[实用新型]一种基于聚类分组的风电场场级AVC系统硬件架构

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域的通信控制硬件结构，特指风电场场级AVC系统硬件架构。

背景技术

随着风电场装机容量的增大，并网风电场及其接入地区电网的安全稳定运行日益受到关注。其中一个重要方面就是风电系统的电压与无功功率问题。大规模风电并网会引起电网电压波动，尤以接入点的电压波动最突出，这种电压波动产生的根本原因是无功功率的波动。因此，十分有必要采取技术手段使得并网风电机组和风电场SVG能够有效控制无功功率，平抑电压波动。目前，风电场调节无功功率的手段主要是配置大容量的SVG设备，该设备极其昂贵。风力发电机组本身具有无功调节能力，但是由于风电场风电机组数目多、分布广，现有的基于RS485协议或以太网协议的监控系统硬件架构只能实现分钟级通信，根本无法满足电网故障、电压快速变化等情况的无功控制要求，无法利用机组的无功功率调节能力，事实上是巨大的浪费。

发明内容

本实用新型的目的正是为了解决上述不足，而提出一种基于聚类分组的风电场场级AVC系统硬件架构，所提供的架构包括采集层、总线层、中央控制层和SCADA层，可以实现毫秒级的数据通信和控制。采集层连接风电机组控制系统和总线层，实现数据的采集并发送给Profibus DP主站；总线层连接中央控制层和采集层，实现数据的高速传输，最快速度达12Mbps；中央控制层实现数据的处理分析，计算分配各机组的无功功率；SCADA层实现AVC系统和场站的数据交互。

本实用新型的功能是通过如下技术方案来实现的：

    一种基于聚类分组的风电场场级AVC系统硬件架构，本实用新型特征在于，该架构从结构层次上分为采集层、总线层、中央控制层和SCADA层；采集层设有Profibus DP从站和Profibus从站接口单元；总线层设有Profibus DP转光纤装置、光纤中继器、光纤转Profibus DP装置、Profibus DP主站；中央控制层设有AVC中央控制器、PXI总线和Profibus DP转PXI总线设备；SCADA层设有风电场SCADA系统；

连接关系：

总线层设有N段总线区域，每段总线区域包含M个Profibus DP从站、M 个Profibus DP转光纤装置、M-1个光纤转Profibus DP装置；

每个Profibus DP从站通过1个Profibus从站接口单元与1个风电机组控制系统连接；第一个Profibus DP从站通过Profibus DP通信线与第一个Profibus DP转光纤装置相连，第一个Profibus DP转光纤装置通过光纤与第一个光纤转Profibus DP装置相连，第一个光纤转Profibus DP装置通过Profibus DP通信线与第二个Profibus DP从站相连；第二个Profibus DP从站通过Profibus DP通信线与第二个Profibus DP转光纤装置相连，第二个Profibus DP转光纤装置通过光纤与第二个光纤转Profibus DP装置相连，第二个光纤转Profibus DP装置通过Profibus DP通信线与第三个Profibus DP从站相连；依次循环，第M个Profibus DP从站通过Profibus DP通信线与第M个Profibus DP转光纤装置相连；第M个Profibus DP转光纤装置通过光纤与光纤中继器相连；光纤中继器通过光纤与Profibus DP转光纤装置相连，Profibus DP转光纤装置、Profibus DP主站、Profibus DP转PXI总线设备通过Profibus DP通信线依序连接；N段总线区域依次循环，在第N个Profibus DP主站还与SVG装置相连；Profibus DP转PXI总线通过PXI总线分别与AVC中央控制器相连；AVC中央控制器通过网线与风电场SCADA系统相连。

本实用新型所述总线层设有10段总线区域，每段总线区域包含1至32个Profibus DP从站。

一种基于聚类分组的风电场场级AVC系统硬件架构，分为采集层、总线层、中央控制层和SCADA层。

所述的采集层包括Profibus DP从站和Profibus从站接口单元，利用Profibus DP从站采集风电场聚类分组AVC控制所需的风力发电机组无功功率、电压有效值以及机组运行状态。