[发明专利]一种基于工业PLC的风电场能量管理系统及方法

说明书

本发明属于风力发电技术领域，公开了一种基于工业PLC的风电场能量管理系统及方法，所述能量管理系统包括PLC控制器、调度AGC/AVC系统、数据采集设备、前置监控装置和风电机组，所述PLC控制器内部加载机组控制算法仿真模型，并且为调度AGC/AVC系统、数据采集设备、前置监控装置和风电机组提供数据接口，进行通讯；所述的机组控制算法仿真模型根据风电机组的输入数据经过仿真模拟计算后输出结果，得到理论的转矩指定值及有功功率出力；所述PLC控制器对接收的调度AGC/AVC系统的指令值进行分配和下发，使得风电场实际出力与调度指令值的偏差在死区范围内。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种基于工业PLC的风电场能量管理系统及方法。

背景技术

目前风电场能量管理系统大多是基于传统服务器模式，系统的稳定性和实时性较差，无法做到精准控制程序的执行周期。传统服务器无法搭建或未搭建机组的控制逻辑算法模型，只能通过简单查表法或者其他算法来实现机组的运行数据推算，导致推算结果不准确，会导致在功率控制不稳定和波动，从而导致减少发电量。

然而，国家电网的调度系统对风电场的有功功率与无功功率出力的稳定性和实时性要求越来越高。鉴于工业PLC可以长时间稳定运行，本发明从工业PLC内部集成风电机组控制仿真模型算法的角度出发，设计风电场能量管理系统，实现精准控制。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于工业PLC的风电场能量管理系统及方法，通过PLC精准控制功率分配与调节，保证风电场可用功率与实际出力偏差在限定范围内，实现风电场有功功率与无功功率的精准控制，稳定性好。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明首先提供一种基于工业PLC的风电场能量管理系统，包括PLC控制器、调度AGC/AVC系统、数据采集设备、前置监控装置和风电机组，所述PLC控制器内部加载机组控制算法仿真模型，并且为调度AGC/AVC系统、数据采集设备、前置监控装置和风电机组提供数据接口，进行通讯；所述的机组控制算法仿真模型根据风电机组的输入数据经过仿真模拟计算后输出结果，得到机组理论的转矩指定值及有功功率出力，从而计算出全场的理论出力与实际有功功率出力，并与接收的调度AGC/AVC系统的指令值进行对比，对调度AGC/AVC系统的指令值进行分配和下发。

进一步的，所述的机组控制算法仿真模型仿真模拟计算时，包括五个方面的仿真计算控制：

仿真流程一：

仿真流程一是根据风电机组的运行状态和控制参数PID来推算模型环境中的理论出力，该状态是不考虑环境对机组的理论出力的影响；

仿真流程二：

仿真流程二是模拟低风速状况下的转矩控制值，根据传入的风电机转速值得到理论转矩指定值；

仿真流程三：

仿真流程三是模拟高风速状况下的转矩控制值，根据传入的风电机转速值得到理论转矩指定值；

仿真流程四：

仿真流程四是根据当前有功功率出力去反推设定的转矩控制值；

仿真流程五：

仿真流程五是系统的其他状态仿真，包括限定值、过程值；

最后，每个仿真流程输出的结果进行计算得理论转矩指定值，通过与发电机转速相乘可得到理论有功功率出力。

然后，基于前面所述的能量管理系统，本发明还提供一种基于工业PLC的风电场能量管理方法，包括以下步骤：

步骤S1、启动所述的基于工业PLC的风电场能量管理系统，所述PLC控制器加载配置文件，开启数据读取或者接收通道；