一种风电场机组智能主控系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是一种风电场机组智能主控系统。


背景技术：

2.风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。目前，已经开发的风能仅占全球风能资源微不足道的小部分。如果50％的风能资源被利用，则可满足世界电力需求。就我国而言，风力资源列世界第三，排在俄罗斯和美国之后。根据最新风能资源评估，全国陆地可利用风能资源3亿千瓦，加上近岸海域可利用风能资源，共计约10亿千瓦。由于自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入电网和切出电网、输入功率的限制、风轮的主动对风以及运行过程中的故障检测和保护必须能够自动控制，同时分散布置的风力发电机组通常要求无人值守和远程监控，现有的风电场机组不能适应实时情况进行风力发电，工作效率低，维护成本高。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
4.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本实用新型。
5.因此，本实用新型其中的一个目的是提供一种风电场机组智能主控系统，其能够根据现场情况实时调整，提高发电效率。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种风电场机组智能主控系统，其包括主控系统，包括主控模块、与主控模块连接的变桨模块、与变桨模块连接的风电叶片组件，以及与主控模块连接的定位模块；变速变流系统，包括与风电叶片组件连接的变速模块、与变速模块连接的转换模块，以及与转换模块连接的变流模块；变流模块与主控模块连接；辅助控制系统，包括调温装置、测温模块，以及测压模块，测温模块和测压模块均与主控模块连接；远程监控系统，包括与主控模块连接的无线收发模块，以及与无线收发模块连接的远程终端。
7.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：变速模块包括升速齿轮箱；转换模块包括变速恒频双馈风力发电机；变流模块包括转子侧变流器和网侧变流器。
8.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：测温模块和测
压模块分别为温度传感器和压力传感器。
9.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：定位模块包括gps定位部件和地理信息存储部件。
10.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：远程终端包括笔记本电脑。
11.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：调温装置包括承载板、设置于承载板两侧的冷却风扇和电加热器、设置于承载板中部的两组保温组件，以及与保温组件连接的动力组件。
12.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：保温组件包括半壳体、设置于半壳体一侧的进出口、设置于其内壁的第一适配槽、设置于第一适配槽一侧的第二适配槽、与半壳体侧面连接的限位板，以及设置于限位板中部的螺纹口。
13.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：两组保温组件的螺纹口螺纹方向相反。
14.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：承载板包括与限位板配合的直线限位槽。
15.作为本实用新型风电场机组智能主控系统的一种优选方案，其中：动力组件包括调节电机，以及与螺纹口连接的丝杆。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型根据采集的数据对风电场机组进行实时调整，有效的利用了风力资源，通过变速变流系统，实现机组的转速、有功功率和无功功率的调节，提高了发电效率。对发电机进行实时维护，保证其能够正常运行。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，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：
18.图1为风电场机组智能主控系统的第一种实施方式结构图。
19.图2为风电场机组智能主控系统的第二种实施方式结构图。
20.图3为风电场机组智能主控系统的调温装置使用场景图。
21.图4为风电场机组智能主控系统的调温装置结构图。
22.图5为风电场机组智能主控系统的保温组件结构图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
25.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实
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。
26.实施例1
27.参照图1～5，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种风电场机组智能主控系统，风电场机组智能主控系统包括主控系统100、变速变流系统200、辅助控制系统300，以及远程监控系统400。通过主控模块101控制变桨模块102和变流模块203，辅助控制系统300采集信息辅助调整，实现适应性调控，提高发电效率的功能。通过远程监控系统400可将运行状态，调整参数信息和地理位置传输至远程终端，便于远程监控。
28.具体的，主控系统100，包括主控模块101、与所述主控模块101连接的变桨模块102、与所述变桨模块102连接的风电叶片组件103，以及与所述主控模块101连接的定位模块104；所述主控模块101输出控制指令，对运行中的模块进行调整，实现对风机的控制和运行，所述变桨模块102接收控制指令，调整所述风电叶片组件103桨距角的大小；定位模块104对地理位置进行定位。
29.变速变流系统200，包括与所述风电叶片组件103连接的变速模块201、与所述变速模块201连接的转换模块202，以及与所述转换模块202连接的变流模块203；所述变流模块203与所述主控模块101连接。
30.远程监控系统400，包括与所述主控模块101连接的无线收发模块401，以及与所述无线收发模块401连接的远程终端402。
31.较佳的，所述定位模块104包括gps定位部件104a和地理信息存储部件104b。gps定位部件104a采用纽曼户外gps定位器n50，地理信息存储部件104b则使用的是搭载arcgis软件的存储芯片。所述远程终端402包括笔记本电脑402a。无线收发模块401可采用现有技术，如485通讯等等。远程终端402用于接收信息，实现远程监控。
32.进一步的，所述变速模块201包括升速齿轮箱201a，所述升速齿轮箱201a用于变速，使高速轴的转速提高至低速轴的100倍，升速齿轮箱201a在传动系统中的作用是等功率地将风轮获得的低转速的机械能转变成高转速的机械能，传动系统中的齿轮箱是载荷和转速匹配的中心部件。所述转换模块202包括变速恒频双馈风力发电机202a，所述变速恒频双馈风力发电机202a将机械能转化为电能；所述变流模块203包括转子侧变流器203a和网侧变流器203b，通过所述变流模块203实现机组的转速、有功功率和无功功率的调节。主控模块101通过指令给变流模块203，控制转换模块202输出有功功率，也可以调整将感性无功功率或者容性无功功率输入电网达到提高或者降低电网电压的目的。
33.较佳的，辅助控制系统300包括调温装置301、测温模块302、测压模块303、风向测量模块，以及转速测量模块，所述测温模块302、所述测压模块303、所述风向测量模块，以及所述转速测量模块均与所述主控模块101连接。所述测温模块302、测压模块303、风向测量模块，以及转速测量模块分别为温度传感器302a、压力传感器303a、风向标，以及转速传感器。所述辅助控制系统300通过采集各项数据，将数据汇总后传输至所述主控模块101，所述主控模块101通过所述辅助控制系统300实时采集的数据，对各个模块进行实时调整。
34.主控模块101可采用自主可控可编程控制器plc，两者通过现场总线连接，如ethercat，canopen等。风电叶片组件103包括叶片、轮毂、高速轴，低速轴等等。变桨模块102为驱动电机，对3个风机叶片进行驱动，其是主控模块101的执行单元，采用canopen与主控
模块101进行通讯，以调节3个叶片的桨距工作在最佳状态。变速变流系统通过现场总线与主控模块101进行通讯，实现机组的转速、有功功率和无功功率的调节。
35.变桨距功率调节方式的基本原理是：当风力变化使风力机的风轮转速偏离了额定转速时，在规定的时间内，使借助于液压控制或者电机控制的叶片桨距调节控制器动作，改变风力机风轮叶片的攻角，调整风力机的输出功率，从而达到维持风力机的转速恒定。电气变桨距系统每个叶片都有独立的变桨驱动系统，所有的电气回路均安装在轮毂内。每个叶片均独立安装，通过带内齿的轴承连接在轮毂上，变桨模块102通过轴承上的小齿轮带动叶片旋转，通过辅助控制系统300测的值来控制叶片的位置，从而实现变桨和顺桨的目的。
36.较佳的，所述调温装置301调节所述转换模块202的工作温度。所述调温装置301包括承载板301a、设置于所述承载板301a两侧的冷却风扇301b和电加热器301c、设置于所述承载板301a中部的两组保温组件301d，以及与所述保温组件301d连接的动力组件301e。
37.进一步的，所述保温组件301d包括半壳体301d-1、设置于所述半壳体301d-1一侧的进出口301d-2、设置于其内壁的第一适配槽301d-3、设置于所述第一适配槽301d-3一侧的第二适配槽301d-4、与所述半壳体301d-1侧面连接的限位板301d-5，以及设置于所述限位板301d-5中部的螺纹口301d-6。设置第一适配槽301d-3用于与风力发电机202a型号适配，设置第二适配槽301d-4用于与电加热器301c适配，减小材料消耗和内部空间，提高加热效率。半壳体301d-1内壁设置有保温层，保温层可采用现有材料。设置进出口301d-2可安全通过驱动轴并且在启动冷却风扇301b时使空气流动，提高降温能力。
38.进一步的，两组所述保温组件301d的螺纹口301d-6螺纹方向相反。当丝杆转动时两组保温组件301d可同时向内或向外移动。所述承载板301a包括与所述限位板301d-5配合的直线限位槽301a-1。设置直线限位槽301a-1对限位板301d-5进行限位，使其沿直线移动，保证保温组件301d在动力组件301e的作用下正确移动。所述动力组件301e包括调节电机301e-1，以及与所述螺纹口301d-6连接的丝杆301e-2。
39.当风力发电机202a温度升高至某设定值后，启动冷却风扇301b，当温度降低到某设定值时，停止风扇运行；当发电机温度过高或过低并超限后，发出报警信号，并执行安全停机程序。当温度低至某设定值后，启动调节电机301e-1，使两组保温组件301d聚拢，形成一定的加热空间，启动电加热器301c可使温度快速升高至某设定值，然后停止加热器运行；通过保温组件301d控制发电机的温度端差在合理的范围内，减小能源消耗。
40.综上，根据采集的数据对风电场机组进行实时调整，有效的利用了风力资源，通过变速变流系统，实现机组的转速、有功功率和无功功率的调节，提高了发电效率。对发电机进行实时维护，保证其能够正常运行。
41.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任
何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
42.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。
43.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
44.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。