一种风电场自动发电控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电场自动发电控制系统，包括：风电场数据采集模块，获取风电场功率数据并传输至电能分配模块；并网数据采集模块，获取并网侧数据并传输至功率控制模块；调度数据交换模块，接收功率调度指令并传输至功率控制模块，并上传若干个风机的功率数据；功率控制模块，依据功率调度指令和并网侧数据，得到风电场需要输出的有功功率；电能分配模块，通过功率分配模型对风电场需要输出的有功功率进行分配，得到每个风机的有功功率需求，并对应传输至风机。通过构建合理的数据传输通道，对风机群的运行信息与状态信息进行处理分析，并结合并网侧电网数据，对风电场中的功率可调风机进行控制，解决了电能波动对电网的影响，并实现了风电场机组平稳调控。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场自动发电控制系统
本专利技术涉及风力发电辅助设备
，特别涉及一种风电场自动发电控制系统。
技术介绍
随着经济的发展，人类社会对电能的需求量越来越大，风能作为一种可再生的清洁能源，得到越来越多人的认可，然而风电功率输出的特点为间歇性、多变化，大型风电场接入电网必然会面临电功率平稳调度问题，伴随风电场规模的扩大，风电装机容量不断提高，风电场对电网的影响逐渐显现，风电并网所带来的电压稳定性问题、暂态稳定性及频率稳定性问题都凸现出来。随着国家建立坚强型电网战略的逐步推进，对风电厂的调度管理系统需求应运而生，电网要求风电场必须配备能量管理系统即风电场自动发电控制(AGC)系统，用来控制风力发电机的出力，使风电场发电量做到可调可控。由于国内风电技术起步较晚，风电场功率调节系统技术不成熟，尤其当风速变化剧烈时，对电网的冲击更为明显，原因是现有的能量管理系统往往没有考虑功率调整幅度对风机的冲击，导致当风速变化剧烈能量管理系统对风机调控时给机组带来巨大的冲击，使风机振动加剧、载荷增加，从而缩短机组寿命。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种风电场自动发电控制系统，通过构建合理的数据传输通道，对风电场风机群的运行信息与状态信息进行处理分析，并结合并网侧电网数据，对风电场中的功率可调风机进行控制，解决了风机接入电网后输出电能波动对电网的影响，并实现了风电场机组的平稳调控，满足了电网和机组的调控需求。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种风电场自动发电控制系统，包括：风电场数据采集模块、并网数据采集模块、调度数据交换模块、功率控制模块和电能分配模块；所述风电场数据采集模块获取风电场功率数据并传输至所述电能分配模块；所述并网数据采集模块获取并网侧数据并传输至所述功率控制模块，所述并网侧数据包括：并网侧有功功率和并网侧电网频率；所述调度数据交换模块接收功率调度指令并传输至所述功率控制模块，并上传所述若干个风机的功率数据；所述功率控制模块依据所述功率调度指令和所述并网侧数据，得到所述风电场需要输出的有功功率；所述电能分配模块通过功率分配模型对所述风电场需要输出的有功功率进行分配，得到每个所述风机的有功功率需求，并对应传输至所述风机。进一步地，所述风电场功率数据包括：功率可调风机台数、功率可调风机可用功率、功率不可调风机台数和功率不可调风机输出功率。进一步地，所述电能分配模块分配给第j台功率可调风机的功率需求Pref(j)为：其中，Pavail(j)为第j台所述功率可调风机有功功率可调范围，PTotalAvail为所述功率可调风机的有功功率总额，Prefout为所述功率调度指令的有功功率，PTotalConst为所述功率不可调风机的有功功率总额，M为功率不可调风机台数，N为功率可调风机台数。进一步地，所述风电场数据采集模块对所述若干个风机的功率数据进行滤波处理，并滤波后的所述功率数据传递至所述电能分配模块。进一步地，所述滤波后的所述功率数据y(n)为：y(n)＝Kfy(n-1)+(1-Kf)x(n)，其中，Kf为滤波系数，x(n)为第n次滤波输入值，y(n-1)为第n-1次滤波输出值。进一步地，所述功率控制模块通过所述功率调度指令和所述并网侧数据得到有功功率偏差ΔPref1为：ΔPref1＝(Pref-Ppcc)+Kfp(fref-fpcc)，其中，Pref为调度指令参考有功功率，Ppcc为并网侧有功功率，Kfp为系统调频系数，fref为调度指令参考频率，fpcc为并网侧电网频率。进一步地，所述功率控制模块还对所述有功功率差值进行迟滞控制，即其中，ΔPref为有功功率的变化值，ΔPthreshold为有功功率的变化阈值。进一步地，所述风电场数据采集模块通过modbus规约与所述风机进行数据交换。进一步地，所述调度数据交换模块通过TCP104协议接收所述功率调度指令和发送所述若干个风机的功率数据。进一步地，所述功率控制模块还对其输出的所述有功功率差值进行斜坡限幅处理，所述斜坡限幅处理为在每一采样周期内对所述有功功率差值的变化进行幅度限制，所述每一采样周期中所述风电场需要调节的所述功率幅度值ΔPrefout1为：其中，ΔPmax_refout为所述有功功率差值最大限制阈值，ΔPmin_refout为所述有功功率差值最小限制阈值，ΔPrefout为未对所述风电场有功功率差值进行斜坡限幅前的功率调节幅度值，ΔPrefout＝Prefout-Pcurrent，Pcurrent为所述风电场当前功率；和/或所述功率控制还对所述风电场需要输出的有功功率进行给定限幅处理，给定限幅处理后的所述风电场有功功率的输出值Prefout2为：其中，Prefout1＝Pcurrent+ΔPrefout1，Pcurrent为所述风场当前功率，Pmin_refout为当前采样周期所述风电场最终需要输出的有功功率的最小限制值，Pmax_refout为当前采样周期风机最终需要输出的有功功率的最大限制值，Prefout1为未对功率输出做幅值限制前风电场输出的有功功率。本专利技术实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：通过构建合理的数据传输通道，对风电场风机群的运行信息与状态信息进行处理分析，并结合并网侧电网数据，对风电场中的功率可调风机进行控制，并对功率控制模块的输出进行斜坡限幅处理和给定限幅处理，解决了风机接入电网后输出电能波动对电网的影响，并实现了风电场机组的平稳调控，满足了电网和机组的调控需求。附图说明图1是本专利技术实施例提供的风电场自动发电控制系统控制流程图；图2是本专利技术实施例提供的风电场自动发电控制系统功率控制结构图；图3是本专利技术实施例提供的风电场自动发电控制系统功率计算示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。图1是本专利技术实施例提供的风电场自动发电控制系统控制流程图。图2是本专利技术实施例提供的风电场自动发电控制系统功率控制结构图。图3是本专利技术实施例提供的风电场自动发电控制系统功率计算示意图。请参照图1、图2和图3，本专利技术实施例提供一种风电场自动发电控制系统，包括：风电场数据采集模块、并网数据采集模块、调度数据交换模块、功率控制模块和电能分配模块；风电场数据采集模块获取若干个风机的功率数据并传输至电能分配模块；并网数据采集模块获取并网侧数据并传输至功率控制模块，并网侧数据包括：并网侧有功功率和并网侧电网频率；调度数据交换模块接收功率调度指令并传输至功率控制模块，并上传若干个风机的功率数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电场自动发电控制系统，其特征在于，包括：风电场数据采集模块、并网数据采集模块、调度数据交换模块、功率控制模块和电能分配模块；/n所述风电场数据采集模块获取风电场功率数据并传输至所述电能分配模块；/n所述并网数据采集模块获取并网侧数据并传输至所述功率控制模块，所述并网侧数据包括：并网侧有功功率和并网侧电网频率；/n所述调度数据交换模块接收功率调度指令并传输至所述功率控制模块，并上传所述若干个风机的功率数据；/n所述功率控制模块依据所述功率调度指令和所述并网侧数据，得到风电场需要输出的有功功率；/n所述电能分配模块通过功率分配模型对所述风电场需要输出的有功功率进行分配，得到每个所述风机的有功功率需求，并对应传输至所述风机。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电场自动发电控制系统，其特征在于，包括：风电场数据采集模块、并网数据采集模块、调度数据交换模块、功率控制模块和电能分配模块；
所述风电场数据采集模块获取风电场功率数据并传输至所述电能分配模块；
所述并网数据采集模块获取并网侧数据并传输至所述功率控制模块，所述并网侧数据包括：并网侧有功功率和并网侧电网频率；
所述调度数据交换模块接收功率调度指令并传输至所述功率控制模块，并上传所述若干个风机的功率数据；
所述功率控制模块依据所述功率调度指令和所述并网侧数据，得到风电场需要输出的有功功率；
所述电能分配模块通过功率分配模型对所述风电场需要输出的有功功率进行分配，得到每个所述风机的有功功率需求，并对应传输至所述风机。


2.根据权利要求1所述的风电场自动发电控制系统，其特征在于，
所述风电场功率数据包括：功率可调风机台数、功率可调风机可用功率、功率不可调风机台数和功率不可调风机输出功率。


3.根据权利要求2所述的风电场自动发电控制系统，其特征在于，所述电能分配模块分配给第j台功率可调风机的功率需求Pref(j)为：









其中，Pavail(j)为第j台所述功率可调风机有功功率可调范围，PTotalAvail为所述功率可调风机的有功功率总额，Prefout为所述功率调度指令的有功功率，PTotalConst为所述功率不可调风机的有功功率总额，M为功率不可调风机台数，N为功率可调风机台数。


4.根据权利要求1所述的风电场自动发电控制系统，其特征在于，
所述风电场数据采集模块对所述若干个风机的功率数据进行滤波处理，并滤波后的所述功率数据传递至所述电能分配模块。


5.根据权利要求4所述的风电场自动发电控制系统，其特征在于，
所述滤波后的所述功率数据y(n)为：
y(n)＝Kfy(n-1)+(1-Kf)x(n)，
其中，Kf为滤波系数，x(n)为第n次滤波输入值，y(n-1)为第n-1次滤波输出值。


6.根据权利要求1所述的风电场自动发电控制系统，其特征在于，
所述功率控制模块通过所述功率调度指令和所述并网...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娜娜，邓清闯，卢晓光，霍富强，马树立，周珍珍，辛飞，黄河涛，程占伟，杨相银，
申请(专利权)人：许昌许继风电科技有限公司，许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41