一种用于风电场的调频控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于风电场的调频控制系统，包括控制器以及分别与所述控制器电连接的并网点母线测量模块、测频模块、通信模块；所述并网点母线测量模块用于采集并网点母线两侧的电压和电流值；所述测频模块用于采集并网点母线两侧的电网频率；所述控制器通过通信模块与风力发电装置进行通信连接；所述风力发电装置上设有调节机构，用于根据控制器下发的指令调节风力发电装置的输出功率。本实用新型专利技术通过在风力发电装置上设置调节机构，当电力系统频率超出正常范围时，可通过控制器控制调节机构调节风轮叶片的受风面积，从而调节风力发电装置的输出功率，以平衡电力系统的频率，保证电力系统安全、平稳运行。平稳运行。平稳运行。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电场的调频控制系统


[0001]本技术属于新能源发电自动控制
，具体是一种用于风电场的调频控制系统。

技术介绍

[0002]风力发电以其技术成熟、成本较低和大规模开发利用的优势成为新能源发展最快、最具有竞争力的发电技术。随着风力发电的规模化开发利用，风电作为未来电网中的重要电源，越来越被认为应该具备类似于传统电源的有功控制和频率调节等辅助服务能力。受气候条件的制约，风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点；大规模风力发电接入对电力系统规划、运行控制、保护、调度等方面提出了新的挑战，尤其是在有功功率控制方面。
[0003]电力系统稳定运行的前提是发电与用电的实时平衡，否则会引起系统电能质量下降，甚至会发生不稳定；为此，电力系统中往往需要配置一定的备用容量，以消除瞬时的功率不平衡。
[0004]风力发电机可分为定速型和变速型两种，早期的很多风机采用了鼠笼式异步发电机，为定速运行，风电机组转子与系统频率耦合，滑差约为1％～2％；这种风机能够自动为电力系统提供惯性响应支持，但可以提供的容量较小，而且在后继的频率调节过程中基本没有贡献；变速型风电机组包括目前主流的双馈型风机和直驱型风机，由于电力电子变流器的控制作用，前者的转子电磁转速可以在系统同步速的
±
30％内波动，而后者的波动范围更大；因而，变速风机转子与系统频率解耦，无法在系统频率变化时主动提供惯性支撑。此外，目前风机大多采用最大风能捕获控制，风机运行于最大功率点附近，无法提供调频所需的备用容量，尤其是在向上调节时。r/>
技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种用于风电场的调频控制系统，解决现有技术中风电场站不具备参与电网快速调频的能力，不能保证电力系统平稳运行的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]一种用于风电场的调频控制系统，包括控制器以及分别与所述控制器电连接的并网点母线测量模块、测频模块、通信模块；所述并网点母线测量模块用于采集并网点母线两侧的电压和电流值；所述测频模块用于采集并网点母线两侧的电网频率；所述控制器通过通信模块与风力发电装置进行通信连接；所述风力发电装置上设有调节机构，用于根据控制器下发的指令调节风力发电装置的输出功率。
[0008]所述并网点母线测量模块和所述测量模块采集到的数据均传输到控制器，控制器基于获取的并网点母线两侧的电压和电流值，计算风电场的实时有功功率；并根据获取的电网频率，在电网频率超过预设的频率响应阈值时，基于当前获取的实时有功功率，计算出有功功率的目标调节值；再根据目标调节值控制调节机构调节风力发电装置的输出功率，
从而保证电力系统平稳运行。
[0009]具体地，所述调节机构包括电动百叶窗，所述电动百叶窗安装在风力发电装置的风轮叶片中段，所述风轮叶片中段设有用于安装电动百叶窗的镂空区；所述电动百叶窗与控制器无线通信连接。通过控制器控制电动百叶窗的叶片转动一定的角度，可以增加或减小风轮叶片的受风面积，从而提高或降低风轮的转速，进而提高或降低风力发电装置的输出功率。
[0010]进一步地，所述电动百叶窗的叶片与风轮叶片的夹角为0～90度；当所述电动百叶窗的叶片与风轮叶片的夹角为90度时，所述风轮叶片的受风面积最小，所述风力发电装置的输出功率最低；当所述电动百叶窗的叶片与风轮叶片的夹角为0度时，所述风轮叶片的受风面积最大，所述风力发电装置的输出功率最高。
[0011]进一步地，所述电动百叶窗的每个叶片边缘均设有密封硅胶套；当电动百叶窗的叶片于风轮叶片的夹角为0度时，电动百叶窗的叶片全部处于闭合状态，通过设置密封硅胶套，可以防止电动百叶窗闭合不紧出现漏风的情况，一旦电动百叶窗闭合不紧漏风就会降低风力发电装置的最大输出功率。
[0012]可选地，所述风力发电装置的风轮叶片包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片安装在发电机的输入轴端；所述调节机构包括驱动电机，所述驱动电机设在第一叶片的末端，所述驱动电机的输出轴上安装有第二叶片，所述驱动电机的输出轴与第一叶片、第二叶片的中心轴线重合；所述驱动电机与控制器无线通信连接。通过控制器控制第二叶片转动一定的角度，可以增加或减小风轮叶片的受风面积，从而提高或降低风轮的转速，进而提高或降低风力发电装置的输出功率。
[0013]进一步地，所述第二叶片与第一叶片的夹角为0～90度；当所述第二叶片与第一叶片的夹角为90度时，所述风轮叶片的受风面积最小，所述风力发电装置的输出功率最低；当所述第二叶片与第一叶片的夹角为0度时，所述风轮叶片的受风面积最大，所述风力发电装置的输出功率最高。
[0014]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过在风力发电装置上设置调节机构，当电力系统频率超出正常范围时，可通过控制器控制调节机构调节风轮叶片的受风面积，从而调节风力发电装置的输出功率，以平衡电力系统的频率，保证电力系统安全、平稳运行。
附图说明
[0015]图1为本技术一种用于风电场的调频控制系统的结构示意框图；
[0016]图2为本技术实施例1中调节机构在风轮叶片上的安装结构示意图；
[0017]图3(a)为本技术实施例1中电动百叶窗的叶片与风轮叶片夹角为45度时的状态示意图；
[0018]图3(b)为本技术实施例1中电动百叶窗的叶片与风轮叶片夹角为0度时的状态示意图；
[0019]图3(c)为本技术实施例1中电动百叶窗的叶片与风轮叶片夹角为90度时的状态示意图；
[0020]图4为本技术实施例2中调节机构在风轮叶片上的安装结构示意图；
[0021]图中：1、风力发电装置；2、风轮叶片；3、电动百叶窗；4、第一叶片；5、第二叶片；6、驱动电机。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术中的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，本实施例提供了一种用于风电场的调频控制系统，包括控制器以及分别与所述控制器电连接的并网点母线测量模块、测频模块、通信模块；所述并网点母线测量模块用于采集并网点母线两侧的电压和电流值；所述测频模块用于采集并网点母线两侧的电网频率；所述控制器通过通信模块与风力发电装置1进行通信连接；所述风力发电装置 1上设有调节机构，用于根据控制器下发的指令调节风力发电装置1的输出功率。
[0025]所述并网点母线测量模块和所述测量模块采集到的数据均传输到控制器，控制器基于获取的并网点母线两侧的电压和电流值，计算风电场的实时有功功率；并根据获取的电网频率，在电网频率超过预设的频率响应阈值时，基于当前获取的实时有功功率，计算出有功功率的目标调节值；再根据目标调节值控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风电场的调频控制系统，其特征在于，包括控制器以及分别与所述控制器电连接的并网点母线测量模块、测频模块、通信模块；所述并网点母线测量模块用于采集并网点母线两侧的电压和电流值；所述测频模块用于采集并网点母线两侧的电网频率；所述控制器通过通信模块与风力发电装置进行通信连接；所述风力发电装置上设有调节机构，用于根据控制器下发的指令调节风力发电装置的输出功率。2.根据权利要求1所述的一种用于风电场的调频控制系统，其特征在于，所述调节机构包括电动百叶窗，所述电动百叶窗安装在风力发电装置的风轮叶片中段，所述风轮叶片中段设有用于安装电动百叶窗的镂空区；所述电动百叶窗与控制器无线通信连接。3.根据权利要求2所述的一种用于风电场的调频控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓鹏，逯平，
申请(专利权)人：湖北天睿智电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：