一种基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统的制作方法

1.本发明涉及新能源功率控制技术领域，具体涉及一种基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统。


背景技术：

2.近年来风力发电得到了快速的发展，以风电为主的新能源发电日益壮大，风力发电已成为主要的新能源发电之一。随着风力发电管理规范化，对风电场站的后台系统功能要求不断增加，各类系统的数量也越来越多。比如：现有风电场中涉及功率控制的系统包含agc/avc系统、一次调频系统、能量管理平台系统。这几个系统在现有技术中，是一个一个的独立系统。
3.在电网要求更新时，需要对上述多个系统分别进行相应升级维护。因为这些多个系统不一定是同一个厂家开发的，所以在进行升级维护时，可能会涉及到多个厂家的协调配合。但是在一些风电场，部分系统已经超出质保范围，在统一进行协调配合时难度较大，结合部分升级维护的要求，还需要进行额外的开发工作，这样就要求业主增加经费投入，在出保方不愿意配合时，业主只能放弃以前的系统，重新搭建新的系统，耗力费时。
4.因此，现在亟需一种风电场综合功率控制系统，能够整合现有技术中各类涉及风电场功率控制的系统。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统，以解决现有技术中存在的风电场中涉及功率控制的各系统为独立系统，不便于功能整合以及系统整体升级维护的技术问题。
6.本发明采用的技术方案如下
7.第一方面，提供了一种基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统，包括：
8.agc模块，与逻辑模块相连接，用于有功功率的自动分配；
9.avc模块，与逻辑模块相连接，用于无功功率的自动分配；
10.一次调频模块，与逻辑模块相连接，用于监测风力发电机组安全约束条件，根据接收到的控制命令在满足安全约束条件下实施控制命令输出；
11.能量管理模块，与逻辑模块相连接，用于对风电场中的风力发电机组进行有功功率、无功功率控制；及
12.逻辑模块，分别与agc模块、avc模块、一次调频模块、能量管理模块、无功补偿装置相连接；用于将有功功率和无功功率采取解耦方式分别进行控制。
13.进一步的，有功功率的逻辑控制方法如下：
14.逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取风电场目标有功功率、一次调频触发信号、一次调频目标有功功率；
15.将一次调频触发信号、一次调频目标有功功率下发给能量管理模块。
16.进一步的，无功功率逻辑控制方法如下：
17.逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取无功补偿装置的无功补偿能力、能量管理模块的无功调节能力及风电场目标无功功率；
18.分别计算出分配到能量管理模块、无功补偿装置的无功功率；
19.将无功功率分别下发给能量管理模块、无功补偿装置。
20.第一方面提供的基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统，其有益技术效果如下：集成了现有技术中的agc模块、avc模块、一次调频模块、能量管理模块，并通过逻辑模块对上述功能模块进行协同控制，整合了各系统的功能，减少原各系统间的通讯物理链接，便于涉及到风电场功率控制的相关系统整体升级维护。
21.第二方面，提供了一种风电场的有功功率逻辑控制方法，包括：
22.agc模块接收主站agc下发的调度指令，根据调度指令计算出下发到风电场的目标有功功率；
23.一次调频模块实时监测风电场电网频率，响应于电网频率偏差超过电网允许频率安全范围，依据从逻辑模块下发的风电场目标有功功率，以及频率与功率关系计算出一次调频目标有功功率；并将一次调频触发信号设为启动状态；
24.逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取一次调频触发信号、一次调频目标有功功率、风电场目标有功功率，并将风电场目标有功功率写入到一次调频模块；逻辑模块响应于一次调频触发信号的启动状态，将一次调频触发信号、一次调频目标有功功率下发给能量管理模块；
25.能量管理模块采用一次调频控制算法，将一次调频目标有功功率分配到每台风力发电机组。
26.进一步的，一次调频模块响应于电网频率偏差未超过电网允许安全范围，将一次调频触发信号设为未启动状态；
27.逻辑模块响应于一次调频触发信号的未启动状态，将一次调频触发信号、风电场目标有功功率下发给能量管理模块；
28.能量管理模块采用正常功率控制算法，将风电场目标有功功率分配到每台风力发电机组。
29.进一步的，还包括一次调频功能过渡到agc模块的功率控制策略，具体如下：
30.设置一个延迟时间参数s；
31.当一次调频结束后的s秒内，逻辑模块给能量管理模块下发上一个周期的风电场目标有功功率；
32.能量管理模块采用正常功率控制算法，将风电场目标有功功率分配到每台风力发电机组。
33.第二方面提供的风电场的有功功率逻辑控制方法，其有益技术效果如下：相比于现有的各独立系统在执行有功功率控制策略时、需要在各独立系统中反复、多次调用各种数据，有功功率逻辑控制方法以逻辑模块对多个模块进行协同控制，内部数据传输较以前的外部网线连接协议数据传输效率提高40％以上，提升了风电场功率控制的整体性能。设置的一次调频功能过渡到agc模块的功率控制策略，能够有效避免了因为一次调频和agc之间切换产生的功率超发或欠发。
34.第三方面，提供了一种电子设备，包括：
35.一个或多个处理器；
36.存储装置，用于存储一个或多个程序；
37.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现第二方面提供的风电场的有功功率逻辑控制方法。
38.第四方面，提供了一种风电场的无功功率逻辑控制方法，包括：
39.avc模块接收主站avc下发的调度指令，根据调度指令计算出下发到风电场的目标无功功率；
40.无功补偿装置将无功补偿能力提供给逻辑模块，用于逻辑模块计算无功功率的分配；
41.逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取风力发电机组总无功调节能力、无功补偿装置无功补偿能力，计算出分配到能量管理模块和无功补偿装置的无功功率；
42.能量管理模块将无功功率分配到每台风力发电机组。
43.第四方面提供的风电场的无功功率逻辑控制方法，其有益技术效果如下：相比于现有的各独立系统在执行无功功率控制策略时、需要在各独立系统中反复、多次调用各种数据，无功功率逻辑控制方法以逻辑模块对多个模块进行协同控制，内部数据传输较以前的外部网线连接协议数据传输效率提高40％以上，提升了风电场功率控制的整体性能。
44.第五方面，提供了一种电子设备，包括：
45.一个或多个处理器；
46.存储装置，用于存储一个或多个程序；
47.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现第四方面提供的风电场的无功功率逻辑控制方法。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
49.图1为本发明实施例1的综合功率控制系统的系统框图；
50.图2为本发明实施例2的有功功率控制逻辑图；
51.图3为本发明实施例3的无功功率控制逻辑图。
具体实施方式
52.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
53.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
54.实施例1
55.本实施例提供了一种基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统，如图1所示，包
括：agc模块(自动增益控制模块)、avc模块(自动电压控制模块)、一次调频模块、能量管理模块、逻辑模块五个子功能模块。在具体的实施方式中，所有模块的逻辑算法都运行在核心服务器上。
56.agc模块，与逻辑模块相连接，用于有功功率的自动分配。
57.avc模块，与逻辑模块相连接，用于无功功率的自动分配。
58.一次调频模块，与逻辑模块相连接，用于监测风力发电机组安全约束条件，根据接收到的控制命令在满足安全约束条件下实施控制命令输出。具体的，当系统频率发生偏移时，能够按照既定曲线完成系统的一次调频响应；当频率上升时能够主动减少有功功率输出；当频率下降时，能够主动提升有功功率输出。
59.能量管理模块，与逻辑模块相连接，用于对风电场中的风力发电机组进行有功功率、无功功率控制，实现整个风电场的总有功功率、总无功功率快速跟随电网或风电场一次调频模块的调度目标值，达到自动调节上网功率之目的。在具体的实施方式中，能量管理功能模块将有功、无功控制策略、内部数据处理核心算法封装为库文件。
60.逻辑模块，分别与agc模块、avc模块、一次调频模块、能量管理模块、无功补偿装置相连接，用于实现agc模块、avc模块、一次调频模块、能量管理模块各功能模块间的协同控制，保证功率控制系统的高效稳定运行。在具体的实施方式中，逻辑模块采用函数调用方式，对能量管理功能模块封装的库文件进行调用。逻辑模块将有功和无功控制采取解耦方式分别进行控制。有功功率逻辑控制方法如下：逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取风电场目标有功功率、一次调频触发信号、一次调频目标有功功率，并将一次调频触发信号、一次调频目标有功功率下发给能量管理模块。无功功率逻辑控制方法如下：逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取无功补偿装置的无功补偿能力、能量管理模块的无功调节能力及风电场目标无功功率，分别计算出分配到能量管理模块和无功补偿装置的无功功率；将计算得到的无功功率分别下发给能量管理模块、无功补偿装置。
61.本实施例的提供的基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统，集成了现有技术中的agc模块、avc模块、一次调频模块、能量管理模块，并通过逻辑模块对上述功能模块进行协同控制，整合了各系统的功能，减少原各系统间的通讯物理链接，便于涉及到风电场功率控制的相关系统整体升级维护。
62.实施例2
63.在使用实施例1的基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统时，有功功率逻辑控制方法如图2所示，具体如下：
64.agc模块接收主站agc下发的调度指令，根据调度指令计算出下发到风电场的目标有功功率；目标有功功率采用现有技术任意一种可实现的方式进行计算。然后将风电场目标有功功率传输到综合功率控制系统内存区。
65.一次调频模块实时监测风电场电网频率，若监测到未超过电网允许安全范围，将一次调频触发信号设置为0，0表示不启动状态；若监测到电网频率偏差超过电网允许频率安全范围，依据从逻辑模块下发的风电场目标有功功率，以及频率与功率关系计算出一次调频目标有功功率；并将一次调频触发信号设置为1，1表示启动状态；一次调频目标有功功率采用现有技术任意一种可实现的方式进行计算。然后将一次调频触发信号、一次调频目标有功功率传输到综合功率控制系统内存区。
66.逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取风电场目标有功功率，并将风电场目标有功功率写入到一次调频模块；从综合功率控制系统内存区读取一次调频触发信号、一次调频目标有功功率；备用闭锁agc模块和一次调频调节；判断一次调频信号，若一次调频触发信号为0，将一次调频触发信号、风电场目标有功功率下发给能量管理模块，能量管理模块采用正常功率控制算法将风电场目标有功功率合理地分配到每台风力发电机组。若一次调频触发信号为1，将一次调频触发信号、一次调频目标有功功率下发给能量管理模块，能量管理模块采用一次调频控制算法，将一次调频目标有功功率合理地分配到每台风力发电机组。在具体的实施方式中，正常功率控制算法、一次调频控制算法采用现有技术中可实现的任意一种方式进行计算。
67.在具体的实施方式中，当一次调频执行结束会切换回到agc控制模式，为了避免因为切换导致的有功功率超发或者欠发现象，在本实施例中，优选的，设置了一次调频功能过渡到agc模块的功率控制策略，具体如下：综合功率控制系统设置一个延迟时间参数s，当一次调频结束后的s秒内，逻辑模块给能量管理模块下发上一个周期的风电场目标有功功率，能量管理模块采用正常功率控制算法将风电场目标有功功率合理地分配到每台风力发电机组，这样可以有效避免因为切换导致的功率超发或者欠发现象。
68.相比于现有的各独立系统在执行有功功率控制策略时、需要在各独立系统中反复、多次调用各种数据，本实施例提供的有功功率逻辑控制方法，以逻辑模块对多个模块进行协同控制，内部数据传输较以前的外部网线连接协议数据传输效率提高40％以上，提升了风电场功率控制的整体性能。设置的一次调频功能过渡到agc模块的功率控制策略，能够有效避免了因为一次调频和agc之间切换产生的功率超发或欠发。
69.实施例3
70.提供了一种电子设备，包括：
71.一个或多个处理器；
72.存储装置，用于存储一个或多个程序；
73.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现实施例2提供的风电场的有功功率逻辑控制方法。
74.实施例4
75.在使用实施例1的基于逻辑模块的风电场综合功率控制系统时，无功功率逻辑控制方法如图3所示，具体如下：
76.avc模块接收主站avc下发的调度指令，根据调度指令计算出下发到风电场的目标无功功率。
77.逻辑模块从综合功率控制系统内存区读取风力发电机组总无功调节能力、无功补偿装置无功补偿能力，依据现场配置无功补偿装置优先或者风机优先，计算出分配到能量管理模块和无功补偿装置的无功功率。
78.能量管理模块根据每台风力发电机组的发电能力进行无功功率匹配分配，将目标无功功率合理的分配到每台风力发电机组。
79.无功补偿装置将无功补偿能力(即可发无功能力信息)提供给逻辑模块，用于逻辑模块计算无功功率的分配。
80.相比于现有的各独立系统在执行无功功率控制策略时、需要在各独立系统中反
复、多次调用各种数据，本实施例提供的无功功率逻辑控制方法，以逻辑模块对多个模块进行协同控制，内部数据传输较以前的外部网线连接协议数据传输效率提高40％以上，提升了风电场功率控制的整体性能。
81.实施例5
82.提供了一种电子设备，包括：
83.一个或多个处理器；
84.存储装置，用于存储一个或多个程序；
85.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现实施例4提供的风电场的无功功率逻辑控制方法。
86.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。