片，机舱设置于塔架顶部，叶片转动安装于机舱一侧；功率传感器，用于监测风电机组的实际输出功率；调度组件，包括中央控制器和风机控制模块，中央控制器用于接收监测组件的输出功率信号和电网后台的输出功率指令，并产生功率变化信号传输给风机控制模块，风机控制模块调节风电机组参数以适配输出功率。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述功率传感器安装于风电机组升压站的出口。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述中央控制器通过通讯链路和电网后台建立通讯。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述机舱顶部一侧设置有安装台，安装台内设置有风速风向标，风速风向标底部设置有插入块，插入块侧壁开设有卡接槽。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述安装台中部开设有安装腔，安装腔底部设置有升降限位件，安装腔侧壁设置有转动卡接件，转动卡接件位于升降限位件上方并与升降限位件相抵接。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述升降限位件包括压板、升降座和铰接轴，压板位于升降座上方，压板底部设置有连接弹簧与升降座相连接，压板和升降座之间转动设置有铰接轴。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述压板侧壁开设有第一铰接槽，升降座内壁开设有第二铰接槽，铰接轴两端分别位于第一铰接槽和第二铰接槽内，铰接轴中部设置有转轴。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述转动卡接件包括固定盘和转动盘，固定盘固定设置于安装台内，转动盘转动设置于安装台内，且转动盘位于固定盘上方，固定盘顶部设置对称设置有第一磁块，两组第一磁块磁性相异，转动盘底部对称设置有第二磁块，两组第二磁块磁性相异，第二磁块位于两组第一磁块之间。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述转动盘内部设置有弧形块，弧形块上活动设置有卡接块，安装腔侧壁开设有位移槽，卡接块位于位移槽内。
作为本发明所述风电场综合功率控制系统的一种优选方案，其中：所述转动盘外侧设置有抵接杆，所述升降座顶部设置有升降杆，升降杆上开设有让位槽，所述抵接杆与升降杆相抵接，且让位槽允许抵接杆通过。
本发明有益效果为：本系统通过监测风电机组实际输出功率和电网后台的输出功率指令，利用调度组件产生输出功率变化率信号从而调节风电机组输出功率以满足电网调度要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明风电机组结构示意图。
图3为本发明安装台内部结构示意图。
图4为本发明风速风向标结构示意图。
图5为本发明安装台爆炸结构示意图。
图6为本发明风速风向标固定状态结构示意图。
图7为图6中A的放大结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种风电场综合功率控制系统，其包括风电机组100、功率传感器200和调度组件300，风电机组100由多组风机组成，功率传感器200用于监测风机的实际输出功率并传输给调度组件300，调度组件300用于根据电网需要改变风机的输出功率，风电机组100，包括塔架101、机舱102和叶片103，机舱102设置于塔架101顶部，叶片103转动安装于机舱102一侧；功率传感器200，用于监测风电机组100的实际输出功率；调度组件300，包括中央控制器301和风机控制模块302，中央控制器301用于接收功率传感器200的输出功率信号和电网后台的输出功率指令，并产生功率变化信号传输给风机控制模块302，风机控制模块302调节风电机组运行参数以适配输出功率。
功率传感器200监测风电机组100的输出功率并传输给中央控制器301，中央控制器301同时接收电网后台的输出功率指令，根据输出功率指令和监测的实际输出功率比较产生输出功率变化率信号，中央控制器301再将输出功率变化率信号传输给风机控制模块302，风机控制模块302改变风电机组100运行参数从而调节风电机组100输出以适配电网后台的输出功率指令，风电机组100发电机的输出功率是发电机转速和发电机转矩的函数，当风电机组100实际输出功率在额定功率以下，风机控制模块302调节发电机转矩以调节输出功率，当风电机组100实际输出功率在额定功率以上，风机控制模块302调节发电机转速以调节输出功率。
进一步的，中央控制器301通过通讯链路和电网后台建立通讯，通讯链路可为Internet或者GSM/CDMA。
本系统通过监测风电机组100实际输出功率和电网后台的输出功率指令，利用调度组件300产生输出功率变化率信号从而调节风电机组100输出功率以满足电网调度要求。
实施例2
参照图1至图7，为本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：机舱102顶部一侧设置有安装台104，安装台104内设置有风速风向标105，风速风向标105用于测定风速风向，从而调节风电机组100叶片103方向，最大化风能捕获，提高风电机组100发电效率。
风速风向标105底部设置有插入块105a，插入块105a侧壁开设有卡接槽105b。安装台104中部开设有安装腔104a，安装腔104a底部设置有升降限位件104b，安装腔104a侧壁设置有转动卡接件104c，转动卡接件104c位于升降限位件104b上方并与升降限位件104b相抵接。
安装时，将风速风向标105的插入块105a插入安装腔104a内，插入块105a与安装腔104a底部的升降限位件104b相抵接，下压升降限位件104b，升降限位件104b下移使得其与转动卡接件104c的抵接状态消失，转动卡接件104c发生转动，使得转动卡接件104c进入插入块105a所设接槽105b内，从而实现对风速风向标105的快速安装固定。
进一步的，升降限位件104b包括压板104b-1、升降座104b-2和铰接轴104b-3，压板104b-1位于升降座104b-2上方，压板104b-1底部设置有连接弹簧104b-11与升降座104b-2相连接，压板104b-1和升降座104b-2之间转动设置有铰接轴104b-3。压板104b-1侧壁开设有第一铰接槽104b-2，升降座104b-2内壁开设有第二铰接槽104b-21，铰接轴104b-3两端分别位于第一铰接槽104b-2和第二铰接槽104b-21内，铰接轴104b-3中部设置有转轴，第一铰接槽104b-2和第二铰接槽104b-21留有余量以供铰接轴104b-3转动过程中的内移。
正常状态下，在连接弹簧104b-11的支撑作用下，压板104b-1和升降座104b-2保持最远距离，铰接轴104b-3倾斜向下，当压板104b-1收到风速风向标105的压力，压板104b-1下移，同时使得铰接轴104b-3围绕其中部的转轴发生转，铰接轴104b-3与压板104b-1一端的铰接点下移，铰接轴104b-3与升降座104b-2一端的铰接点上移，从而使得连接弹簧104b-11发生压缩，压板104b-1下移的同时使得升降座104b-2上移。
进一步的，转动卡接件104c包括固定盘104c-1和转动盘104c-2，固定盘固定设置于安装台104内，转动盘104c-2转动设置于安装台104内，且转动盘104c-2位于固定盘104c-1上方，固定盘104c-1顶部设置对称设置有第一磁块104c-11，两组第一磁块104c-2磁性相异，转动盘104c-2底部对称设置有第二磁块104c-21，两组第二磁块104c-21磁性相异，第二磁块104c-21位于两组第一磁块104c-11之间。
第一磁块104c-11和第二磁块104c-21交替间隔设置，组成磁性异-同-异-同的排列，当转动盘104c-2转动至转动盘104c-2底部的第二磁块104c-21与固定盘104c-1顶部与第二磁块104c-21磁性相同的第一磁块104c-21相靠近时，第一磁块104c-21和第二磁块104c-21之间产生排斥力，转动盘104c-2产生转动，使得第二磁块104c-21向与其磁性相异的第一磁块104c-21相靠近。
进一步的，转动盘104c-2内部设置有弧形块104c-22，弧形块104c-22上活动设置有卡接块104c-23，弧形块104c-22上设置有滑槽，卡接块104c-23上设置有滑块，滑块位于滑槽内且二者相卡接无法脱离，安装腔104a侧壁开设有位移槽104a-1，卡接块104c-23位于位移槽104a-1内。转动盘104c-2外侧设置有抵接杆104c-24，升降座104b-2顶部设置有升降杆104b-22，升降杆104b-22上开设有让位槽104b-23，抵接杆104c-24与升降杆104b-22相抵接，且让位槽104b-23允许抵接杆104c-24通过。
当转动盘104c-2发生转动时，卡接块104c-23在位移槽104a-1的作用下无法跟随转动盘104c-2转动，随着转动盘104c-2的转动，卡接块104c-23沿着弧形块104c-22的弧面发生径向位移，推动卡接块104c-23自位移槽104a-1伸出
初始状态下，升降限位件104b处于非压缩状态，压板104b-1和升降座104b-2保持最远距离，铰接轴104b-3倾斜向下，压板104b-1自安装腔104a底部伸出，转动盘104c-2的第二磁块104c-21靠近固定盘104c-1与第二磁块104c-21磁性相同的第一磁块104c-21，转动盘104c-2外侧的抵接杆104c-24与升降座104b-2顶部的升降杆104b-22相抵接，限制转动盘104c-2的磁块斥力下的转动，升降杆104b-22上开设的让位槽104b-23位于抵接杆104c-24下方，同时，卡接块104c-23位于弧形块104c-22的底部，卡接块104c-23隐藏在位移槽104a-1内，不伸出至安装腔104a内；
此时进行风速风向标105的安装，将风速风向标105的插入块105a插入安装腔104a内，插入块105a与安装腔104a内的压板104b-1相抵接并下压压板104b-1，随着压板104b-1下移，同时使得铰接轴104b-3围绕其中部的转轴发生转，铰接轴104b-3与压板104b-1一端的铰接点下移，铰接轴104b-3与升降座104b-2一端的铰接点上移，从而使得连接弹簧104b-11发生压缩，压板104b-1下移的同时使得升降座104b-2上移，升降座104b-2上移同时带动其顶部设置的升降杆104b-22上移，升降杆104b-22开设的让位槽104b-23向抵接杆104c-24方向移动，当插入块105a到达安装腔104a底部，插入块105a上的卡接槽105b与位移槽104a-1相齐平，压板104b-1达到最大下移位移量，升降座104b-2到达最大上升位移量，升降杆104b-22到达最大上升位移量，从而使得升降杆104b-22上开设的让位槽104b-23上升至抵接杆104c-24等高位置，使得升降杆104b-22对转动盘104c-2的转动限制作用力消失，此时在第一磁块104c-21和第二磁块104c-21的斥力作用下，转动盘104c-2发生转动，转动盘104c-2在第二磁块104c-21的带动下自一侧磁性相同的第一磁块104c-21朝着另一侧磁性相异的第一磁块104c-21转动，转动盘104c-2转动同时使得弧形块104c-22发生转动，弧形块104c-22转动使得卡接块104c-23自弧形块104c-22低点朝着弧形块104c-22高点移动，从而推动卡接块104c-23自位移槽104a-1内伸出至位移槽104a-1相齐平的卡接槽105b内，从而实现对风速风向标105的卡接固定安装；
需要特别说明的是，插入块105a底部设置有对接块，压板104b-1底部设置有对接槽，从而使得插入块105a在插入时其卡接槽105b和位移槽104a-1位移同一轴线上。同时转动盘104c-2顶部设置有穿出安装台104的解锁杆，当需要更换风速风向标105时，转动解锁杆，使得转动盘104c-2还原转动，转动盘104c-2转动带动弧形块104c-22同步转动，弧形块104c-22转动使得卡接块104c-23自弧形块104c-22高点朝着弧形块104c-22低点移动，从而使得卡接块104c-23自卡接槽105b退回至位移槽104a-1内，此时即可取出风速风向标105，随着风速风向标105被取出，在连接弹簧104b-11的作用下，压板104b-1上升，升降座104b-2和升降杆104b-22下移，升降杆104b-22重新与抵接杆104c-24相抵接限制转动盘104c-2的转动，安装台104还原至初始状态可进行下一次的风速风向标105固定安装。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种风电场综合功率控制系统，其特征在于：包括，
风电机组(100)，包括塔架(101)、机舱(102)和叶片(103)，机舱(102)设置于塔架(101)顶部，叶片(103)转动安装于机舱(102)一侧；
功率传感器(200)，用于监测风电机组(100)的实际输出功率；
调度组件(300)，包括中央控制器(301)和风机控制模块(302)，中央控制器(301)用于接收监测组件(200)的输出功率信号和电网后台的输出功率指令，并产生功率变化信号传输给风机控制模块(302)，风机控制模块(302)调节风电机组(100)参数以适配输出功率。
2.如权利要求1所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述功率传感器(200)安装于风电机组(100)升压站的出口。
3.如权利要求2所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述中央控制器(301)通过通讯链路和电网后台建立通讯。
4.如权利要求1-3任一所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述机舱(102)顶部一侧设置有安装台(104)，安装台(104)内设置有风速风向标(105)，风速风向标(105)底部设置有插入块(105a)，插入块(105a)侧壁开设有卡接槽(105b)。
5.如权利要求4所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述安装台(104)中部开设有安装腔(104a)，安装腔(104a)底部设置有升降限位件(104b)，安装腔(104a)侧壁设置有转动卡接件(104c)，转动卡接件(104c)位于升降限位件(104b)上方并与升降限位件(104b)相抵接。
6.如权利要求5所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述升降限位件(104b)包括压板(104b-1)、升降座(104b-2)和铰接轴(104b-3)，压板(104b-1)位于升降座(104b-2)上方，压板(104b-1)底部设置有连接弹簧(104b-11)与升降座(104b-2)相连接，压板(104b-1)和升降座(104b-2)之间转动设置有铰接轴(104b-3)。
7.如权利要求6所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述压板(104b-1)侧壁开设有第一铰接槽(104b-2)，升降座(104b-2)内壁开设有第二铰接槽(104b-21)，铰接轴(104b-3)两端分别位于第一铰接槽(104b-2)和第二铰接槽(104b-21)内，铰接轴(104b-3)中部设置有转轴。
8.如权利要求7所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述转动卡接件(104c)包括固定盘(104c-1)和转动盘(104c-2)，固定盘固定设置于安装台(104)内，转动盘(104c-2)转动设置于安装台(104)内，且转动盘(104c-2)位于固定盘(104c-1)上方，固定盘(104c-1)顶部设置对称设置有第一磁块(104c-11)，两组第一磁块(104c-2)磁性相异，转动盘(104c-2)底部对称设置有第二磁块(104c-21)，两组第二磁块(104c-21)磁性相异，第二磁块(104c-21)位于两组第一磁块(104c-11)之间。
9.如权利要求8所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述转动盘(104c-2)内部设置有弧形块(104c-22)，弧形块(104c-22)上活动设置有卡接块(104c-23)，安装腔(104a)侧壁开设有位移槽(104a-1)，卡接块(104c-23)位于位移槽(104a-1)内。
10.如权利要求9所述的风电场综合功率控制系统，其特征在于：所述转动盘(104c-2)外侧设置有抵接杆(104c-24)，所述升降座(104b-2)顶部设置有升降杆(104b-22)，升降杆(104b-22)上开设有让位槽(104b-23)，所述抵接杆(104c-24)与升降杆(104b-22)相抵接，且让位槽(104b-23)允许抵接杆(104c-24)通过。
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