直驱风力发电机组的并网模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种直驱风力发电机组的并网模拟装置，其包括：模拟负载模块，用于模拟风力发电机组并网运行时的电网侧负载；电源模块，用于与风力发电机组共同向模拟负载模块供电；第一检测模块，用于检测风力发电机组输出的功率；功率控制模块，用于根据风力发电机组输出的功率和模拟负载消耗的功率调整电源模块输出的功率，保持风力发电机组、电源模块和模拟负载模块之间的功率平衡关系。通过本实用新型的风力发电机组的并网模拟装置，使得风力发电机组的并网模拟工作在电网建设未完成时就能完成，加快了并网模拟速度、提高了工作效率、并节省了风力发电机制造厂家的人力与物力投入。
【专利说明】直驱风力发电机组的并网模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发电机并网技术，尤其涉及一种直驱风力发电机组的并网模拟装置。
【背景技术】
[0002]目前直驱风力发电机组都采取并网运行模式，为了保证风力发电机组在正式运行并网发电后能够正常运行，在风力发电机组正式运行并网发电之前需要对风力发电机组进行一系列的并网模拟工作，并网模拟是设备供应商质量保证体系的重要一环，设备厂商可通过现场模拟工作避免设备带问题投入运行。同时，因为风力发电机组不具备黑启动能力，风力发电机组的发电需要大电网的电力供应，因此目前的并网模拟工作是在风电场送电所需的电网建设完成后才能够进行的。
[0003]在实现上述并网模拟的过程中，发明人发现现有的并网模拟技术至少存在如下问题:在实际应用中，风力发电机组的安装进度与风电场送电所需的电网建设有时并不同步，如果电网建设较慢，则需要等到电网建设完成之后才能对风力发电机组进行并网模拟，从而延长了风电项目完成的时间，降低了工作效率，增加了成本，浪费了现场客服人员的时间。
实用新型内容
[0004]本实用新型的实施例提供一种直驱风力发电机组的并网模拟装置，其能加快并网模拟速度、提高工作人员的工作效率、并节省了风力发电机制造厂家的人力与物力投入。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种直驱风力发电机组的并网模拟装置，包括:模拟负载模块，用于模拟风力发电机组并网运行时的电网侧负载；电源模块，与所述模拟负载模块连接，用于与所述风力发电机组共同向所述模拟负载模块供电；第一检测模块，与所述风力发电机组连接，用于检测所述风力发电机组输出的功率；功率控制模块，与所述电源模块和所述第一检测模块连接，用于根据所述风力发电机组输出的功率和所述模拟负载消耗的功率调整所述电源模块输出的功率，保持所述风力发电机组、所述移动式电源模块和所述模拟负载模块之间的功率平衡关系。
[0006]进一步地，所述功率平衡关系可以为:风力发电机组输出的有功功率与所述电源模块输出的有功功率之和等于所述模拟负载模块消耗的有功功率。
[0007]进一步地，所述电源模块可以呀与所述风力发电机组并联后再与所述模拟负载模块串联，所述并网模拟装置还可以包括:第一开关，设置在串联电路中，用于控制所述电源模块与所述风力发电机组构成的并联电路向所述模拟负载模块供电；第二开关，设置在所述并联电路的风力发电机组所在的支路上，用于控制所述风力发电机组向模拟负载模块所在的串联电路供电；第二检测模块，用于检测所述电源模块的频率和电压；开关控制模块，用于在启动所述电源模块后，所述电源模块的频率和电压达到并网条件后，闭合所述第一开关，待所述模拟负载模块运行稳定后，再闭合所述第二开关。
[0008]进一步地，所述并网模拟装置还可以包括:变压器，设置在所述风力发电机组的输出端口与所述第二开关之间，用于对所述风力发电机组的输出电压进行变换以适应向所述模拟负载模块供电；第三开关，设置在所述变压器与所述风力发电机组的输出端口之间；第三检测模块，用于检测所述变压器的一次侧的电压；所述开关控制模块还用于在闭合所述第二开关后，如果所述变压器的一次侧的电压在正常的范围内，则闭合所述第三开关。
[0009]进一步地，所述电源模块为移动式的电源模块。
[0010]本实用新型实施例提供的直驱风力发电机组的并网模拟装置，通过电源模块和模拟负载模块的组合来模拟电网，解决了风力发电机组并网模拟所需的电源供应问题，从而在电网建设未完成时，就能提前完成风力发电机组的并网模拟工作，加快了并网模拟速度、提高了工作人员的工作效率、并节省了风力发电机制造厂家的人力与物力投入。并通过功率控制模块维持所述风力发电机组、所述移动式电源模块和所述模拟负载模块之间的功率平衡关系，从而保证并网模拟运行的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的实施例一的直驱风力发电机组的并网模拟装置的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型的实施例二的直驱风力发电机组的并网模拟装置的结构示意图；
[0013]图3为本实用新型的实施例三的直驱风力发电机组的并网模拟方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型实施例的直驱风力发电机组的并网模拟装置及并网模拟方法进行详细描述。
[0015]实施例一
[0016]如图1所示，其为本实用新型的实施例一的直驱风力发电机组的并网模拟装置的结构示意图。并网模拟装置包括:模拟负载模块10，用于模拟风力发电机组5并网运行时的电网侧负载；电源模块20,与模拟负载模块10连接,用于与风力发电机组5共同向模拟负载模块10供电；第一检测模块30,与风力发电机组5连接,用于检测风力发电机组5输出的功率；功率控制模块40，与电源模块20和第一检测模块30连接，用于根据风力发电机组5输出的功率和模拟负载10消耗的功率调整电源模块20输出的功率，保持风力发电机组5、电源模块20和模拟负载模块10之间的功率平衡关系。在进行模拟并网测试的过程中，模拟负载模块10所消耗的功率一般就是其预先设定的额定功率，即在整个测试的过程中其消耗的功率视为定值。针对不同的模拟并网测试，可以对模拟负载模块10的额定功率进行灵活设置，以适应不同的风力发电机组。本实施例的并网模拟装置主要适用于永磁、励磁等各种类型的直驱风力发电机组的模拟并网。
[0017]在本实施例中，风力发电机组5和电源模块20并联运行向模拟负载模块10供电，在运行过程中，风力发电机组5的输出功率随着风速的变化而变化，当第一检测模块30检测到风力发电机组5输出的功率发生变化时，功率控制模块40根据功率平衡关系，实时调整电源模块20的输出功率，始终维持风力发电机组5、电源模块20和模拟负载模块10之间的功率平衡关系，最终使模拟负载模块10的用电由电源模块20和风力发电机组5共同提供，达到风力发电机组5并网运行的效果。其中，功率平衡关系可以具体为:风力发电机组5输出的有功功率与电源模块20输出的有功功率之和等于模拟负载模块10消耗的有功功率。即，可以表示为如下公式(I):
[0018]Ps+Pffind — Pload......................................................⑴
[0019]其中，Pltjad为模拟负载模块10消耗的有功功率、Ps为电源模块20输出的有功功率，Pwind为风力发电机组5输出有功功率。
[0020]本实施例的直驱风力发电机组的并网模拟装置，通过电源模块20和模拟负载模块10的组合来模拟电网，并且通过电源模块20与风力发电机组5共同向模拟负载模块10供电，模拟了风力发电机组的并网运行，解决了风力发电机组模拟并网所需的电源供应问题，从而在电网建设未完成时，就能提前完成风力发电机组的并网模拟工作，加快了并网模拟速度、提高了工作人员的工作效率、并节省了风力发电机制造厂家的人力与物力投入。此夕卜，通过功率控制模块40维持风力发电机组5、电源模块20和模拟负载模块10之间的功率平衡关系，从而保证模拟并网运行的稳定性。
[0021]另外，上述的电源模块20可以采用移动式的电源模块，这样更加便于移动和安装，能够通过一台移动式调试系统完成风电场所有风力发电机组的调试。
[0022]实施例二
[0023]如图2所示，其为本实用新型的实施例二的直驱风力发电机组的并网模拟装置的结构示意图，本实施例的并网模拟装置除了具备实施例一的结构外，还可以包括:第一开关K1，设置在串联电路中，用于控制电源模块20与风力发电机组5构成的并联电路向模拟负载模块10供电；第二开关K2，设置在并联电路的风力发电机组5所在的支路上，用于控制风力发电机组5向模拟负载模块10所在的串联电路供电；第二检测模块50,用于检测电源模块20的频率和电压；开关控制模块60，用于在启动电源模块20后，电源模块20的频率和电压达到并网条件后，闭合第一开关K1，待模拟负载模块10运行稳定后，再闭合第二开关K2。此外，图2还示出风力发电机自身断路器K，其作为风力发电机组5自身的电力输出开关，从内部控制风力发电机组5是否向外进行电力输出，属于现有的风力发电机组5上的部件。
[0024]在模拟并网开始时，第一开关K1、第二开关K2都为断开状态，在启动电源模块20和模拟负载模块10后，由第二检测模块50检测电源模块20的频率和电压，当检测到电源模块20的频率和电压达到并网条件后，开关控制模块60控制第一开关Kl闭合，电源模块20给模拟负载模块10供电，待模拟负载模块10运行稳定后，开关控制模块60再控制第二开关K2闭合，从而使风力发电机组5并网，与电源模块20并联运行向模拟负载模块10供电。
[0025]通过本实施例的第一开关Kl、第二开关K2、第二检测模块50以及开关控制模块60之间的上述配合及控制关系，确保了风力发电机组5在并网前电源模块20的频率和电压已经达到并网条件并且稳定运行，提高了模拟并网运行的可靠性和安全性。
[0026]进一步地，参照图2，并网模拟装置还可以再包括:变压器T，设置在风力发电机组5的输出端口与第二开关K2之间,用于对风力发电机组5的输出电压进行变换以适应向模拟负载模块10供电；第三开关K3,设置在变压器与风力发电机组5的输出端口之间；第三检测模块70，用于检测变压器的一次侧的电压。并且，开关控制模块60还用于在闭合第二开关K2后，如果第三检测模块70检测到的变压器的一次侧的电压在正常的范围内，则闭合第三开关K3，才使风力发电机组5并网，从而更进一步地提高了模拟并网运行的可靠性和安全性。
[0027]实施例三
[0028]如图3所示，其为本实用新型的实施例三的直驱风力发电机组的并网模拟方法的流程图。参照图3，本实施例的模拟运行方法，其包括如下步骤:
[0029]步骤S310:启动电源模块和模拟负载模块，使电源模块向模拟负载模块进行供电；
[0030]步骤S320:启动风力发电机组，使风力发电机组与电源模块共同向模拟负载模块供电；
[0031]步骤S330:检测风力发电机组输出的功率，根据风力发电机组输出的功率和模拟负载消耗的功率调整电源模块输出的功率，保持风力发电机组、电源模块和模拟负载模块之间的功率平衡关系。其中，功率平衡关系可以为:风力发电机组输出的有功功率与电源模块输出的有功功率之和等于模拟负载模块消耗的有功功率。
[0032]本实施例的直驱风力发电机组的并网模拟方法，通过启动电源模块和模拟负载模块来模拟电网，并使风力发电机组与电源模块共同向模拟负载模块供电，解决了风力发电机组并网模拟运行所需的电源供应问题，并且模拟了风力发电机组的并网运行，从而在电网建设未完成时，就能提前完成风力发电机组的并网模拟工作，加快了并网模拟速度、提高了工作人员的工作效率、并节省了风力发电机制造厂家的人力与物力投入。此外，通过持风力发电机组、电源模块和模拟负载模块之间的功率平衡关系，保证了模拟并网运行的稳定性。
[0033]进一步地，与实施例二对应地，并网模拟的电路连接关系可以为:电源模块与风力发电机组并联后再与模拟负载模块串联。并且在串联电路中设置有第一开关，在并联电路的风力发电机组所在的支路上设置有第二开关，进而步骤S310可以具体为:启动电源模块和模拟负载模块，并检测电源模块的频率和电压，在电源模块的频率和电压达到并网条件后，闭合第一开关，待模拟负载模块运行稳定后，再闭合第二开关。通过上述的方法，确保了风力发电机组在并网前电源模块的频率和电压已经达到并网条件并且稳定运行，提高了模拟并网运行的可靠性和安全性。
[0034]更进一步地，在风力发电机组的输出端口与第二开关之间还可以设置有变压器，并且在变压器与风力发电机组的输出端口之间设置有第三开关，进而步骤S320可以具体为:启动风力发电机组，并检测变压器的一次侧的电压，在闭合第二开关后，如果变压器的一次侧的电压在正常的范围内，则闭合第三开关。由此，通过对第三开关的控制，更进一步地提高了模拟并网运行的可靠性和安全性。
[0035]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种直驱风力发电机组的并网模拟装置，其特征在于，包括: 模拟负载模块，用于模拟风力发电机组并网运行时的电网侧负载； 电源模块，与所述模拟负载模块连接，用于与所述风力发电机组共同向所述模拟负载模块供电； 第一检测模块，与所述风力发电机组连接，用于检测所述风力发电机组输出的功率；功率控制模块，与所述电源模块和所述第一检测模块连接，用于根据所述风力发电机组输出的功率和所述模拟负载消耗的功率调整所述电源模块输出的功率，保持所述风力发电机组、所述电源模块和所述模拟负载模块之间的功率平衡关系。
2.根据权利要求1所述的并网模拟装置，其特征在于，所述功率平衡关系为:风力发电机组输出的有功功率与所述电源模块输出的有功功率之和等于所述模拟负载模块消耗的有功功率。
3.根据权利要求1或2所述的并网模拟装置，其特征在于，所述电源模块与所述风力发电机组并联后再与所述模拟负载模块串联，所述并网模拟装置还包括: 第一开关，设置在串联电路中，用于控制所述电源模块与所述风力发电机组构成的并联电路向所述模拟负载模块供电； 第二开关，设置在所述并联电路的风力发电机组所在的支路上，用于控制所述风力发电机组向模拟负载模块所在的串联电路供电； 第二检测模块，用于检测所述电源模块的频率和电压； 开关控制模块，用于在启动所述电源模块后，所述电源模块的频率和电压达到并网条件后，闭合所述第一开关，待所述模拟负载模块运行稳定后，再闭合所述第二开关。
4.根据权利要求3所述的并网模拟装置，其特征在于，所述并网模拟装置还包括: 变压器，设置在所述风力发电机组的输出端口与所述第二开关之间，用于对所述风力发电机组的输出电压进行变换以适应向所述模拟负载模块供电； 第三开关，设置在所述变压器与所述风力发电机组的输出端口之间； 第三检测模块，用于检测所述变压器的一次侧的电压； 所述开关控制模块还用于在闭合所述第二开关后，如果所述变压器的一次侧的电压在正常的范围内，则闭合所述第三开关。
5.根据权利要求1所述的并网模拟装置，其特征在于，所述电源模块为移动式的电源模块。
【文档编号】G01R31/34GK204086485SQ201420498327
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月31日 优先权日:2014年8月31日
【发明者】王海龙, 艾斯卡尔, 乔元, 黄远彦, 宋鹏, 白恺, 刘少宇, 刘京波, 朱斯, 马步云 申请人:新疆金风科技股份有限公司, 国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司