专利名称：风电场输出功率自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电场输出功率自动控制系统。
背景技术：
公用电网通常要根据电网负载情况调节电网上各电力源的输出功率，其中风电场也是调节对象之一。风电场通常拥有数量较多的风力发电机。风电场的功率输出受单个风机处的风况影响较大。当前，我国北方地区由于用电负载较少，通常要对风电场输出功率进行限制。然而，当前风电场对于功率限制的通常做法是，接到电网调度的指令后，通过手动停止风机来 调节风电场的输出功率。该方法在一定程度上可以满足电网调度的要求。但是，频繁的启停对于风力发电机(简称风机)组载荷影响较大，同时，还会影响风机的风能捕获以及风电场的度电成本。因此，需要一种风电场输出功率自动控制系统，在满足电网调度要求的情况下，保证风机的最大风能捕获。
发明内容
本发明提出一种风电场输出功率自动控制系统，可根据指令自动调节风机的输出功率，在满足电网调度要求的情况下保证风机的最大风能捕获。本发明所采用的技术方案具体是这样实现的
本发明提供一种风电场输出功率自动控制系统，其包括风力发电系统、中压输电网、升压站、公用电网、功率传感器、中央控制器和电网调度系统，所述风力发电系统是包括多个风机的风电场，所述风力发电系统与所述中压输电网连接，所述升压站将所述中压输电网的电压提升后接入所述公用电网，所述功率传感器监测所述风力发电系统的输出功率并传输给所述中央控制器，所述中央控制器接收所述电网调度系统的输出功率指令，根据输出功率指令和监测的输出功率产生输出功率变化率信号，通过位于所述风力发电系统与所述中央控制器之间的通讯链路将输出功率变化率信号发送给所述多个风机从而改变每台风机的一个或多个运行参数。优选地，所述风机包括叶片、发电机和变压器。优选地,所述输出功率变化率幅值小于风电场输出功率变化率设定,也小于单台风机的功率变化率设定。优选地，所述风机运行参数包括发电机功率、发电机转矩、叶片桨距。优选地，所述功率传感器测量风电场的输出功率并安装于所述升压站的出口。优选地，所述中央控制器通过所述通讯链路与单个所述风机通讯。优选地，所述中央控制器通过所述通讯链路与所述电网调度系统通讯。优选地,所述通讯链路可以是Internet、以太网、GSM/CDMA。优选地，还包括风机控制系统，其接收输出功率变化率信号并调整控制参数。
优选地，在额定功率以下，通过调节发电机转矩指令以调节输出功率；在额定功率以上，通过调节桨距指令以调节输出功率。本发明的风电场输出功率自动控制系统，可根据指令自动调节风机的输出功率，在满足电网调度要求的情况下保证风机的最大风能捕获。
图I是本发明实施例的风电场输出功率自动控制系统的结构示意图2是本发明实施例的风电场输出功率自动控制系统输出功率变化率控制示意图3是本发明实施例的风电场输出功率自动控制系统中的双馈风机组的结构示意图。
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，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。下面结合附图对本发明的风力发电机组结冰控制装置及控制方法的具体实施例进行详细说明。图I是本发明实施例的风电场输出功率自动控制系统的结构示意图，图2是本发明实施例的风电场输出功率自动控制系统输出功率变化率控制示意图，图3是本发明实施例的风电场输出功率自动控制系统中的双馈风机组的结构示意图，结合图I至图3，本发明具体实施例的风电场输出功率自动控制系统，其包括风力发电系统、中压输电网6、升压站7、公用电网8、功率传感器9、中央控制器10和电网调度系统11，风力发电系统是包括多个风机2的风电场1，风力发电系统与中压输电网6连接，升压站7将中压输电网6的电压提升后接入公用电网8，功率传感器9监测风力发电系统的输出功率并传输给中央控制器10，中央控制器10接收电网调度系统11的输出功率指令，根据输出功率指令和监测的输出功率产生输出功率变化率信号，通过位于风力发电系统与中央控制器10之间的通讯链路12将输出功率变化率信号发送给多个风机2从而改变每台风机2的一个或多个运行参数。本发明具体实施例中，风机2包括叶片3、发电机4和变压器5，输出功率变化率幅值小于风电场输出功率变化率设定，也小于单台风机的功率变化率设定，风机2的运行参数包括发电机功率、发电机转矩、叶片桨距，功率传感器9测量风电场I的输出功率并安装于升压站7的出口。中央控制器10通过通讯链路12与单个风机2、电网调度系统11通讯，通讯链路12可以是Internet、以太网、GSM/CDMA。。本发明具体实施例的风电场输出功率自动控制系统中，还包括风机控制系统20，其接收输出功率变化率信号并调整控制参数。优选地，在额定功率以下，通过调节发电机转矩指令以调节输出功率；在额定功率以上，通过调节桨距指令以调节输出功率。风力发电机2所产生的电能经过变压器5后接入中压输电网6。升压站7将中压输电网6的电压提升后接入公用电网8。本发明实施中，风电场I包括一个风场控制系统，其由一个中央控制器10和功率传感器9组成。功率传感器9用于测量风电场I的输出功率。中央控制器10用于监控风电场I的输出功率变化率。中央控制器10通过通讯接收来自于电网调度系统11的输出功率指令。中央控制器10通过通讯链路12与单个风力发电机通讯。如图2所示，功率传感器9测量风电场I的实时输出功率(Pn)，根据电网调度系统11的输出功率指令(Po)，在节点13处计算误差e，误差e经过微分器14得到功率变化率。经过限幅器15产生需求功率变化率(R1)。限幅器的幅度(Rf)为风电场I的最大功率变化率或者电网给定的最大功率变化率。需求功率变化率R1通过P1控制环节16和限幅器17，产生功率变化率信号(R2)。功率变化率信号(R2)将应用于风电场I内的每一台风机。限幅器17的幅度(Rt)为风机最大功率变化率，这个值通常为风机制造商设定。如图3所示，发电机包括定子绕组22和转子绕组21。其中定子绕组22接入电网6，转子绕组21接入变流器19。变流器19向转子绕组21提供励磁，通过改变转子绕组21励磁，控制发电机气隙转矩。变流器19提供的励磁来源于风机控制系统20所发送的转矩指令。转矩指令通常是发电机转速的函数，调整转矩指令可以使风机在当前风速下获得最佳性能。众所周知，发电机输出功率是发电机转速和发电机转矩的函数。转速确定的情况下，可以调整转矩以保持发电机功率变化率。风机控制系统20可以通过调整桨距以控制发 电机转速。本发明具体实施例中，在额定功率以下，调节发电机转矩以调节输出功率；在额定功率以上，调整桨距以调节发电机转速，最终调节输出功率。本发明具体实施例中，变化率控制方法产生的功率变化率信号(R2)发送到风电场I的每台风机，风机控制系统20接收功率变化率信号(R2)，并调整控制参数。在额定功率以下，通过调节发电机转矩指令以调节输出功率；在额定功率以上，通过调节桨距指令以调节输出功率。本发明具体实施例的风电场输出功率自动控制系统中，通过风电场输出功率自动控制系统控制风电场的输出功率，使其满足电网调度的要求。风电场输出功率自动控制系统通过通讯接收来自于电网调度系统的输出功率指令，然后向风机发送变化率信号以改变风机运行参数并控制其输出功率。本发明的风电场输出功率自动控制系统，可根据指令自动调节风机的输出功率，在满足电网调度要求的情况下保证风机的最大风能捕获。在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种风电场输出功率自动控制系统,其特征在于,包括风力发电系统、中压输电网、升压站、公用电网、功率传感器、中央控制器和电网调度系统，所述风力发电系统是包括多个风机的风电场，所述风力发电系统与所述中压输电网连接，所述升压站将所述中压输电网的电压提升后接入所述公用电网，所述功率传感器监测所述风力发电系统的输出功率并传输给所述中央控制器，所述中央控制器接收所述电网调度系统的输出功率指令，根据输出功率指令和监测的输出功率产生输出功率变化率信号，通过位于所述风力发电系统与所述中央控制器之间的通讯链路将输出功率变化率信号发送给所述多个风机从而改变每台风机的一个或多个运行参数。
2.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述风机包括叶片、发电机和变压器。
3.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述输出功率变化率幅值小于风电场输出功率变化率设定，也小于单台风机的功率变化率设定。
4.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述风机运行参数包括发电机功率、发电机转矩、叶片桨距。
5.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述功率传感器测量风电场的输出功率并安装于所述升压站的出口。
6.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述中央控制器通过所述通讯链路与单个所述风机通讯。
7.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述中央控制器通过所述通讯链路与所述电网调度系统通讯。
8.根据权利要求7所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，所述通讯链路可以是Internet、以太网、GSM/CDMA。
9.根据权利要求I所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，还包括风机控制系统，其接收输出功率变化率信号并调整控制参数。
10.根据权利要求9所述的风电场输出功率自动控制系统，其特征在于，在额定功率以下，通过调节发电机转矩指令以调节输出功率；在额定功率以上，通过调节桨距指令以调节输出功率。
全文摘要
本发明提供了一种风电场输出功率自动控制系统，其包括风力发电系统、中压输电网、升压站、公用电网、功率传感器、中央控制器和电网调度系统，风力发电系统是包括多个风机的风电场，风力发电系统与所述中压输电网连接，升压站将中压输电网的电压提升后接入公用电网，功率传感器监测风力发电系统的输出功率并传输给中央控制器，中央控制器接收电网调度系统的输出功率指令，根据输出功率指令和监测的输出功率产生输出功率变化率信号，通过位于风力发电系统与中央控制器之间的通讯链路将输出功率变化率信号发送给多个风机从而改变每台风机的一个或多个运行参数。本发明在满足电网调度要求的情况下保证风机的最大风能捕获。
文档编号F03D7/00GK102828908SQ20121029992
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者潘爱华, 王安正, 于长生, 舒晶 申请人:南京风电科技有限公司