CN202073709U - 风电场有功控制系统 - Google Patents

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吴金城
王栋
何家兴
张博
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Abstract

本实用新型提供一种风电场有功控制系统，该系统包括升压站数据采集模块、风电机组数据采集模块、风电机组控制模块，以及AGC决策模块，AGC决策模块分别与升压站数据采集模块、风电机组数据采集模块相连，根据调度指令，判断升压站数据采集模块和风电机组数据采集模块上送的数据，并得出有功控制指令，通过风电机组控制模块发送到每一台风机。通过本实用新型能够自动控制风电机组的工作状态，并从全场的角度来调节风电机组的有功功率。

Description

风电场有功控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种风电场有功控制系统。
背景技术
随着风电机组的装机量的快速增长，风力发电所占有的比重逐年增加，对电力电网所产生的冲击将不可忽视。我国的风力资源主要集中分布在一些边远地区，在这些地区风力发电所占有的比例将更高，对电网的冲击更大。现行阶段，为了减小风力发电对电网的冲击，在风力发电集中的区域，电网公司一般都会在风电场有功太大时，要求风电场限制有功功率大小。
现在风电场的解决方案有两种：1、手动停机，直到风场的有功功率降到电网公司规定的限定值以下。2、购买风电机组供应商的有功调控系统，通过此系统来调节有功功率。其中，第一种方法的缺点是：1)、需要靠运行人员去手动调节；2)、当风速下降的时候，需要重新手动启动风电机组，尽量弥补发电量损失；3)、气温低的时候，长时间停机会导致风电机组机舱温度过低，造成风电机组启动困难。第二种方法的缺点是：1)、一个供应商的有功调控系统只能调节他自身的风电机组，很多风场都拥有不止多个供应商的多型号风电机组。2)、不是从全场的角度来调节风电机组有功功率。
针对上述问题，现有技术中，授权公告号为CN100566069C的专利公开了风力发电装置、风力发电场以及运行风力发电场的方法，由此风力发电场所输出的功率能够从外部调节，以及当供电网中的电网频率/电压超过或低于一个给定值时，降低风力发电场输出的电功率。该技术主要侧重于风力发电场的各项参数的设定上。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种风电场有功控制系统，能够自动控制风电机组的工作状态，并从全场的角度来调节风电机组的有功功率。
为了实现上述目的，本实用新型提出了一种风电场有功控制系统，其特征在于，该系统包括：
升压站数据采集模块100，与各升压站相连接，用于采集对应于PCC点的升压站的数据；
风电机组数据采集模块200，与各风电机组相连，用于采集风电机组的实时数据；
AGC决策模块400，分别与升压站数据采集模块100、风电机组数据采集模块200相连，根据调度指令，判断升压站数据采集模块100和风电机组数据采集模块200上送的数据，并得出有功控制指令；
风电机组控制模块300，分别与各风电机组及AGC决策模块400相连，用于将AGC决策模块400得出的有功控制指令发送至风电机组。
采用上述结构，通过设置AGC决策模块能够对升压站和风电机组的数据进行实时分析判断，结合调度指令实现风电机组的调整，能够从全场的角度来调节风电机组的有功功率。
可选的，该系统还包括AGC数据库服务器500，它与所述AGC决策模块400相连接，用于负责存储来自各模块的及AGC决策模块400在运行中的产生的数据信息。
采用上述结构，能够将升压站数据采集模块和风电机组数据采集模块采集的各种数据，以及电网公司发布的调度指令及时有效地进行存储，为AGC决策模块的运行提供了支持。
可选的，所述AGC决策模块400与外部电网公司800连接，用于从电网公司800处获取调度指令。
采用上述结构，能够实时地从电网公司处获得调度指令，从而及时地对风电机组进行调整。
附图说明
图1为有功控制系统的原理框图；
图2为有功控制系统的结构图，为一种实施例；
图3为有功控制的决策算法的流程图。
具体实施方式
下面根据图1-2来具体描述本实用新型提供的风电场的有功控制系统。
风力发电场包括若干个风力发电机组，每个风力发电机组包括多个风力发电装置，其中，风力发电装置包括风轮、发电机和铁塔三部分。以包括三个风力发电装置的机组为例，沿风向观察，两个风力发电装置以并排的关系布置，而第三个安置在前两个之后。
风力发电装置产生的电功率通过升压站进行电压变化，在电网并网点输送进电网中，然后多个用户连接到电网上，从而将电源分配至各个用电单位或住户。现行阶段，为了减小风力发电对电网的冲击或在两者间进行调度，电网公司由专门的通信设备在关键点采集数据或由下级电网公司汇总数据，根据这些数据电网公司发布调度指令，从而来调度风力发电供给。
这里所述升压站，主要包括变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器及母线等。
这里所述的电网并网点，即为PCC点(Point of CommonCoupling)，即为公共连接点，电力系统中一个以上用户负荷的并网处。
为了实现风电场的有功控制，对应着前述的风力发电场及其输电网，该有功控制系统包括升压站数据采集模块100、风电机组数据采集模块200、风电机组控制模块300以及AGC决策模块400。经由升压站数据采集模块100和风电机组数据采集模块200将用户端和供电段的数据上送至AGC决策模块400，AGC决策模块400根据电网公司的调度指令对获得数据进行判断并得出有功控制指令，风电机组控制模块300根据该有功控制指令对风电机组进行控制。
升压站数据采集模块100，它分别与PCC点和AGC决策模块400相连，用于采集升压站在PCC点处的有功功率，以此来判断有功功率是否超出或小于电网公司800的有功要求。如图2所示，对应着每个PCC点处的升压站设置有测控设备，如测控设备1、测控设备2、测控设备3等，这些测控设备用来检测升压站的各项参数，如输入功率、输入电压、输出功率、输出电压等。该升压站数据采集模块100采用国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)指定的升压站自动化系统中的信息传输规约与升压站中的测控设备进行通讯，从而来获得PCC点处的有功功率。这里所述的通讯设备为专门的通信设备，如架空线缆、同轴线缆、光纤、音频线缆、电磁波等。
风电机组数据采集模块200，它分别与风电机组700和AGC决策模块400相连，用于从风电机组700处采集风电机组的实时工况，例如，风轮的转速、输出电压(交流)或功率等，并将采集的数据通过通信设备传输至AGC决策模块400。对于同一个风力发电场，可能采用不同供应商的设备，故存在不同规格的接口。如图2所示，对应着风电机组700设置OPC(Object Linking and Embeding(OLE)for Process Control)开放接口，采用该OPC接口与各个风电机组供应商的OPC服务器进行实时的数据交换，从而实现对数据采集的统一。
风电机组控制模块300，它分别与风电机组700和AGC决策模块400相连，用于将AGC决策模块400发来的有功控制指令发送到每组风电机组的风力发电装置上。在每个风力发电装置上具有功率输入端用于设定相应的装置的功率，各个风力发电装置的功率水平可以借助一个数据处理装置设定所希望的值，借助于所述的数据处理装置控制整个风力发电场。该数据处理装置可采用OPC服务器来实现。
AGC决策模块400，它分别与升压站数据采集模块100、风电机组数据采集模块200、风电机组控制模块300以及电网公司800相连，接收电网公司800发来的调度指令，实时判断升压站数据采集模块100和风电机组数据采集模块200上送的数据，然后根据AGC控制算法，得出每台风电机组具体的有功配额后，将有功控制指令通过风电机组控制模块300发送到每一台风机。其中，有功控制的决策算法如图3所示，如果PCC有功功率超出电网限定的有功，则从运行的风电机组的实时工况中，找到有功功率限定值最高的一台或多台风电机组，然后按照单位步长降低其最高转速的限定，直到满足电网要求为止。如果PCC有功功率低于电网限定的有功，则从运行的风电机组的实时工况中，找到有功功率限定值最低的一台或多台风电机组，然后按照单位步长提高其最高转速的限定，直到达到电网规定的限定值。
另外，该风电场有功控制系统还包括有AGC数据库服务器500，它与AGC决策模块400相连，用于存储整个控制系统在运行中产生的数据信息，例如，升压站数据采集模块100采集的PCC点处升压站的参数、风电机组数据采集模块200采集的风电机组700的各种风电参数，以及电网公司800发布的调度指令等信息。
图2为有功控制系统的结构图，为一种实施例。如图2所示，在风力发电装置间建立监控系统(Supervisory Control And DataAcquisition，SCADA)，该监控系统与OPC有功服务器相连接，它包括有大型监控软件及完善的通讯网络，来实现对全风场风机状况的监控与启、停操作。该监控系统相当于风电机组数据采集模块200和风电机组控制模块300。
测控设备1、测控设备2及测控设备3等用以测量与PCC点对应的升压站的各种参数，升压站数据采集设备依据升压站协议对各升压站进行数据采集，并将这些数据传输至OPC有功服务器上。该OPC有功服务器根据接收的电网公司的调度命令，实时判断监控系统和升压站数据采集设备上送的数据，然后得出每台风机具体的有功配额后，将有功控制指令通过监控系统发送至每一台风机。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。总之，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种风电场有功控制系统，其特征在于，该系统包括：
升压站数据采集模块(100)，与各升压站相连接，用于采集对应于PCC点的升压站的数据；
风电机组数据采集模块(200)，与各风电机组相连，用于采集风电机组的实时数据；
AGC决策模块(400)，分别与升压站数据采集模块(100)、风电机组数据采集模块(200)相连，根据调度指令，判断升压站数据采集模块(100)和风电机组数据采集模块(200)上送的数据，并得出有功控制指令；
风电机组控制模块(300)，分别与各风电机组及AGC决策模块(400)相连，用于将AGC决策模块(400)得出的有功控制指令发送至风电机组。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括AGC数据库服务器(500)，它与所述AGC决策模块(400)相连接，用于负责存储来自各模块的及AGC决策模块(400)在运行中的产生的数据信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述AGC决策模块(400)与外部电网公司(800)连接，用于从电网公司(800)处获取调度指令。
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