一种风力发电场运维仿真系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种风力发电场运维仿真系统。
【背景技术】
[0002]风力发电系统是一个很复杂的系统，综合了输变电、机械、电子、电工、控制、动力等多学科的知识。在我国，利用仿真技术开展风电系统研宄的起步较晚，国内对风力发电的研宄主要集中在各风机生产厂家和高校。前者的研宄成果都是基于风力发电设备的研发及性能测试等目的，各高校研宄成果有纯数学模型的理论研宄和数字物理相结合两种表现形式，如:上海应用技术学院，借助于Solidwork平台建立了三维几何模型，并将其转换为Adams系统的动力学模型；新疆大学，利用UG、ADAMS、ANSYS三者之间的转换接口，在ADAMS中，进行了各轴转速、转矩及齿轮啮合力的仿真；清华大学，建立了通用的变速变桨距风力发电机组半实物仿真系统；上海交通大学，建立的数字物理大型风电机组仿真及试验系统；西安理工大学，利用Solidworks三维建模、Profili气动分析模块、ANSYS有限元计算模块建立的仿真环境；除此之外，还有华中科技大学、西安交通大学、河海大学、浙江大学等也进行了有关风力发电系统风能、风力机、发电机、变换器、电网的仿真研宄。仿真机厂家目前对风力发电仿真仅局限于运行监控操作流程演示，没有对风电场设备维护检修方面的仿真。
[0003]国内还没有能真正满足风电场输变电和风力发电设备检修维护、运行培训和参数监控、控制策略研宄需求的仿真系统，且都不是针对风电场生产运维人员培训用途。
[0004]同时，随着一座又一座升压站投入运行，一期又一期风机转入商业运行期，以往的风电技能培训方法暴露出诸多问题:
[0005]I)已投运变电站的一、二次设备，员工不能再任意进行操作演练或模拟各种异常及事故，不能实现一、二次系统设备联调。
[0006]2)各项集中培训讲课已经开展了若干轮次，内容重复、乏味，培训效果越来越差。
[0007]3)机舱内培训由于空间狭小，可容纳人员少，不易组织大规模集中培训；风机主要部件内部结构不直观，现场讲解比较困难；登塔培训受天气影响极大；停机时间长，严重影响风机的经济运行，使培训成本增加。
[0008]4)风电生产现场培训的三大危险源，即:高压触电、高空作业和交通安全等问题始终是培训组织者最大的心理忌惮，特别是规模较大的培训，须在防范三大危险源方面投入大量的人力、物力和精力，以确保各环节上学员的人身安全和设备安全，使培训成本增加，效率低、效果差。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种风力发电场运维仿真系统，用于解决现有风电技能培训存在的诸多问题。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供一种风力发电场运维仿真系统，包括:变电仿真系统，用于进行风力发电场变电站设备的巡视模拟、操作模拟及故障模拟；以及风力发电机运维仿真系统，用于进行风力发电机设备和风力发电场的运维模拟及检修维护仿真。
[0011]优选地，该风力发电场运维仿真系统包括:风电场模型模块，其包括在所述风力发电机运维仿真系统中，用于实现所述风力发电机运维仿真系统中风力发电机组的建模；软盘台模块，其包括在所述变电仿真系统中，用于提供了与变电仿真系统仿真对象盘台相一致的显示画面；3D运行仿真模块，其包括在所述变电仿真系统中，用于实现变电站全部户外设备的视景仿真；3D维护检修仿真模块，其包括在所述风力发电机运维仿真系统中，用于实现风机主要设备的视景仿真；教员模块，其为所述变电仿真系统及所述风力发电机运维仿真系统的共有模块，用于进行考核培训管理、用户管理和集中控制管理；监控系统仿真模块，其为变电仿真系统及风力发电机运维仿真系统的共有模块，用于实现对监控系统的培训；风电场系统仿真模块，其为变电仿真系统及风力发电机运维仿真系统的共有模块，用于实现对风电场运行、维护及检修的培训；评估考核系统，其为变电仿真系统及风力发电机运维仿真系统的共有模块，用于对考核全过程进行集中监督管理；以及图模库一体化建模及系统维护模块，其为变电仿真系统及风力发电机运维仿真系统的共有模块，用于进行建模管理和系统维护。
[0012]优选地，所述变电仿真系统还用于:建立风力发电场变电站的一次设备和二次设备的数学模型。
[0013]优选地，所述风力发电场变电仿真系统进行变电站设备的巡视模拟、操作模拟及故障模拟包括:对变电站的一次设备和二次设备的进行巡视模拟、操作模拟、风机检修模拟、维护模拟及故障处理模拟。
[0014]优选地，所述变电仿真系统进行风力发电场变电站设备的操作模拟还包括:进行变电站的一次设备和二次设备的联调。
[0015]优选地，所述风力发电机运维仿真系统还用于:选择现场实际风力发电机组和风力发电场为参照对象，建立与参照对象相对应的风力发电机的各系统结构、工作原理、发电及并网机理的数学模型和控制策略模型。
[0016]优选地，选择华锐SL1500机型和金风1.5丽机型为参照对象，建立双馈型风力发电机和直驱型风力发电机的数学模型和控制策略模型。
[0017]优选地，所述风力发电机运维仿真系统用于进行风力发电机设备的运维模拟，具体包括:进行风力发电机机械系统、液压系统及电气回路的虚拟运行模拟、检修模拟、维护模拟及故障处理模拟，以及模拟风力发电机组的变桨系统、偏航系统、电控系统、刹车及保护系统，以及模拟风力发电机设备的运行和调节特性。
[0018]优选地，所述变电仿真系统采用3D情景仿真模式进行风力发电场变电站设备的巡视模拟和操作模拟，所述风力发电机运维仿真系统采用3D情景仿真模式进行风力发电机设备和风力发电场的运维模拟。
[0019]优选地，所述变电仿真系统和所述风力发电机运维仿真系统是基于CyberSim仿真平台开发的。
[0020]通过上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明的风电仿真系统充分利用计算机仿真技术，具有经济、安全、高效、可重复的优点，丰富培训内容，形象地模拟风电场生产现场的各种操作，培训效果显著，效率高。
[0021]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0022]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0023]图1是本发明所述风力发电场运维仿真系统的结构示意图；
[0024]图2是本发明所述风力发电场运维仿真系统的功能构成示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026]如图1所示，本实施方式提出了一种风力发电场运维仿真系统，包括:变电仿真系统，用于进行风力发电场变电站设备的巡视模拟、操作模拟及故障模拟；以及风力发电机运维仿真系统，用于进行风力发电机设备和风力发电场的运维模拟及检修维护仿真。
[0027]本实施方式的风力发电场运维仿真系统是基于CyberSim仿真平台开发的，并且是以单机容量为1.5MW、总装机容量200MW、接入系统电压等级为220kV的风力发电场为对象建立的风电场全范围仿真机，其仿真模型严格依据物理机理建立，能实现输变电系统、风力发电机组及风力发电场各种运行工况的3D仿真(即全工况模型)。下面重点介绍构成该风力发电场运维仿真系统的两大部分。