风电功率控制系统
风电控制系统
2012-5-6
风力发电控制系统介绍 风电机组的基本运行过程（一）
开机自检： 开机自检：对于第一次上电需要该过程。机组自动检测电网、风况、环
境温度、机组本身状态（如：各种温度、压力油位、控制电源、安全链、维 护开关位置等在正常状态）；
待机：自检通过后，开始执行“制动解除”即松闸和“机舱对风”（当风 待机：
保定科诺伟业控制设备有限公司
内容简介
风力发电控制系统介绍 科诺KN-WTCS系列产品
风力发电控制系统介绍 风电机组类型-并网型
失速型（恒速恒频）
– 单速型 – 双速型
变速恒频
– 双馈式 – 直驱式 – 混合式
2012-5-6
风力发电控制系统介绍 失速型（恒速恒频）机组结构
2012-5-6
风力发电控制系统介绍 失速型（恒速恒频）机组特点
2012-5-6
科诺KN-WTCS系列产品 机组运行状态监测与显示
电网参数： 电网参数：电网的电压、频率 环境参数：风速，风向，环境温度 环境参数： 发电机： 发电机：三相电流，有功功率，无功功率，功率因数，发电机转速，发电机 绕组温度，发电机前/后轴承温度 叶轮： 叶轮：叶轮转速，叶轮过速 液压系统： 液压系统：液压泵工作状态，液压油位，液压系统压力 偏航系统： 偏航系统：偏航电机工作状态，左/右偏航角度，偏航闸状态（刹车/释放） 齿轮箱： 齿轮箱：齿轮油位，齿轮油压力，齿轮油过滤，齿轮油温度，齿轮油轴承温 度 制动系统： 制动系统：高速闸状态（刹车/释放）、闸磨损 机舱： 机舱：机舱温度
适配机组功率（kW） 850
额定电压(V) 电网频率 (Hz) 中心控制器 控制方式 远程控制接口
人机界面 HMI
低温防护措施 防雷保护 冷却方式 防护等级 绝缘隔离 工作温度（℃） 海拔高度（m）
小型风电系统功率控制算法的研究
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｏ ｔｏ ｔａ ｅ ｙｏ ｅ Ｍ ａ ｉ ｕ Ｐ ｗｅ ｉ ｔ ａ ｋ ｎ （ Ｐ Ｔ）ｉ ａ ｍｐ ｒａ ｔ ｔ ｏ ｏ ｓｒ ｃ ： ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔ ｇ ｆ ｓ Ｔｈ ｘｍ ｍ ｏ ｒ Ｐｏ ｎ Ｔｒ ｃ ｉ ｇ Ｍ Ｐ ｓ ｎｉ ｏ ｔｎ ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｉ ｒ ｖ ｈ ｆｉ ｉｎ ｙ ｏ ｎ ｏ ｒ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ．Ｔｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅｆｃｅ ｃ ｆｗｉｄ ｐ ｗｅ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｓ ｓ ｅ ｅ ｐ ｉｃ ｐ ｅｏ ｉ ｉ ｇ ａｇ ｒｔ ｍ ｎ ａ ｉｂ ｅ ｓ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｌ ｏ ｉ ｈ ａ ｄ ｖ ｒ ｌ ｔ ｐ ａ
摘 要 ： 大 功 率追 踪 （ Ｐ ） 最 ＭＰ Ｔ 控制 策 略是 提 高风 力 系 统 功 率 转 换 效 率 的 重 要 方 法 。在 研 究 了爬 山算 法 和
变 步 长 算 法 的 原 理 后 ， 出 了 固定 步 长 和 变 步 长 相 结 合 的 ３点 比较 算 法 ， 在 Ｍａｌ 提 并 ｔ ｂ仿 真 环 境 中 ， 建 ３种 ａ 构
算 法 的仿 真 模 块 ， 行 计 算 机 仿 真 。对 ３种 算 法 的 仿 真 结 果 进行 了分 析 比较 ， 究 其 各 自在 功率 损 失 、 应 速 进 研 响
度 、 定 性 等 方 面 的特 性 ， 各 种 特 性 进 行 深 入研 究 ， 过 对 结 果 的 量 化 对 比分 析 ， 到 各 种 算 法 的 优 缺 点 和 稳 对 通 得
（ ｃ ｏ ｌｏ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｎ ｅｉ ｇ， ｒ ｉ ｎ ｔｔｔ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｔ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｉ ｆ ｒ ｔｏ ｃｅ ｃ ｎ ｇｉｅ ｒｎ Ｈａ ｂｎ Ｉ ｓｉｕｅｏ ｅｈ ｏｏ ｙ ａ
风电功率预测系统使用手册
风电功率预测系统操作手册2011-3目录目录 (1)一、登录管理 (3)1.1 用户登录 (3)1.2 用户管理 (4)1.2.1密码修改 (4)1.2.2用户注销 (5)二、实时状态监测模块 (5)2.1 地图展示 (5)2.2风场详情 (6)三、短期预测曲线模块 (7)3.1 预测报告 (7)3.2 日曲线 (8)3.3 周曲线 (9)四、超短期预测曲线模块 (10)4.1 预测报告 (10)4.2 日曲线 (11)4.3 周曲线 (13)五、气象信息展示模块 (14)5.1 NWP风玫瑰图 (14)5.2 NWP风轮廓图 (15)5.3 测风塔风玫瑰图 (16)5.4 测风塔风轮廓图 (17)六、报表统计模块 (18)6.1 短期预测统计报告 (18)6.2 超短期预测统计报告 (19)6.3限电记录查询报告 (19)6.4开机容量设置查询报告 (20)6.5短期预测历史报告 (21)6.6 超短期预测历史报告 (22)6.7 短期预测区间统计报告 (22)6.8 超短期预测区间统计报告 (23)七、系统管理模块 (24)7.1 部门人员 (24)7.1.1 部门管理 (24)7.1.2 人员管理 (25)7.2 权限管理 (26)7.2.1 人员角色 (27)7.2.2 权限分配 (28)7.3 新增组别..........................................................................错误！未定义书签。
7.4 组别管理..........................................................................错误！未定义书签。
7.5 风场管理 (29)7.6 装机容量设置..................................................................错误！未定义书签。
一种风电机组控制方法和系统
一种风电机组控制方法和系统风电机组控制方法和系统是指在风力发电系统中，对风力发电机组进行控制和监测，以确保其正常运行和最大发电效率。
下面将介绍一种常用的风电机组控制方法和系统，并说明其优点和应用。
一种常用的风电机组控制方法是基于最大功率点跟踪（MPPT）的控制策略。
该方法通过实时监测风速和发电机组输出功率，以确定发电机组的最佳运行状态，从而实现最大发电功率的提取。
具体步骤如下：1.风速测量：通过风速传感器或风向传感器实时测量风速和风向。
这些传感器通常安装在发电机组的高度位置上，以准确获取风力状况。
2.功率测量：通过电流传感器和电压传感器实时测量发电机组的输出功率。
这些传感器通常与电力转换器或逆变器连接，用于测量转换后的交流电功率。
3.最大功率点跟踪：利用风速和功率测量结果，采用最大功率点跟踪算法计算出当前风速下的最佳工作状态。
常用的算法包括功率斜率基准（P&O）法、降维最小二乘法（WRMSE）等。
4.控制调节：根据最大功率点跟踪算法计算出的电机组调节指令，实现对电机组转速、刀片角度或发电机发力的调节。
这些调节通常通过变频器或电机控制器完成。
5.故障检测和保护：监测发电机组运行状态，及时检测并处理故障，防止发电机组出现过载、过热、断路等故障情况。
上述风电机组控制方法的系统包括传感器、监测装置、控制器和执行器等组成。
传感器用于实时获取风速、功率等数据；监测装置用于对风电机组的运行状态进行监测和故障检测；控制器根据监测结果和最大功率点跟踪算法，生成相应的控制指令调节发电机组运行状态；执行器根据控制指令实现发电机组转速、刀片角度等的调节。
这种风电机组控制方法和系统的优点是能够根据风速情况自动调整发电机组的工作状态，提高发电效率；同时，通过故障检测和保护功能，能够尽早发现并处理故障，确保风电机组的安全运行。
这种风电机组控制方法和系统适用于各种规模的风力发电项目，包括小型屋顶风力发电系统和大型风电场。
关于对小型风电系统功率控制算法的思考
关于对小型风电系统功率控制算法的思考摘要：现如今，切实提高风力系统功率转换效率的有效方法就是最大功率追踪控制策略。
本文主要对爬山算法与变步长算法原理进行了深入的探讨和分析，并且又提出了一种全新的固定步长与变步长结合的三点算法，同时还要在Matlab仿真环境情况下，建立上述三种算法的仿真模块，对其利用计算机进行仿真。
与此同时，对比和分析这三种算法的仿真结果，重点研究其各自的特性，例如：功率损失、稳定性等，进而对每一种特性都要深入探讨，进而找出每种算法的优点与缺点以及各种算法最佳的适用环境。
希望可以对今后对小型风电系统功率控制算法的研究产生一些积极影响。
关键词：风电系统；追踪最大功率；功率控制算法；研究一、前言一般来说，风速时刻处于变化中，然而，这种变化又表现出随机性与不确定性，由此得出，在风力发电系统中，最关键的技术就是最大功率追踪控制技术。
想要有一套既准确又稳定的最大功率追踪算法，文章重点研究了三种方法，同时借助Matlab仿真来对各种算法的优点和缺点进行了探讨和分析，这样一来，可以在各种不同的场合使用较为合理、科学的最大功率追踪算法，这样一来，就会获得更大的经济效益。
二、最大功率追踪策略的原理分析我们知道，如果将转速设定在一固定值，那么风速越大风轮输出功率也逐渐增大。
一旦风轮转速很大或者很小时，都会大大降低风轮的输出功率。
在每个风速值下，风轮机都有一个最大输出功率点，把这些输出功率最大点连接成线，便形成了最佳功率负载线。
然而，风轮机转速的控制要找寻最大功率点，也就是说最佳功率负载线正是风力发电系统要追踪的控制目标。
本文是将风电系统中的斩波器占空比D看作是输入信号，而输出信号则是负载两端的功率进行深入研究和探讨。
三点算法主要是借鉴了爬山算法与变步长两种算法的优点。
可以说，三点算法比上述两种算法在跟踪稳定性方面有了很大的改进。
因风力发电系统P-D曲线具有单峰性的特点，再加上占空比调整步长相对小一些，因此，可以在曲线峰值点附近按照从左向右的顺序截取三个点，每个点都有对应的占空比与功率。
风电场有功功率控制综述
风电场有功功率控制综述由于风电具有随机性、波动性和反调峰特性，高比例的风电并入电网会对电力系统的稳定性和安全性造成很大的冲击，因此有必要对风电场有功功率输出进行控制，减少风电功率的波动性，提高输出功率的平滑性。
1．风电场有功功率控制原理风电场有功功率控制系统一般主要由风电场功率控制层、机组群控制层、机组控制层组成图。
风电场有功控制系统的目的是为了使风电场能够根据调度指令调整其有功功率的输出，在一定程度上表现出与常规电源相似的特性，从而参与系统的有功控制。
然而，风电场有功控制能力不等同于风力发电机组控制能力的简单叠加。
为此，利用风力发电机群的统计特性，可以采用两种方式实现此目的：一是将风电场有功控制系统分为风电场控制层、各类机群控制层和机组控制层，依次下达调度指令，完成风电场有功功率控制的任务；二是电网调度中心将指令直接下达给风电机组，各机组调节有功出力，实现有功功率的控制。
2．风电场有功功率的控制2.1最大出力模式最大出力模式是指当风电场的预测功率小于电网对风电场的调度功率时，风电场处于最大出力状态向电网注入有功功率。
最大出力控制模式就是在保证电网安全稳定的前提下，根据电网风电接纳能力计算各风场最大出力上限值，风电场输出功率变化率在满足电网要求的情况下处于自由发电状态。
若超出本风电场的上限值时，可根据其他风场空闲程度占用其他风电场的系统资源，以达到出力最大化和风电场之间风资源优化利用的目的。
在最大出力模式投入运行时，风电场内的各台达到切入风速但在额定风速以下的风机处于最大功率跟踪状态；风电场内处于额定风速以上的各台风电机组运行在满功率发电状态，从而保证风电场的输出功率达到最大值，尽可能提高风能资源的利用效率。
2.2基于目标函数优化的功率控制基于目标函数优化的有功功率控制策略，通常先确定目标函数以及约束条件，在此基础上建立多目标优化的风电场模型。
在基于目标函数优化的场站级有功功率控制策略中，基于小扰动分析方法分析了限功率运行下风电机组非线性模型的稳定特性，并综合了3个目标，分别是限功率运行状态均衡度、风电场功率目标偏差、总机组启停次数最少，建立了多目标优化模型。
电力系统中的风电功率预测与优化控制
电力系统中的风电功率预测与优化控制随着全球对可再生能源的关注度逐渐提高，风电作为一种成熟且可持续的能源来源受到了广泛关注。
然而，由于风速的随机性和不稳定性，风电的波动性较大，这给电力系统的运行和规划带来了一定的挑战。
为了更好地利用风能资源，并确保电力系统的可靠性和稳定性，风电功率预测与优化控制成为了电力系统中的一个重要课题。
风电功率预测是指通过分析风速、风向、温度、气压等气象数据，利用数学统计方法和机器学习技术，预测未来一段时间内的风电功率输出情况。
准确的风电功率预测可以帮助电力系统运营者合理调度其他发电设备以应对风电波动，提前做好备用发电计划，从而保证电网的稳定运行。
在风电功率预测中，常用的方法包括物理模型方法和统计模型方法。
物理模型方法是基于风力发电机组的工作原理与风速之间的关系，通过建立数学模型来预测风电功率输出。
但是，由于风能资源受到多种因素的影响，如地形、风机型号、设备老化等，物理模型方法的适用范围受到一定的限制。
统计模型方法则是通过对历史风速与风电功率数据的统计分析，寻找二者之间的潜在关系并建立预测模型。
常用的统计模型方法包括回归分析、时间序列分析和人工神经网络等。
针对风电功率预测的需求，研究者还提出了一系列的优化控制策略。
优化控制可以根据实时的风速和风电功率预测结果，合理调度风电场的运行状态，优化风电输出功率，提高风电的利用效率。
常见的优化控制方法包括最大功率点跟踪控制、模型预测控制和协同控制等。
最大功率点跟踪控制是通过实时追踪风能转化系统在不同风速下的最大功率点，调整风电系统的运行状态，最大限度地提取风能。
模型预测控制则是基于对风电功率预测模型的准确性，通过在线优化算法，实时调整风电输出功率，以适应风速的波动。
协同控制是指多个风电场之间通过通信协议，实时共享信息，协同调度风电输出功率，最大程度地平抑风电的波动性，提高系统的稳定性。
除了风电功率预测与优化控制，还有其他一些关键技术在电力系统中的风电应用中发挥着重要的作用。
风功率控制系统
• 5 、灵活的功能设计
• 功率控制系统在软件结构、运行环境、通讯能力和功能实现方面，具 备下述特性： • 1. 具有模块化的软件体系结构。 • 2. 强大、灵活和扩展性强的一体化支撑平台。 • 3. 实时性好、抗干扰能力强。 • 4. 可运行在灵活、性价比高的工控机服务器（Unix/Windows /Linux ）中。
3 、事故和报警 事件顺序记录：反映系统或设备状态的离散变化顺序记录。 发生事故时，可以自动推出相应事故画面，画面闪烁和变色。 在每个操作员工作站上的音响报警向操作员发出事故或故障警报。当发生 故障或事故时，立即显示中文报警信息，音响报警可手动解除。音响报警可 通过人机接口全部禁止，也可在线或离线编辑禁止或允许音响报警。 事件和报警按时间顺序列表的形式出现。记录各个重要事件的动作顺序、 事件发生时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）、事件名称、事件性质， 并根据规定产生报警和报告。
• • • •
•
• •
4 、控制调节 功率控制系统依据调节目标自动计算功率需求、选择控制设备并进行功率分 配，将功率分配结果通过指令的方式下发给被控设备。
• •
1. 调节目标给定方式 1) 有功功率
• • • • •
给定总有功功率设定值，总有功功率设定值可以有以下来源： 由调度主站远方给定有功负荷曲线 由当地预先录入有功负荷曲线 由运行人员在控制室给定有功值 由运行人员恢复满发
系统网络结构示意图
• 1 、子站与主站数据交互 • 复用原有的升压站监控系统专用远动通道，通过扩展104规约进行数 据交互。升压站监控系统远动机自动接收主站下发指令并转发给AGC 、AVC系统；AGC、AVC系统通过升压站监控系统远动机上送主站所 需信息。 • 当然也可以支持通过独立的功率控制（AGC/AVC）系统专用远动通
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、控制
仅控制直调18个风电场出力 不能控制甘肃调管机组
策略
策略/说明/使用/异常处理
基本策略
否 分配裕度
计算控制目标
越限？
消减功率
计算周期： 指令下发周期： 越限10%紧急指令下发周期：
2S 5min 1min
基本策略(控制目标）
1、控制目标是如何分配给风电场的？
总控制功率值
×
断面系数
-
甘肃敦煌 风电
-
风电场消 减功率
基本策略(功率越限）
7、消减功率如何分配？
某时刻第i个风电 场消减功率 第i个风电场 该时刻实发 功率
某时刻第n个风电 场消减功率
（ ）
=
第i个风电场 该时刻基准 功率 第n个风电 场该时刻实 发功率
-
第n个风电 场该时刻基 准功率
• •
如果通道越限10%，将1分钟下发一次指令。 如果通道越限未超过给定值10%，5分钟下发一次。
我该怎么使用？
策略/说明/使用/异常处理
我需要紧急控制功率
情景：由于电网需求，我需要紧急将直调风电限制 到100万，现在出力为150万。 直接将功率控制值修改为100万即可。
某风电场功率总是超出限额
情景：某风场风电功率总是超出限额。 1、单个风电场越限系统会自适应调节其他风电场， 总额并不会越限。 2、确认风电场功率控制系统运行存在问题（技术 或者管理方面），可按照规定，将其功率限制在装 机容量的10%，直至问题解决。 3、做好相关记录，方便后续对其考核。
（）
=
该时刻第i个风电 场负荷率
v
v 为调整系数，可以用以控制后来风风电场的上 升速度，现在设置为3，可根据需求设置。但数
值太大有超调问题。
基本策略(功率越限）
6、通道越限，如何控制发电功率？
风电实际 出力 通道限额 = 越限总额
Σ
风电场下一时刻 控制值 =
风电场消 减功率
=
越限总额
风电场当前时刻控制 值
风电功率控制系统
策略/说明/使用/异常处理
风电功率控制系统介绍
1、基于新一代调度技术支持系统D5000
与主系统OPEN3000隔离 基础平台仍在完善中 前置、数据库等可靠性仍在逐步加强
2、国内首套统一协调控制系统
实现了直调风电场的全接入 策略、算法仍在不断完善过程中
监视及控制对象
1、监视
协调控制系统主要监视直调18个风电场实时有功出力、 甘肃直调瓜州上网出力、甘肃直调玉门上网出力、酒泉 总风电出力
基本策略(策略的缺陷和需完善的地方）
1、由于控制系统本身的特性，考虑了鲁棒性（稳 定性），则系统平衡和稳定的过程就需要一定的时 间。
2、由于策略较为灵活，存在实际发电功率略微越 过限值的情况。 3、由于策略较为复杂，指令值的当前取值直观性 较差，指令值总加有可能大于总的限额，不能简单 根据指令值判断功率分配是否公平，需要进行简单 的分析。
=
Σ
直调风电 场功率
可根据实际运行需要，修改总控制功率值和断面系数
基本策略(基准功率的分配）
2、基准功率（也就是分配功率）是如何分配的？
第i个风 电场出力 第i个风 电场装机 第n个风 电场出力 第n个风 电场装机
第i个风电场分 配因子
=
第n个风电场分 配因子
分配因子每周由调度、新能源等专业处室根据直调 风电场评价得分等因素给出。
基本策略(充分利用策略）
3、通道有裕度时，如何充分利用？
通道限额 风电实际 出力 = 可用裕度
Σ
风电场下一时刻 控制值 =
风电场修 正功率
=
可用裕度
风电场修 正功率
+
风电场当前时刻控制 值
基本策略(充分利用策略）
4、哪些风电场参与通道裕度的二次分配？
当前时刻风电场指 令值 当前时刻风电场实 际发电功率
风电场装机容量
<
判断门槛
• •ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ•
如果实发功率在控制值附近，则说明该风电场可能仍有 发电能力，则参与二次分配。 判断门槛与风电场控制精度有关，现在设置为4% 固定限制的风电场不参与二次分配。
基本策略(充分利用策略）
5、修正功率的比例？
某时刻第i个风电 场修正功率 该时刻第n个风电 场负荷率
某时刻第n个风电 场修正功率
基本策略(固定策略）
8、固定限制如何设置？
1、固定限值的风电场不参与通道的二次分配与消 减，总是使用固定额度作为控制值。 2、固定限制值可设置为一个介于0到装机容量的值。 3、将固定限制值设置为0，即可让风电场参与自动 分配。 4、如需将风电场限值为0出力，请将限制值设置为 一个很小的数值，如0.1。 5、对风电场进行限值，请做好相关记录。
基本策略(策略的缺陷和需完善的地方）
4、在时间较短的阵风（30-45分钟）过程中，后 来风风电场有一定劣势。 5、AGC系统实现与SCADA系统有一定差异，电 量积分等数据尚未存入数据库，部分UI界面只能使 用不太友好和直接的方式。
6、在程序更新和重启过程中，有较大幅度的波动。
7、系统仍在完善过程中，请大家及时反馈问题， 提出宝贵意见和建议。