一種基于聚類(lèi)分組的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)avc系統(tǒng)硬件架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的通信控制硬件結(jié)構(gòu)，特指風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的增大，并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)及其接入地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行日益受到關(guān)注。其中一個(gè)重要方面就是風(fēng)電系統(tǒng)的電壓與無(wú)功功率問(wèn)題。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，尤以接入點(diǎn)的電壓波動(dòng)最突出，這種電壓波動(dòng)產(chǎn)生的根本原因是無(wú)功功率的波動(dòng)。因此，十分有必要采取技術(shù)手段使得并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)SVG能夠有效控制無(wú)功功率，平抑電壓波動(dòng)。目前，風(fēng)電場(chǎng)調(diào)節(jié)無(wú)功功率的手段主要是配置大容量的SVG設(shè)備，該設(shè)備極其昂貴。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身具有無(wú)功調(diào)節(jié)能力，但是由于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組數(shù)目多、分布廣，現(xiàn)有的基于RS485協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議的監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)通信，根本無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)故障、電壓快速變化等情況的無(wú)功控制要求，無(wú)法利用機(jī)組的無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力，事實(shí)上是巨大的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的正是為了解決上述不足，而提出一種基于聚類(lèi)分組的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件架構(gòu)，所提供的架構(gòu)包括采集層、總線(xiàn)層、中央控制層和SCADA層，可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)通信和控制。采集層連接風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)和總線(xiàn)層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集并發(fā)送給Profibus DP主站；總線(xiàn)層連接中央控制層和采集層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，最快速度達(dá)12Mbps ;中央控制層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理分析，計(jì)算分配各機(jī)組的無(wú)功功率；SCADA層實(shí)現(xiàn)AVC系統(tǒng)和場(chǎng)站的數(shù)據(jù)交互。
[0004]本實(shí)用新型的功能是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種基于聚類(lèi)分組的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件架構(gòu)，本實(shí)用新型特征在于，該架構(gòu)從結(jié)構(gòu)層次上分為采集層、總線(xiàn)層、中央控制層和SCADA層；采集層設(shè)有Profibus DP從站和Profibus從站接口單元；總線(xiàn)層設(shè)有Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置、光纖中繼器、光纖轉(zhuǎn)Profibus DP裝置、Profibus DP主站；中央控制層設(shè)有AVC中央控制器、PXI總線(xiàn)和Profibus DP轉(zhuǎn)PXI總線(xiàn)設(shè)備；SCADA層設(shè)有風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)；
[0006]連接關(guān)系:
[0007]總線(xiàn)層設(shè)有N段總線(xiàn)區(qū)域，每段總線(xiàn)區(qū)域包含M個(gè)Profibus DP從站、M個(gè)Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置、M-1個(gè)光纖轉(zhuǎn)Profibus DP裝置；
[0008]每個(gè)Profibus DP從站通過(guò)I個(gè)Profibus從站接口單元與I個(gè)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)連接；第一個(gè)Profibus DP從站通過(guò)Profibus DP通信線(xiàn)與第一個(gè)Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置相連，第一個(gè)Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置通過(guò)光纖與第一個(gè)光纖轉(zhuǎn)Profibus DP裝置相連，第一個(gè)光纖轉(zhuǎn)Profibus DP裝置通過(guò)Prof ibus DP通信線(xiàn)與第二個(gè)Prof ibus DP從站相連；第二個(gè)Profibus DP從站通過(guò)Profibus DP通信線(xiàn)與第二個(gè)Prof ibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置相連，第二個(gè)Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置通過(guò)光纖與第二個(gè)光纖轉(zhuǎn)Profibus DP裝置相連，第二個(gè)光纖轉(zhuǎn)Profibus DP裝置通過(guò)Profibus DP通信線(xiàn)與第三個(gè)Prof ibus DP從站相連；依次循環(huán)，第M個(gè)Profibus DP從站通過(guò)Prof ibus DP通信線(xiàn)與第M個(gè)Prof ibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置相連；第M個(gè)Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置通過(guò)光纖與光纖中繼器相連；光纖中繼器通過(guò)光纖與Prof ibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置相連，Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置、Prof ibus DP主站、Profibus DP轉(zhuǎn)PXI總線(xiàn)設(shè)備通過(guò)Prof ibus DP通信線(xiàn)依序連接；N段總線(xiàn)區(qū)域依次循環(huán)，在第N個(gè)Profibus DP主站還與SVG裝置相連；Profibus DP轉(zhuǎn)PXI總線(xiàn)通過(guò)PXI總線(xiàn)分別與AVC中央控制器相連；AVC中央控制器通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)相連。
[0009]本實(shí)用新型所述總線(xiàn)層設(shè)有10段總線(xiàn)區(qū)域，每段總線(xiàn)區(qū)域包含I至32個(gè)Profibus DP 從站。
[0010]一種基于聚類(lèi)分組的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件架構(gòu)，分為采集層、總線(xiàn)層、中央控制層和SCADA層。
[0011]所述的采集層包括Profibus DP從站和Prof ibus從站接口單元,利用Prof ibusDP從站采集風(fēng)電場(chǎng)聚類(lèi)分組AVC控制所需的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率、電壓有效值以及機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)。
[0012]所述的總線(xiàn)層包括Profibus DP轉(zhuǎn)光纖裝置、光纖中繼器、光纖轉(zhuǎn)Prof ibus DP裝置、P1f ibus DP主站，總線(xiàn)層一段母線(xiàn)可以接I至32個(gè)Profibus DP從站，總線(xiàn)層可布置10段母線(xiàn)。
[0013]所述的總線(xiàn)層還包括連接風(fēng)電場(chǎng)SVG的Profibus DP從站。
[0014]所述的中央控制層包括AVC中央控制器、PXI總線(xiàn)和Profibus DP轉(zhuǎn)PXI總線(xiàn)設(shè)備，AVC中央控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理分析、機(jī)組無(wú)功功率的分配。
[0015]所述的SCADA層通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)SCADA服務(wù)器和AVC中央控制器信息交互。
[0016]本實(shí)用新型采集層包括Profibus DP從站和Prof ibus從站接口單元,Prof ibus從站接口單元采用智能通信芯片SPC3實(shí)現(xiàn)，該芯片可以和大多數(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)CPU通信從而采集AVC系統(tǒng)所需的信息，并將數(shù)據(jù)信息封裝成Profibus幀，Profibus DP從站將信息幀發(fā)送給主站，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。
[0017]本實(shí)用新型總線(xiàn)層按照風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組數(shù)量和類(lèi)型進(jìn)行總線(xiàn)分段和總線(xiàn)主站管理以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的聚類(lèi)分組，并通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速遠(yuǎn)距離傳輸。一段總線(xiàn)最多可掛32個(gè)從站，從站出口通過(guò)Profibus DP轉(zhuǎn)光纖設(shè)備將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，光纖接入下個(gè)從站或者主站時(shí)再通過(guò)光纖轉(zhuǎn)Profibus DP設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。主站接收到數(shù)據(jù)后上送給中央控制層。
[0018]本實(shí)用新型中央控制層包括AVC中央控制器、PXI總線(xiàn)和Profibus DP轉(zhuǎn)PXI總線(xiàn)設(shè)備，Profibus DP轉(zhuǎn)PXI總線(xiàn)設(shè)備接收到總線(xiàn)層的數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為AVC中央控制器識(shí)別的PXI總線(xiàn)格式，AVC中央控制器將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并通過(guò)特定的算法計(jì)算機(jī)組無(wú)功設(shè)定功率，并以同樣的方式通過(guò)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分配。
[0019]本實(shí)用新型SCADA層通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)SCADA服務(wù)器和AVC中央控制器信息交互。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是，提供一種風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組無(wú)功功率、電壓有效值、運(yùn)行狀態(tài)等信息的高速采集處理和運(yùn)算，并將無(wú)功功率設(shè)定值下發(fā)到各個(gè)機(jī)組，整個(gè)過(guò)程運(yùn)行效率遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以為改善風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功功率控制和電壓穩(wěn)定提供更高效的技術(shù)手段。
[0021]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步闡述本【實(shí)用新型內(nèi)容】。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型采集層Profibus DP從站結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型總線(xiàn)層結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]一種基于聚類(lèi)分組的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)級(jí)AVC系統(tǒng)硬件架構(gòu)