专利名称：一种用于风力发电配电保护的智能控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于智能控制器领域，特别涉及一种用于风力发电配电保护的智能控 制系统。
背景技术：
目前风能的利用前景非常广阔，特别在风力发电领域，自第一台采用高新技术的 风力发电机发电以来，发电的成本有了大幅度下降。近些年来，风力发电用控制系统成为该 领域研究的重要课题。风力发电控制系统的基本目标分为三个层次保证可靠运行，获取最大能量，提供 良好的电力质量。对于一个风力发电控制系统，首先要保证其能够可靠运行。现阶段的风力 发电智能控制系统大多都不具备远程复位、低电压穿越等功能，不能满足风力发电机的配 电保护的要求。对于风力发电机用控制器来说，现场设备的分布区域较广，通过控制器的远 程复位功能，将分布在远处的现场设备进行远程复位及合间动作，同时将远程状态信号传 回至所述微处理器，系统能够继续运行。同时控制器应该具有低电压穿越能力，才能保证在 电网故障电压降低的情况下，尽最大可能与电网连接，保持发电运行能力，减少电网波动。中国专利CN201535229U公开了一种风力发电控制器。其包括作为核心处理元件 的处理器，其特征在于其进一步包括与所述处理器连接的现场设备一次元件模拟量、开关 量输入电路，用于获取现场设备运行状态信息；现场设备控制量输出电路，用于依据处理器 对上述的现场设备状态信息的处理，控制逆变器和直流使用设备的功率限制值，同时控制 逆变器工作。本实用新型应用处理器提供的端口监控风力发电设备现场运行状态信息，并 据此控制风力发电设备的运行状态。但是该控制器没有远程复位功能，对于风力发电机用 控制器来说，现场设备的分布区域较广，如果没有远程复位功能单元，智能通过人工操作。 这就需要每个区域都要有人监控并在系统故障消除后进行合闸动作，浪费了人力资源，同 时会耽误系统运行时间。同时该控制其不具有低电压穿越能力，不能保证风电机组在电网 故障电压降低的情况下与电网连接，不能保证风力发电系统的配电安全问题。
实用新型内容为此，本实用新型首要解决的技术问题在于现有技术的风力发电控制器没有远程 复位控制功能问题；本实用新型其次要解决的问题是现有技术中的风力发电控制器没有低电压穿越 功能的问题。本实用新型公开一种用于风力发电配电保护的智能控制系统，包括数据输入单 元，包括信号接收处理单元，用于接收风力发电机电网实际负载电流，并将电流变换成数字 信号；微处理单元，所述微处理单元同所述数据输入单元连接，用于处理所述数据输入单元 的输入信号，并输出指令信号传送至数据输出单元；数据输出单元，所述数据输出单元与所 述微处理单元连接，通过接收所述微处理单元的指令信号并将其输送至受控单元；供电单元，用于向所述数据输入单元、数据输出单元和微处理单元供电。所述智能控制系统还包括控制策略输入单元，所述控制策略输入单元中设有用于 控制受控单元执行多个动作的控制策略模块；所述控制策略模块包括脱扣控制模块，所 述微处理单元通过调取脱扣控制模块中的程序，使受控单元执行相应的脱扣动作；远程复 位模块，所述微处理单元通过调取脱扣控制模块中的程序，使受控单元执行相应的远程复 位动作；所述微处理单元接收所述数据输入单元中的信号后，并调取所述控制策略输入单 元中的控制策略，所述微处理单元根据调取的控制策略向所述数据输出单元发送相应的指 令信号，受控单元根据所述数据输出单元发送的指令信号执行相应的动作。所述控制策略模块还包括显示模块和通信模块；所述微处理单元通过调取状态显 示模块中的程序，用于提供系统的状态；所述微处理单元通过调取通信模块中的程序，用于 接收与其通信的上位机发出的指令。所述控制系统中还设有同所述微处理单元连接的远程复位控制单元，所述远程复 位控制单元用于接收所述微处理单元的复位指令；所述远程复位控制单元接收到复位指令 后，并发出用于受控单元执行合间动作的信号，同时，所述远程复位控制单元将远程复位状 态信号回传至所述微处理单元。所述数据输入单元还包括状态检测单元，所述状态检测单元用于实时检测发电机 组低电压穿越状态，并将低电压穿越状态信号传送至所述微处理单元；键盘单元，所述键盘 单元用于设置风电发电机的保护参数及查询状态。所述数据输出单元包括脱扣控制驱动单元，用于控制受控单元中的远程断路器的 分闸动作；所述微处理单元通过向所述脱扣控制驱动单元发送脱扣信号指令，使受控单元 中的远程断路器执行分闸动作；信号触点输出单元，用于提供系统状态指示及遥控操作； 显示单元，用于系统数据显示及状态显示。所述信号接收处理单元包括接地信号调理单元，同所述微处理单元连接，用于将 地线电流信号变换为数字信号传送至所述微处理单元；电流变换单元，同所述风力发电机 的四相电线一一对应连接；信号调理单元，同所述各相电流变换单元一一对应连接，所述各 相信号调理单元分别同所述微处理单元连接；所述电流变换单元接收风力发电机电网实际 负载电流并将电流按比例变换成标准电流信号，所述标准电流信号通过所述信号调理单元 进行调理后变换成数字信号，并将数字信号传送至所述微处理单元。所述微处理单元还连接有通信单元，所述通信单元用于将所述微处理单元与上位 机进行实时通信。所述微处理单元还设有与其连接的用于存储处理信息的存储单元。所述微处理单元还设有与其连接的用于记录故障时刻的时钟单元。所述供电单元包括速饱和电源单元和辅助电源单元。本实用新型的智能控制系统相比于现有技术中的智能控制器增加了远程复位控 制单元，该远程复位控制单元接收所述微处理单元的指令进行远程复位并控制断路器的合 闸操作，同时将远程状态信号回传至所述微处理单元；避免了通过人工操作费时费力的问题。同时，该智能控制器加入了状态检测单元，可以实时检测发电机组低电压穿越状态，并传送至所述微处理单元进行处理。具有低电压穿越功能，保证了该风力发电系统稳定 运行，同时确保了风力发电配电保护要求。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施 例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1是本发明所述智能控制器的原理框图；图2是信号接收处理单元的组成框图；图3是微处理单元电路图；图4是低电压穿越状态检测单元电路图；图5是远程复位控制单元电路图；图6是通信单元接口电路；图7是信号触点输出单元电路图图8信号接收处理单元电路图图9是接地信号调理电路图；图10是时钟单元电路图；图11是键盘电路；图12是显示单元电路；图13是控制策略输入单元电路。图中附图标记表示为1-微处理单元2-数据输入单元3-数据输出单元4-供电单元5-存储单 元6-时钟单元7-远程复位控制单元8-通信单元9-控制策略输入单元21-信号接 收处理单元 22-状态检测单元 23-键盘单元 211-电流变换单元212-信号调理单元 213-接地信号调理单元 31-信号触点输出单元32-脱扣控制驱动单元 33-显示单元 41-速饱和电源单元42-辅助电源单元
具体实施方式
本实用新型公开一种用于风力发电配电保护的智能控制系统，其包括用于接收输 入信号并根据控制策略输出控制指令的微处理单元1 ；数据输入单元2，所述数据输入单元 2与所述微处理单元1连接，将信号传送至所述微处理单元1 ；数据输出单元3，所述数据输 出单元3与所述微处理单元1连接，接收所述微处理单元1的指令信号并输送至受控单元； 供电单元4，所述供电单元4用于给各个功能单元供电，所述供电单元4包括速饱和电源单 元41和辅助电源单元42。所述数据输入单元2包括用于接收风力发电机组各相电路以及接地电路电流信 号的信号接收处理单元21 ；所述信号接收处理单元21包括地线信号调理单元213以及分 别与风力发电机的四相电线连接的电流变换单元211和分别与所述各相电流变换单元211 连接的信号调理单元212。本实施例中所述电流变换单元211为电流互感器，所述4个电流互感器接收风力 发电机电网A、B、C、N四相负载电流信号并将按比例变换成标准电流信号，并将标准电流信号传送至所述信号调理单元212，所述信号调理单元212把所述标准电流信号变换为数字 信号传送至所述微处理单元1 ；所述接地信号调理单元213将地线电流信号变换为数字信 号传送至所述微处理单元1。所述数据输入单元2还包括状态检测单元22、键盘单元23，所述状态检测单元22 实时检测发电机组低电压穿越状态，并传送至所述微处理单元1进行处理；具有低电压穿 越功能，保证了该风力发电系统稳定运行，同时确保了风力发电配电保护要求。所述键盘单 元23与所述微处理单元1连接的用于设置参数及查询状态。所述数据输出单元3包括的脱扣控制驱动单元32、信号触点输出单元31以及显 示单元33 ；所述脱扣控制驱动单元32发出脱扣指令使断路器分间；所述信号触点输出单元 31用于提供系统状态指示及遥控操作；显示单元33用于数据或状态显示。所述智能控制系统还包括控制策略输入单元9，所述控制策略输入单元中设有用 于控制受控单元执行多个动作的控制策略模块；所述控制策略模块包括脱扣控制模块， 所述微处理单元通过调取脱扣控制模块中的程序，使受控单元执行相应的脱扣动作；远程 复位模块，所述微处理单元通过调取脱扣控制模块中的程序，使受控单元执行相应的远程 复位动作；显示模块，所述微处理单元通过调取状态显示模块中的程序，用于提供系统的状 态；和通信模块，所述微处理单元通过调取通信模块中的程序，用于接收与其通信的上位机 发出的指令。所述微处理单元1还连接远程复位控制单元7、存储单元5、时钟单元6以及通信 单元8。所述远程复位控制单元7用于接收所述微处理单元1的指令进行远程复位并控制 断路器的合闸操作，同时将远程状态信号传回至所述微处理单元1 ；避免了通过人工操作 费时费力的问题。所述通信单元8采用RS485标准串行通讯接口，以便于与外部设备特别是上位机 进行通信；实现遥调、遥控、遥信、遥测功能。所述存储单元5用于存储处理信息；所述时钟单元6用于记录故障时刻。本实用新型所述的智能控制系统的工作过程为四个电流互感器211分别接受电网中A、B、C、N四相负载电流并将按比例变换成 标准电流信号，并将标准电流信号传送至所述信号调理单元212，所述信号调理单元212把 所述标准电流信号变换为数字信号传送至所述微处理单元1 ；所述状态检测单元22将检测 到的发电机组低电压穿越状态信息，传送至所述微处理单元1中；微处理单元1对所述数据 输入单元2的信号进行采样并调用所述控制策略输入单元9中的控制策略模块，该控制策 略模块通过对所述微处理单元1接收到电网的电流信号以及通过键盘单元23输入的整定 电流值或者存储单元5中存储的整定电流值进行比较计算以及相关保护特性的处理，实现 了风力发电机配电保护的要求。根据接收到的电流值与整定电流值比较，若电网短路或过载，微处理单元1调用 所述脱扣控制模块以及显示模块发出指令，由脱扣控制驱动单元32发出脱扣指令使断路 器分闸，并由信号触点输出单元31提供系统的故障状态指示信息及监控系统故障排除状 况，显示单元33提供详细的故障数据以及状态显示。当故障排除后，所述微处理单元1调 用远程复位模块发出指令使远程复位控制单元7进行远程复位并控制断路器的合间操作，同时将远程状态信号传回至所述微处理单元1；避免了通过人工操作费时费力的问题。根据接收到的电流值与整定电流值比较，若电网中发生短延时故障、长延时故障 或者接地故障时，微处理单元1调用所述脱扣控制模块以及显示模块发出指令，则由脱扣 控制驱动单元32分别发出不同延时长度的延时脱扣指令使断路器分闸，并由信号触点输 出单元31提供系统的故障状态指示信息及监控系统故障排除状况；显示单元33提供详细 的故障数据以及状态显示。当故障排除后，所述微处理单元1调用远程复位模块发出指令 使远程复位控制单元7进行远程复位并控制断路器的合间操作，同时将远程状态信号传回 至所述微处理单元1。通过所述通信单元8连接的上位机发出指令后，微处理单元1调用所述通信模块 接收上位机指令并发送信息至受控单元响应上位机的指令。上述实施例仅为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域 技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出不同形式的变化，由此所引伸出的显而易 见的变化仍处于本发明创造的保护范围之中。
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权利要求1.一种用于风力发电配电保护的智能控制系统，包括数据输入单元O)，包括信号接收处理单元(21)，用于接收风力发电机电网实际负载 电流，并将电流变换成数字信号；微处理单元(1)，所述微处理单元(1)同所述数据输入单元( 连接，用于处理所述数 据输入单元O)的输入信号，并输出指令信号传送至数据输出单元(3)；数据输出单元(3)，所述数据输出单元C3)与所述微处理单元(1)连接，通过接收所述 微处理单元(1)的指令信号并将其输送至受控单元；供电单元G)，用于向所述数据输入单元、数据输出单元和微处理单元供电， 其特征在于还包括控制策略输入单元(9)，所述控制策略输入单元(9)中设有用于控制受控单元 执行多个动作的控制策略模块；所述控制策略模块包括脱扣控制模块，所述微处理单元通过调取脱扣控制模块中的程序，使受控单元执行相 应的脱扣动作；远程复位模块，所述微处理单元通过调取脱扣控制模块中的程序，使受控单元执行相 应的远程复位动作；所述微处理单元(1)接收所述数据输入单元O)中的信号后，并调取所述控制策略输 入单元(9)中的控制策略，所述微处理单元(1)根据调取的控制策略向所述数据输出单元 (3)发送相应的指令信号，受控单元根据所述数据输出单元C3)发送的指令信号执行相应 的动作。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述控制策略模块还包括显示模块，所述微处理单元通过调取状态显示模块中的程序，用于提供系统的状态； 和通信模块，所述微处理单元通过调取通信模块中的程序，用于接收与其通信的上位 机发出的指令。
3.根据权利要求1或2所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述系统中还设有同所述微处理单元连接的远程复位控制单元(7)，所述远程复位控制单元(7)用于接收所述微处理单元(1)的复位指令；所述远程复位控制单元(7)接收到复位指令后，并发出用于受控单元执行合间动作的 信号，同时，所述远程复位控制单元将远程复位状态信号回传至所述微处理单元(1)。
4.根据权利要求3所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述数据输入单元( 还包括状态检测单元(22)，所述状态检测单元0 用于实时检测发电机组低电压穿越状态， 并将低电压穿越状态信号传送至所述微处理单元(1)；键盘单元(23)，所述键盘单元用于设置风电发电机的保护参数及查询状态。
5.根据权利要求4所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述数据输出单元C3)包括脱扣控制驱动单元(32)，用于控制受控单元中的远程断路器的分间动作；所述微处理 单元(1)通过向所述脱扣控制驱动单元(3 发送脱扣信号指令，使受控单元中的远程断路 器执行分闸动作；信号触点输出单元(31)，用于提供系统状态指示及遥控操作； 显示单元(33)，用于系统数据显示及状态显示。
6.根据权利要求4所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述信号接收处理单元包括接地信号调理单元(21 ，同所述微处理单元连接，用于将地线电流信号变换为数字信 号传送至所述微处理单元(1)；电流变换单元011)，同所述风力发电机的四相电线一一对应连接； 信号调理单元012)，同所述各相电流变换单元011) —一对应连接，所述各相信号调 理单元分别同所述微处理单元连接；所述电流变换单元011)接收风力发电机电网实际负载电流并将电流按比例变换成 标准电流信号，所述标准电流信号通过所述信号调理单元(21 进行调理后变换成数字信 号，并将数字信号传送至所述微处理单元(1)。
7.根据权利要求6所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于所述微处理单元(1)还连接有通信单元(8)，所述通信单元(8)用于将所述微处理单元 (1)与上位机进行实时通信。
8.根据权利要求7所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述微处理单元(1)还设有与其连接的用于存储处理信息的存储单元(5)。
9.根据权利要求8所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述微处理单元(1)还设有与其连接的用于记录故障时刻的时钟单元(6)。
10.根据权利要求9所述的用于风力发电配电保护的智能控制系统，其特征在于 所述供电单元(4)包括速饱和电源单元Gl)和辅助电源单元(42)。
专利摘要本实用新型公开了一种用于风力发电配电保护的智能控制系统，属于智能控制器领域。该智能控制器包括微处理单元、数据输入单元、数据输出单元以及供电单元。还包括控制策略输入单元，所述控制策略输入单元中设有用于控制受控单元执行多个动作的控制策略；所述控制策略包括脱扣控制模块、远程复位模块；微处理单元还连接有远程复位控制单元，用于接收所述微处理单元的指令进行远程复位并控制断路器的合闸操作，同时将远程状态信号传回至所述微处理单元。该风力发电配电保护的智能控制器解决了现有风力发电系统远程复位通过人工操作费时费力的问题；该智能控制器还具有低电压穿越功能，确保了风力发电配电保护要求，特别适用于现有各种风力发电系统上。
文档编号H02J13/00GK201868950SQ201020615118
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者张健, 李果, 王双全, 程秀光, 袁玉鹏, 龙继芳 申请人:浙江科能达电气有限公司