[发明专利]嵌入式风机群并网有功协调控制器

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机并网控制技术，尤其涉及一种嵌入式风力发电机群并网功率协调分配控制器及其方法，适用于集群风力发电机组并网有功功率的协调及分配。

背景技术

作为新兴能源的大规模并网风力发电正逐渐被电力系统主电网所接纳。并网协调控制也存在多种手段，控制算法也再不断研发和尝试。从最开始的人工手动方式向风力发电机功率分配指令，到近期普遍使用的自动平均有功分配控制器(AGC)，它们都存在一个共同的特点：功能实现依托于一个大型软件管理平台。在这个平台上，有服务器、工控机、通讯控制器及管理后台。由不同厂家、不同的接口及协议的应用软件运行在这个平台上。

现有的多数风力发电机厂家有自己开发的AGC，风电场有调度AGC，项目实施厂家也有AGC，最后由其中一个项目实施方把不同的AGC综合，从调度AGC开始，以通讯的软件手段，将调度指令转换成风力发电机能识别的指令，以完成功率分配及控制。但是，这种功率分配和控制技术只是简单的根据运行风力发电机台数的一个平均化，并没有考虑风力发电机差异化的动态过程。因此在相应时间及发电并网功率方面均存在不足之处。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种嵌入式风力发电机群并网功率协调分配控制器及其方法，以简化传统AGC的构成模式，使其由一个庞大冗余的软平台变身为软硬高度集成的专用控制器。

本发明的另一个目的在于，利用嵌入式风力发电机并网功率协调分配控制器将上述各项功能加以提炼、深化，不依赖大型软件平台，最后在一个特定的嵌入式系统中完成上述全部功能，同时规范接口、内部集成常用的104(IEC60870-5-104:2000)、MODBUS协议，这样，将整个装置全部集成在一个1U标准机箱内，即可不必设置专门的服务器、通讯管理机，工控机等，节约了成本、节省了空间，并具有高效可靠的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种嵌入式风力发电机群并网功率协调分配控制器，包括电源模块，还包括主CPU模块、程序数据存储模块、串行通讯模块和扩展网口模块；其中，

主CPU模块，用于实现存储器、外设和外部接口之间的多重数据同时传送；提供高速缓存和片上内存，并具有增强的外接NAND闪存错误校正功能，以及以太网FIFO；

程序数据存储器模块，作为所述主CPU模块的片外存储模块，用于存储底层内核驱动及应用程序；

串口通讯模块，用于调试下载程序，设置本机及其他相连服务端的IP地址、网关地址、子网掩码地址和网络端口；

扩展网口模块，包含多个网口，用于与其他设备相连接。

其中：所述控制器进一步包括扩展输入/输出模块，其输入端采用无源接点输入，用于控制策略、控制源地人工切换；输出端采用5V继电器输出，用于状态异常、故障的报警输出。

所述电源模块为开关电源，用于为所述控制器提供工作电源。

所述程序数据存储器模块采用K9F2G08U0M芯片，存储有经过裁剪的Linux系统和底层设备驱动程序。

所述底层驱动程序具体包括4个以太网驱动、2个UART驱动、1个USBHOST驱动及RTC驱动、GPIO驱动和看门狗驱动程序。

所述程序数据存储器模块，还包含有两个SDRAM模块，其分别用于存储发送、接收网口数据；用于存储运算结果及从NAND FLASH存储器中调出的设置变量。

所述串行通讯模块还用于通讯的信息点表配置及更改，以及实现控制器内部信息的转储。

所述扩展网口模块的物理接口类型均为RJ45，其中一个网口的协议由ARM芯片AT91SAM9G20完成，并通过DM9161AEP芯片直接驱动；另外扩展的三个网口则由网络芯片W5100实现。

一种嵌入式风力发电机并网功率协调分配控制器的控制方法，包括：

A、将功率协调分配控制器分别与并网风电机组光纤环网服务器、本地电网调度终端以及本地电网控制子站相连；

B、利用功率协调分配控制器从本地电网调度获取当前的风力发电机群组允许上网总功率，并通过功率协调分配控制器与一个或多个风力发电机群组相互通讯，以获得风力发电机的实时状态，状态包括运行、检修、故障、标准样板风力发电机；同时获取风力发电机的典型关键数据，包括风力发电机当时瞬时运行功率、瞬时风速、并网电流、并网电压、功率因数；

C、根据当前调度的控制要求，自动选择控制模型，将当前调度总功率分配给除故障、检修的运行风力发电机；对于标准样板风力发电机则不参与调控，但核减功率值。