專利名稱：基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于風力發(fā)電技術領域，具體涉及到基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置。
背景技術：
當前，科技高速發(fā)展的時代，全球能源供應緊張，環(huán)境問題日益突出。風能具有儲量巨大、分布廣泛、清潔無污染和可再生的特點，符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求，越來越受到世界各國和地區(qū)的廣泛關注。世界風電產業(yè)近來迅速發(fā)展，風力發(fā)電已經成為解決世界能
源短缺的重要途徑。全球風能資源蘊藏量巨大，風能的利用，主要是風力發(fā)電，即利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速箱將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電機組，在我國多數(shù)情況下普遍位于西北、華北、東北等低溫、多風沙區(qū)域或南方潮濕及沿海高腐蝕區(qū)域，且位置均較偏僻。此環(huán)境特點要求風力發(fā)電機組具有良好的耐低溫、高濕度、抗風沙、耐腐蝕、性能穩(wěn)定、無需維護等特點。由于風力發(fā)電機處于環(huán)境惡劣，所以對于硬件系統(tǒng)的性能、使用環(huán)境等方面提出了很高的要求，這樣嚴酷的自然條件使發(fā)電機組工作受到了明顯影響。由于風速的不確定性、隨機性、波動性、間歇性的特點，為更好的利用風資源，提高風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的可靠性。平均風速愈大，地表面愈粗糙，陣風風速超過平均風速的百分率就越大。一次陣風到達最大風速后，約過I一2秒鐘，風速就會小于平均風速的一半，然后再出現(xiàn)另一次最大風速。在風電場中，由于陣風的影響，可能會導致風力發(fā)電機轉速突然上升，待短暫的陣風過后，風力發(fā)電機轉速又下降，在短時間內這種轉速大的波動，必然會導致輸出功率的波動，影響發(fā)電質量；甚至在陣風超過額定風速過大的情況下，可能會導致風力發(fā)電機的突然停車，隨后又重新啟動，引發(fā)故障。
發(fā)明內容為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，具有安全性好、可靠性高、提前預測控制、可控性好、成本低的特點。為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案為基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，風電場風力發(fā)電機機組的測風系統(tǒng)I和測風塔2的數(shù)據輸出端接外部服務器4，天氣預報系統(tǒng)3通過光信號與外部服務器4實現(xiàn)數(shù)據傳輸，外部服務器4通過隔離裝置9與集控中心8連接，集控中心8與調度中心12連接。所述集控中心8包括兩兩之間通過網線11進行數(shù)據傳輸?shù)慕粨Q機5、內部服務器
6、工程師站7以及打印系統(tǒng)10。所述集控中心8通過交換機5與調度中心12傳輸數(shù)據。所述集控中心8通過交換機5與風力發(fā)電機組的塔底控制柜15進行通信，塔底控制柜15與設置在機艙16中的塔頂控制柜14通信連接，塔頂控制柜14與設置于機艙16外的槳片17連接，集控中心8發(fā)出操作指令通過塔頂控制柜14控制槳葉17執(zhí)行變槳、偏航。所述測風系統(tǒng)I由設置于風電場每個風力發(fā)電機上的風速風向儀13構成。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是一、提前預測控制由于陣風的突發(fā)性及其持續(xù)性短，再加上風場的地理范圍也較大，陣風在風場外圍被檢測到，強度較大，當?shù)斤L場中心位置時，陣風強度就會減弱，甚至消失，為了解決這一問題，利用集控中心通過權值算法，即給各風力發(fā)電機乘以相應的權值，由外到內權值依次遞減，這樣當外圍傳感器檢測陣風，將信號傳遞給風場內各風力發(fā)電機，各風力發(fā)電機會將此信號乘以自身相應的權值，由此得出的計算結果來調整動作，也就是說離陣風最近的風力發(fā)電機動作最大，甚至要順槳，而離陣風越遠的風力發(fā)電機動作就較小甚至不動作，對于陣風的影響可以提前控制。二、系統(tǒng)安全與可靠性通過上述方式避免了陣風來臨時，各風力發(fā)電機會發(fā)生誤判斷的情況，導致錯誤的動作引起的輸出功率波動，從整體上保證了整個風電場在陣風來臨時風力發(fā)電機轉速和輸出功率的穩(wěn)定?；陲L速超前檢測的功率控制可以從測量源頭保證測量數(shù)據的準確性，為功率控制提供可靠的數(shù)據來源，保證風力發(fā)電機經濟效益的最優(yōu)化，維護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)風力發(fā)電機的故障處理等級化。因此，本實用新型具有安全性好、可靠性高、提前預測控制、可控性好、成本低的特點。

圖I是本實用新型的系統(tǒng)示意圖。圖2是本實用新型的單臺風力發(fā)電機示意圖。圖3是本實用新型工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如圖I所示，本實用新型為一種基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，風電場風力發(fā)電機機組的測風系統(tǒng)I和測風塔2的數(shù)據輸出端接外部服務器4，測風系統(tǒng)I和測風塔2所采集的數(shù)據通過協(xié)議轉換為光纖信號與外部服務器4通信，天氣預報系統(tǒng)3通過光信號與外部服務器4實現(xiàn)數(shù)據傳輸，外部服務器4通過隔離裝置9與集控中心8連接，集控中心8包括兩兩之間通過網線11進行數(shù)據傳輸?shù)慕粨Q機5、內部內部服務器6、工程師站7以及打印系統(tǒng)10，集控中心8通過交換機5實現(xiàn)與調度中心12傳輸數(shù)據。如圖2所示，單臺風力發(fā)電機包括機艙16，機艙16外機械連接風力發(fā)電機的槳片17，機艙16中有塔頂控制柜14，塔頂控制柜14與機艙16的塔底控制柜15通信連接，集控中心8通過交換機5與風力發(fā)電機組的塔底控制柜15進行通信，進而通過塔頂控制柜14控制槳葉17執(zhí)行變槳、偏航。如圖3所示，本實用新型的工作過程是開始工作后，首先進行實時采集數(shù)據，設置于風電場每個風力發(fā)電機上的風速風向儀13組成測風系統(tǒng)1，各個風速風向儀13測量的風速風向數(shù)據、測風塔2測量的風資源數(shù)據均傳輸至外部服務器4，剔除超限、不正確的風資源數(shù)據后預測實時風資源數(shù)據，外部服務器4同時接收天氣預報系統(tǒng)3提供的天氣預報中風資源情況，綜合比較計算出風電場風資源情況。根據計算出的風資源情況、地理特征、風場風力發(fā)電機組分布綜合因素預測每臺風力發(fā)電機功率曲線，集控中心8通過計算出的風資源情況及單臺風力發(fā)電機功率曲線，通過每臺風力發(fā)電機的塔底控制柜15向塔頂控制柜14發(fā)出變槳、偏航等動作執(zhí)行命令，控制槳葉17執(zhí)行變槳、偏航。集控中心8同時還與調度中心12通信，獲取調度中心12的調度信息，并根據調度信息調整所發(fā)指令。
本實用新型中，實際功率與預測功率曲線實時通過外部服務器4對比分析，并通過修正算法使得實際功率盡量保持與預測功率較高的一致性。
權利要求1.基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，其特征在于，風電場風力發(fā)電機機組的測風系統(tǒng)(I)和測風塔(2)的數(shù)據輸出端接外部服務器(4)，天氣預報系統(tǒng)(3)通過光信號與外部服務器(4)實現(xiàn)數(shù)據傳輸，外部服務器(4)通過隔離裝置(9)與集控中心(8)連接，集控中心(8)與調度中心(12)連接。
2.根據權利要求I所述的基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，其特征在于，所述集控中心(8)包括兩兩之間通過網線(11)進行數(shù)據傳輸?shù)慕粨Q機(5)、內部服務器(6)、工程師站(7)以及打印系統(tǒng)(10)。
3.根據權利要求2所述的基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，其特征在于，所述集控中心(8 )通過交換機(5 )與調度中心(12 )傳輸數(shù)據。
4.根據權利要求2所述的基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，其特征在于，所述集控中心(8)通過交換機(5)與風力發(fā)電機組的塔底控制柜(15)進行通信，塔底控制柜(15)與設置在機艙(16)中的塔頂控制柜(14)通信連接，塔頂控制柜(14)與設置于機艙(16)外的槳片(17)連接，集控中心(8)發(fā)出操作指令通過塔頂控制柜(14)控制槳葉(17)執(zhí)行變槳、偏航。
5.根據權利要求I所述的基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，其特征在于，所述測風系統(tǒng)(I)由設置于風電場每個風力發(fā)電機上的風速風向儀(13)構成。
專利摘要基于風速超前預測的風力發(fā)電機組控制裝置，風電場風力發(fā)電機機組的測風系統(tǒng)和測風塔的數(shù)據輸出端接外部服務器，天氣預報系統(tǒng)通過光信號與外部服務器實現(xiàn)數(shù)據傳輸，外部服務器通過隔離裝置與集控中心連接，集控中心與調度中心連接，集控中心與風力發(fā)電機組的塔底控制柜進行通信，塔底控制柜與設置在機艙中的塔頂控制柜通信連接，塔頂控制柜與設置于機艙外的槳片連接，集控中心發(fā)出操作指令通過塔頂控制柜控制槳葉執(zhí)行變槳、偏航，本實用新型對于陣風的影響可以提前控制，從測量源頭保證測量數(shù)據的準確性，為功率控制提供可靠的數(shù)據來源，保證風力發(fā)電機經濟效益的最優(yōu)化，維護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)風力發(fā)電機的故障處理等級化。
文檔編號F03D7/04GK202732222SQ20122038791
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權日2012年8月6日
發(fā)明者楊海艷, 任哲峰, 藺榮德, 周家光, 黨理, 張元慶, 王建成, 張佳偉 申請人:大唐托克遜風電開發(fā)有限公司