CN212774593U - 风机集中控制系统及风电场 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风机集中控制系统及风电场。该风机集中控制系统包括多台风机及集中控制器。多台风机连接到集中控制器。其中，集中控制器与多台风机进行信息交互，用于对多台风机进行直接控制，从而可以简化风机的控制结构，降低风机的成本。

Description

风机集中控制系统及风电场

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风机集中控制系统及风电场。

背景技术

随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。伴随着风电技术的不断发展，风力发电系统在电力系统中的应用日益增加。

风机控制器是风机的大脑，控制着风机的转速、变桨、偏航、安全等。图1 揭示了现有的一种风机控制系统1的简化示意图。目前，现有风机10的控制基本都是通过风机10自身的主控制器13来实现单机控制的，即在每一台风机10 上都设置一个本地的主控制器13，每一台风机10的数据都传送给本地的主控制器13，由主控制器13基于这些数据来对自己的风机10进行控制。并且，每一台风机10上的主控制器13通讯连接到SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition，监视控制及数据采集)系统，由SCADA系统20从每一台风机10 上的主控制器13中提取数据，对数据进行处理、展示和统计分析，并对风机10 进行监控。然而，这种方式需要在每一台风机10上都安装单独的主控制器13，增加了风机10的控制硬件，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风机集中控制系统及风电场，旨在简化控制结构，降低成本。

本实用新型的一个方面提供一种风机集中控制系统。所述风机集中控制系统包括多台风机及集中控制器。所述多台风机连接到所述集中控制器。其中，所述集中控制器与所述多台风机进行信息交互，用于对所述多台风机进行直接控制。

进一步地，所述多台风机中的每一台风机包括多个数据采集装置及执行装置。所述多个数据采集装置分别用于采集风机运行的多个数据。其中，所述多台风机中的所述执行装置与所述集中控制器连接，所述集中控制器基于所述多个数据采集装置采集的所述多个数据来控制所述多台风机中的所述执行装置以执行相应的功能。

进一步地，所述风机集中控制系统还包括设置在每一台风机上的信号收集器。其中，每一台风机上的所述信号收集器与所述风机上的所述多个数据采集装置连接，用于收集所述多个数据采集装置采集的所述多个数据，并且，每一台风机上的所述信号收集器与所述集中控制器通讯连接，用于将收集的所述多个数据传输给所述集中控制器。

进一步地，所述信号收集器通过有线或无线的方式与所述集中控制器通讯连接。

进一步地，所述执行装置包括变桨装置、偏航装置和变流器装置中的至少一个装置。

进一步地，所述集中控制器独立于所述多台风机之外设置；或者，所述集中控制器设置在所述多台风机中的其中一台风机上。

进一步地，所述风机集中控制系统还包括SCADA系统。所述SCADA 系统与所述集中控制器连接，用于从所述集中控制器中收集所述多个数据中的至少部分数据并对所述多台风机进行监控。

进一步地，所述SCADA系统独立于所述集中控制器设置；或者，所述 SCADA系统集成在所述集中控制器中。

进一步地，所述集中控制器基于所述多个数据采集装置采集的所述多个数据来控制所述多台风机中的所述执行装置以执行相应的功能还包括：所述集中控制器通过部分的所述多台风机的数据采集装置采集的所述多个数据来控制全部的所述多台风机中的所述执行装置。

本实用新型的另一个方面还提供一种风电场。所述风电场包括如上所述的风机集中控制系统。

本实用新型的又一个方面还提供一种风电场。所述风电场包括多个风机群，所述多个风机群中的至少一个风机群包括如上所述的风机集中控制系统。

进一步地，所述风电场还包括统一控制器；其中，所述风电场包含多个所述风机集中控制系统，且所述统一控制器为所述多个风机集中控制系统的其中一个，并与其他的所述风机集中控制系统进行信息交互。

进一步地，所述风电场还包括统一控制器；其中，所述统一控制器与至少一个所述风机群的风机集中控制系统进行信息交互。

本实用新型的风机集中控制系统及风电场用集中控制器来直接控制风机，可取消原来单台风机上的主控制器，从而减少了风机的控制硬件，降低了风机的成本。

本实用新型的风机集中控制系统及风电场由于采用集中控制器来对多台风机进行直接控制，从而，可以省去了原来单台风机上的主控制器发生故障时需要维修人员跑到现场进行维修的操作。因此，本实用新型的风机集中控制系统便于对风机进行控制和维护，进而降低维护成本。

本实用新型的风机集中控制系统及风电场可以利用集中控制器通过采集原来单台风机上的主控制器所采集的所有数据，实现对多台风机的转速、变桨、偏航、安全进行控制。

本实用新型的风机集中控制系统及风电场的集中控制器在对每台风机进行控制的同时，还会对其他风机的信号进行对比分析处理，以帮助对本台风机更好的判断和控制，提高了控制的集中度和智能化水平。

附图说明

图1为现有的一种风机控制系统的简化示意图；

图2为本实用新型一个实施例的风机集中控制系统的简化示意图；

图3为本实用新型另一个实施例的风机集中控制系统的简化示意图；

图4为图2所示的风机集中控制系统的部分框图；

图5为本实用新型又一个实施例的风机集中控制系统的简化示意图；

图6为本实用新型一个实施例的风电场的简化示意图；

图7为本实用新型另一个实施例的风电场的简化示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本实用新型相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图2揭示了本实用新型一个实施例的风机集中控制系统2的简化示意图。如图2所示，本实用新型一个实施例的风机集中控制系统2包括多台风机10 及集中控制器30。其中，多台风机10分别连接到集中控制器30。集中控制器30可以与多台风机10进行信息交互，用于对多台风机10进行直接控制。

本实用新型的风机集中控制系统2取消了在每一台风机10上设置的主控制器，通过设置集中控制器30，从而实现了对多台风机10的完全直接控制。

需要说明的是，本实用新型并不限定多台风机10和集中控制器30的连接方式。例如，如图3所示，在另一些实施例的风机集中控制系统3中，多台风机10可以形成环网，环网内的风机10与集中控制器30连接，例如通过环网服务器与集中控制器30通讯连接。集中控制器30同样可以与多台风机 10进行信息交互，用于对多台风机10进行直接控制。

如图4所示，多台风机10中的每一台风机10包括多个数据采集装置11 及执行装置12。多个数据采集装置11例如可以为传感器，多个数据采集装置11可以分别用来采集风机10运行的多个数据。执行装置12例如可以包括但不限于变桨装置、偏航装置和变流器装置中的至少一个装置。

多台风机10中的执行装置12与集中控制器30连接，集中控制器30基于多个数据采集装置11采集的多个数据来控制多台风机10中的执行装置12，集中控制器30会直接给各执行装置12相应的指令，例如变桨、偏航、变流器等指令，各执行装置12可以根据集中控制器30的指令执行相应的功能。

本实用新型的风机集中控制系统2用集中控制器30来直接控制风机10，可取消原来单台风机10上的主控制器，从而减少了风机10的控制硬件，降低了风机10的成本。

而且，相对于原来在单台风机上设置主控制器的方案来说，本实用新型的风机集中控制系统2由于采用集中控制器30来对多台风机10进行直接控制，从而，可以省去了原来单台风机上的主控制器发生故障时需要维修人员跑到现场进行维修的操作。因此，本实用新型的风机集中控制系统2便于对风机10进行控制和维护，进而降低维护成本。

本实用新型的风机集中控制系统2可以利用集中控制器30通过采集原来单台风机上的主控制器所采集的所有数据，实现对多台风机10的转速、变桨、偏航、安全进行控制。

而且，本实用新型的风机集中控制系统2的集中控制器30可以通过对多台风机10采集的数据进行融合分析，从而实现对多台风机10的集中优化控制，利用单台风机10数据之间的差异，对一些不正常的风机10进行控制，降低单台风机停机时间，提高单台风机10的可利用率。从而，集中控制器 30在对每台风机10进行控制的同时，还会对其他风机10的信号进行对比分析处理，以帮助对本台风机10更好的判断和控制，提高了控制的集中度和智能化水平。在一些实施例中，集中控制器30可以通过部分风机10的数据采集装置11采集的数据来控制全部风机10的执行装置12。以至少一台风机10 发生的数据采集装置11发生故障为例，集中控制器30可以通过多台风机10 中的处于正常状态的数据采集装置11采集的多个数据来控制上述发生故障的风机10，从而增加了风机集中控制系统2的容错性。例如，当某台风机10 的风速仪失灵，则可以利用其他风机10的风速仪提供的风速信息来控制该台发生故障的风机10。

如图2和图4所示，在一些实施例中，本实用新型的风机集中控制系统 2还可以包括设置在每一台风机10上的信号收集器14。信号收集器14例如可以设置在风机10的机舱中。

每一台风机10上的信号收集器14与风机10上的多个数据采集装置11 连接，可以用于统一收集多个数据采集装置11采集的多个数据，并且，每一台风机10上的信号收集器14与集中控制器30通讯连接，可以用于将收集的多个数据再统一传输给集中控制器30。

在一个实施例中，信号收集器14可以通过有线的方式与集中控制器30 通讯连接。例如，信号收集器14可以将收集的风机10的多个数据统一通过一根光缆传输给集中控制器30。在另一个实施例中，信号收集器14也可以通过无线的方式，例如通过4G或5G网络等与集中控制器30通讯连接。

本实用新型的风机集中控制系统2通过在每一台风机10上设置信号收集器14，信号收集器14可以统一收集原来传输给在单台风机10上设置的主控制器上的本台风机10的所有数据，然后，可以由信号收集器14再统一将本台风机10的所有数据传输给集中控制器30，集中控制器30可以在接受到每一台风机10上的数据后进行快速处理并对每一台风机10进行相应的控制。从而，在工程上更加便于实现，便于操作。

在一些实施例中，本实用新型的集中控制器30独立于多台风机10之外设置。在本实用新型的图示中，集中控制器30是以独立于多台风机10之外设置的方式被示出。然而，本实用新型的风机集中控制系统2并不局限于此，在其他实施例中，本实用新型的集中控制器30也可以设置在多台风机10中的其中一台风机10上。

例如，对于位置比较集中和/或数量不很多的多台风机10来说，可以将集中控制器30设置在某一台风机10，其他风机10均连接到该集中控制器30 上。对于位置比较分散和/或数量庞大的多台风机10来说，基于空间的限制，可以将集中控制器30独立于多台风机10之外设置，例如可以将集中控制器 30单独设置在一个控制室里，从而便于对多台风机10进行直接控制。

如图2所示，本实用新型的风机集中控制系统2还可以包括SCADA系统20。SCADA系统20与集中控制器30连接，用于从集中控制器30中收集多台风机10的多个数据中的部分数据并对多台风机10进行监控。SCADA 系统20与集中控制器30可以通过有线的方式，例如光缆等通讯连接；也可以通过无线的方式，例如通过4G或5G网络等与集中控制器30通讯连接。在一个实施例中，SCADA系统20独立于集中控制器30设置。

图5揭示了本实用新型另一个实施例的风机集中控制系统4的简化示意图。如图5所示，与图2所示的风机集中控制系统2所不同的是，在图5所示的另一个实施例的风机集中控制系统4中，SCADA系统20可以集成在集中控制器30中。

图5所示的风机集中控制系统4具有与图2所示的风机集中控制系统2 大致相同的有益技术效果。

图6揭示了本实用新型一个实施例的风电场100的简化示意图。如图6 所示，风电场100可以包括以上任一实施例所示的风机集中控制系统2/3/4。可以将风电场100的所有风机10视为一个整体，风电场100的所有风机10 连接到集中控制器30中，从而可以对风电场100中的所有风机10进行高效的完全直接控制，能够很好地进行场级控制，提高风机控制的集中度和智能化水平。

然而，本实用新型并不局限于对风电场100进行全场集中控制。在本实用新型的其他实施例中，也可以对风电场中的风机10进行局部集中控制。

图7揭示了本实用新型另一个实施例的风电场200的简化示意图。如图 7所示，风电场200可以包括多个风机群201、202、203，多个风机群中的至少一个风机群可以包括以上任一实施例所示的风机集中控制系统2/3/4。

例如，可以对风电场200的各个风机群201、202、203分别进行局部集中控制。具体地，对于风机群201来说，风机群201内的所有风机10都连接到风机群201的集中控制器30中，从而可以对风机群201内的所有风机10 进行局部集中控制。对于风机群202来说，风机群202内的所有风机10连接到风机群202的集中控制器30中，从而可以对风机群202内的所有风机10 进行局部集中控制。对于风机群203来说，风机群203内的所有风机10连接到风机群203的集中控制器30中，从而可以对风机群203内的所有风机10 进行局部集中控制。同样地，风电场100中的其他风机群也是如此。

当然，也可以对风电场200中的部分风机群进行局部直接控制，而其他风机群不采用直接控制的方式。从而，可以根据风电场200的分布来灵活合理地对全场的风机10进行控制。以上变形并不脱离本实用新型的创作实质，其均将在本实用新型的保护范围之内。进一步地，在另一些实施例中，本实用新型的风电场200还可以包括统一控制器(未图示)，风电场200包含多个风机集中控制系统，至少部分的多个风机集中控制系统可以和该统一控制器相连接，并进行信息交互，从而将对应的风机群的数据传输给统一控制器，统一控制器可以在接受到每个风机群的数据后进行快速处理并对每个风机群进行相应的控制。该统一控制器可以独立于多个风机集中控制系统单独设置，也可以为是上述多个风机集中控制系统中的其中一个，并与其他的风机集中控制系统进行信息交互。通过该统一控制器，可以实现风机群之间的数据融合，从而进一步实现集中优化控制。需要说明的是，本实用新型并不限定风机集中控制系统和统一控制器的连接方式和通讯形式。

本实用新型的风电场100、200具有与上述的风机集中控制系统2大体相同的有益技术效果，故，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的风机集中控制系统及风电场进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的风机集中控制系统及风电场进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，并不用以限制本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本实用新型所附权利要求书的保护范围内。

Claims (13)

1.一种风机集中控制系统，其特征在于：其包括：

集中控制器；以及

多台风机，连接到所述集中控制器，

其中，所述集中控制器与所述多台风机进行信息交互，用于对所述多台风机进行直接控制。

2.如权利要求1所述的风机集中控制系统，其特征在于：所述多台风机中的每一台风机包括：

多个数据采集装置，分别用于采集风机运行的多个数据；及

执行装置；

其中，所述多台风机中的所述执行装置与所述集中控制器连接，所述集中控制器基于所述多个数据采集装置采集的所述多个数据来控制所述多台风机中的所述执行装置以执行相应的功能。

3.如权利要求2所述的风机集中控制系统，其特征在于：还包括：

设置在每一台风机上的信号收集器，

其中，每一台风机上的所述信号收集器与所述风机上的所述多个数据采集装置连接，用于收集所述多个数据采集装置采集的所述多个数据，并且，每一台风机上的所述信号收集器与所述集中控制器通讯连接，用于将收集的所述多个数据传输给所述集中控制器。

4.如权利要求3所述的风机集中控制系统，其特征在于：所述信号收集器通过有线或无线的方式与所述集中控制器通讯连接。

5.如权利要求2所述的风机集中控制系统，其特征在于：所述执行装置包括变桨装置、偏航装置和变流器装置中的至少一个装置。

6.如权利要求1所述的风机集中控制系统，其特征在于：所述集中控制器独立于所述多台风机之外设置；或者，所述集中控制器设置在所述多台风机中的其中一台风机上。

7.如权利要求2所述的风机集中控制系统，其特征在于：还包括：

SCADA系统，其与所述集中控制器连接，用于从所述集中控制器中收集所述多个数据中的至少部分数据并对所述多台风机进行监控。

8.如权利要求7所述的风机集中控制系统，其特征在于：所述SCADA系统独立于所述集中控制器设置；或者，所述SCADA系统集成在所述集中控制器中。

9.如权利要求2所述的风机集中控制系统，其特征在于，所述集中控制器基于所述多个数据采集装置采集的所述多个数据来控制所述多台风机中的所述执行装置以执行相应的功能还包括：所述集中控制器通过部分的所述多台风机的数据采集装置采集的所述多个数据来控制全部的所述多台风机中的所述执行装置。

10.一种风电场，其特征在于：其包括如权利要求1至9任一项所述的风机集中控制系统。

11.一种风电场，其特征在于：其包括多个风机群，所述多个风机群中的至少一个风机群包括如权利要求1至9任一项所述的风机集中控制系统。

12.如权利要求11所述的风电场，其特征在于，还包括统一控制器；其中，所述风电场包含多个所述风机集中控制系统，且所述统一控制器为所述多个风机集中控制系统的其中一个，并与其他的所述风机集中控制系统进行信息交互。

13.如权利要求11所述的风电场，其特征在于，还包括统一控制器；其中，所述统一控制器与至少一个所述风机群的风机集中控制系统进行信息交互。

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