基于风速超前预测的风力发电机组控制装置制造方法及图纸

基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，风电场风力发电机机组的测风系统和测风塔的数据输出端接外部服务器，天气预报系统通过光信号与外部服务器实现数据传输，外部服务器通过隔离装置与集控中心连接，集控中心与调度中心连接，集控中心与风力发电机组的塔底控制柜进行通信，塔底控制柜与设置在机舱中的塔顶控制柜通信连接，塔顶控制柜与设置于机舱外的桨片连接，集控中心发出操作指令通过塔顶控制柜控制桨叶执行变桨、偏航，本实用新型专利技术对于阵风的影响可以提前控制，从测量源头保证测量数据的准确性，为功率控制提供可靠的数据来源，保证风力发电机经济效益的最优化，维护系统的稳定性，实现风力发电机的故障处理等级化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风力发电
，具体涉及到基于风速超前预测的风力发电机组控制装置。
技术介绍
当前，科技高速发展的时代，全球能源供应紧张，环境问题日益突出。风能具有储量巨大、分布广泛、清洁无污染和可再生的特点，符合人类可持续发展的要求，越来越受到世界各国和地区的广泛关注。世界风电产业近来迅速发展，风力发电已经成为解决世界能源短缺的重要途径。全球风能资源蕴藏量巨大，风能的利用，主要是风力发电，即利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速箱将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机组，在我国多数情况下普遍位于西北、华北、东北等低温、多风沙区域或南方潮湿及沿海高腐蚀区域，且位置均较偏僻。此环境特点要求风力发电机组具有良好的耐低温、高湿度、抗风沙、耐腐蚀、性能稳定、无需维护等特点。由于风力发电机处于环境恶劣，所以对于硬件系统的性能、使用环境等方面提出了很高的要求，这样严酷的自然条件使发电机组工作受到了明显影响。由于风速的不确定性、随机性、波动性、间歇性的特点，为更好的利用风资源，提高风力发电机组控制系统的可靠性。平均风速愈大，地表面愈粗糙，阵风风速超过平均风速的百分率就越大。一次阵风到达最大风速后，约过I一2秒钟，风速就会小于平均风速的一半，然后再出现另一次最大风速。在风电场中，由于阵风的影响，可能会导致风力发电机转速突然上升，待短暂的阵风过后，风力发电机转速又下降，在短时间内这种转速大的波动，必然会导致输出功率的波动，影响发电质量；甚至在阵风超过额定风速过大的情况下，可能会导致风力发电机的突然停车，随后又重新启动，引发故障。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，具有安全性好、可靠性高、提前预测控制、可控性好、成本低的特点。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，风电场风力发电机机组的测风系统I和测风塔2的数据输出端接外部服务器4，天气预报系统3通过光信号与外部服务器4实现数据传输，外部服务器4通过隔离装置9与集控中心8连接，集控中心8与调度中心12连接。所述集控中心8包括两两之间通过网线11进行数据传输的交换机5、内部服务器6、工程师站7以及打印系统10。所述集控中心8通过交换机5与调度中心12传输数据。所述集控中心8通过交换机5与风力发电机组的塔底控制柜15进行通信，塔底控制柜15与设置在机舱16中的塔顶控制柜14通信连接，塔顶控制柜14与设置于机舱16外的桨片17连接，集控中心8发出操作指令通过塔顶控制柜14控制桨叶17执行变桨、偏航。所述测风系统I由设置于风电场每个风力发电机上的风速风向仪13构成。与现有技术相比，本技术的有益效果是一、提前预测控制由于阵风的突发性及其持续性短，再加上风场的地理范围也较大，阵风在风场外围被检测到，强度较大，当到风场中心位置时，阵风强度就会减弱，甚至消失，为了解决这一问题，利用集控中心通过权值算法，即给各风力发电机乘以相应的权值，由外到内权值依次递减，这样当外围传感器检测阵风，将信号传递给风场内各风力发电机，各风力发电机会将此信号乘以自身相应的权值，由此得出的计算结果来调整动作，也就是说离阵风最近的风力发电机动作最大，甚至要顺桨，而离阵风越远的风力发电机动作就较小甚至不动作，对于阵风的影响可以提前控制。二、系统安全与可靠性通过上述方式避免了阵风来临时，各风力发电机会发生误判断的情况，导致错误的动作引起的输出功率波动，从整体上保证了整个风电场在阵风来临时风力发电机转速和输出功率的稳定。基于风速超前检测的功率控制可以从测量源头保证测量数据的准确性，为功率控制提供可靠的数据来源，保证风力发电机经济效益的最优化，维护系统的稳定性，实现风力发电机的故障处理等级化。因此，本技术具有安全性好、可靠性高、提前预测控制、可控性好、成本低的特点。附图说明图I是本技术的系统示意图。图2是本技术的单台风力发电机示意图。图3是本技术工作流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细说明。如图I所示，本技术为一种基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，风电场风力发电机机组的测风系统I和测风塔2的数据输出端接外部服务器4，测风系统I和测风塔2所采集的数据通过协议转换为光纤信号与外部服务器4通信，天气预报系统3通过光信号与外部服务器4实现数据传输，外部服务器4通过隔离装置9与集控中心8连接，集控中心8包括两两之间通过网线11进行数据传输的交换机5、内部内部服务器6、工程师站7以及打印系统10，集控中心8通过交换机5实现与调度中心12传输数据。如图2所示，单台风力发电机包括机舱16，机舱16外机械连接风力发电机的桨片17，机舱16中有塔顶控制柜14，塔顶控制柜14与机舱16的塔底控制柜15通信连接，集控中心8通过交换机5与风力发电机组的塔底控制柜15进行通信，进而通过塔顶控制柜14控制桨叶17执行变桨、偏航。如图3所示，本技术的工作过程是开始工作后，首先进行实时采集数据，设置于风电场每个风力发电机上的风速风向仪13组成测风系统1，各个风速风向仪13测量的风速风向数据、测风塔2测量的风资源数据均传输至外部服务器4，剔除超限、不正确的风资源数据后预测实时风资源数据，外部服务器4同时接收天气预报系统3提供的天气预报中风资源情况，综合比较计算出风电场风资源情况。根据计算出的风资源情况、地理特征、风场风力发电机组分布综合因素预测每台风力发电机功率曲线，集控中心8通过计算出的风资源情况及单台风力发电机功率曲线，通过每台风力发电机的塔底控制柜15向塔顶控制柜14发出变桨、偏航等动作执行命令，控制桨叶17执行变桨、偏航。集控中心8同时还与调度中心12通信，获取调度中心12的调度信息，并根据调度信息调整所发指令。本技术中，实际功率与预测功率曲线实时通过外部服务器4对比分析，并通过修正算法使得实际功率尽量保持与预测功率较高的一致性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，其特征在于，风电场风力发电机机组的测风系统（1）和测风塔（2）的数据输出端接外部服务器（4），天气预报系统（3）通过光信号与外部服务器（4）实现数据传输，外部服务器（4）通过隔离装置（9）与集控中心（8）连接，集控中心（8）与调度中心（12）连接。

【技术特征摘要】
1.基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，其特征在于，风电场风力发电机机组的测风系统(I)和测风塔(2)的数据输出端接外部服务器(4)，天气预报系统(3)通过光信号与外部服务器(4)实现数据传输，外部服务器(4)通过隔离装置(9)与集控中心(8)连接，集控中心(8)与调度中心(12)连接。2.根据权利要求I所述的基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，其特征在于，所述集控中心(8)包括两两之间通过网线(11)进行数据传输的交换机(5)、内部服务器(6)、工程师站(7)以及打印系统(10)。3.根据权利要求2所述的基于风速超前预测的风力发电机组控制装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海艳，任哲峰，蔺荣德，周家光，党理，张元庆，王建成，张佳伟，
申请(专利权)人：大唐托克逊风电开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：