可扩展的风电功率预测系统论文和设计-刘泽健

全文摘要

本实用新型公开了一种可扩展的风电功率预测系统，与电网调度系统连接，包括安全一区、安全二区和安全三区；安全一区采集风机数据，包括第一通信网络、风机和风机SCADA服务器，风机通过第一通信网络与风机SCADA服务器；安全二区用于风功率预测和系统数据上报，包括第二通信网络、交换机、PC工作站、测风塔、风功率预测服务器和调度数据网侧交换机，PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过第二通信网络与交换机连接，调度数据网侧交换机通过电力通信网与电网调度系统通信连接；安全三区获取数值天气预报数据，包括气象数据服务器。本实用新型提供的可扩展的风电功率预测系统，可扩展性强，提高电网接纳新能源接入的比例。

主设计要求

1.一种可扩展的风电功率预测系统，与电网调度系统连接，其特征在于，包括安全一区、安全二区和安全三区；所述安全一区用于采集风机数据，所述安全一区包括第一通信网络、风机和风机SCADA服务器，所述风机通过第一通信网络与风机SCADA服务器，所述风机SCADA服务器与安全二区通信连接；所述安全二区用于风功率预测和系统数据上报，所述安全二区包括第二通信网络、交换机、PC工作站、测风塔、风功率预测服务器和调度数据网侧交换机，所述PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过第二通信网络与交换机连接，所述调度数据网侧交换机通过电力通信网与电网调度系统通信连接；所述安全三区用于获取数值天气预报数据，所述安全三区包括气象数据服务器，所述气象服务器与安全二区通信连接。

设计方案

1.一种可扩展的风电功率预测系统，与电网调度系统连接，其特征在于，包括安全一区、安全二区和安全三区；

所述安全一区用于采集风机数据，所述安全一区包括第一通信网络、风机和风机SCADA服务器，所述风机通过第一通信网络与风机SCADA服务器，所述风机SCADA服务器与安全二区通信连接；

所述安全二区用于风功率预测和系统数据上报，所述安全二区包括第二通信网络、交换机、PC工作站、测风塔、风功率预测服务器和调度数据网侧交换机，所述PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过第二通信网络与交换机连接，所述调度数据网侧交换机通过电力通信网与电网调度系统通信连接；

所述安全三区用于获取数值天气预报数据，所述安全三区包括气象数据服务器，所述气象服务器与安全二区通信连接。

2.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述第一通信网络为局域网。

3.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述第二通信网络包括有线链路和无线链路两种通信网络，所述PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过有线链路和无线链路两种通信网络与交换机连接。

4.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过串口通信协议，经由第二通信网络与交换机连接。

5.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，包括气象研究机构，所述气象研究机构通过互联网与安全三区通信连接。

6.如权利要求5所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述互联网通过第二防火墙与安全三区通信连接。

7.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述风机SCADA服务器通过第一防火墙与安全二区通信连接。

8.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述气象服务器通过单向网闸与安全二区通信连接。

9.如权利要求1所述的可扩展的风电功率预测系统，其特征在于，所述调度数据网侧交换机通过纵向认证加密装置与电力通信网通信连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体地说，涉及一种可扩展的风电功率预测系统。

背景技术

社会经济迅速发展，伴随着电力需求的不断增长。为了应对日益增大的电力需求，需要增加装机容量保障供电可靠性。化石能源的过度使用一方面造成了严重的环境污染，另一方面导致化石能源储量不断下降。而新能源因其清洁、无污染气体排放的特点受到各国的青睐。随着科学技术的发展，关于风能资源开发的相关技术也在逐步完善，在传统化石能源短缺的大环境下，风能资源开发在可再生能源发电领域内，占据着极其重要的位置。近些年，各国都加大了对风电的开发力度，风电的装机逐年快速增加。风能是我国大力开发的资源，我国也具有丰富的风能资源。随着我国风电装机容量的逐年递增，预计到2020年我国风电总装机容量将达到200GW。

但风力发电由于受天气变化等因素的影响，具有显著的随机性和间歇性，且可控性较差，大规模风电在并网时会对电网造成严重的冲击，同时增加了电网调度计划的制定难度。因此对风电功率进行有效的预测是必不可少的，而现有的风功率预测系统其扩展性比较差，使得电网难以适应新能源的大规模接入。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可扩展的风电功率预测系统，可扩展性强，提高电网接纳新能源接入的比例。

本实用新型公开的可扩展的风电功率预测系统所采用的技术方案是:

一种可扩展的风电功率预测系统，与电网调度系统连接，包括安全一区、安全二区和安全三区；

所述安全三区用于获取数值天气预报数据，所述安全三区包括气象数据服务器，所述气象服务器与安全二区通信连接。

作为优选方案，所述第一通信网络为局域网。

作为优选方案，所述第二通信网络包括有线链路和无线链路两种通信网络，所述PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过有线链路和无线链路两种通信网络与交换机连接。

作为优选方案，所述PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过串口通信协议，经由第二通信网络与交换机连接。

作为优选方案，包括气象研究机构，所述气象研究机构通过互联网与安全三区通信连接。

作为优选方案，所述互联网通过第二防火墙与安全三区通信连接。

作为优选方案，所述风机SCADA服务器通过第一防火墙与安全二区通信连接。

作为优选方案，所述气象服务器通过单向网闸与安全二区通信连接。

作为优选方案，所述调度数据网侧交换机通过纵向认证加密装置与电力通信网通信连接。

本实用新型公开的可扩展的风电功率预测系统的有益效果是：安全一区包括第一通信网络、风机和风机SCADA服务器，风机通过第一通信网络与风机SCADA服务器，风机SCADA服务器与安全二区通信连接；安全二区包括第二通信网络、交换机、PC工作站、测风塔、风功率预测服务器和调度数据网侧交换机，PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过第二通信网络与交换机连接，调度数据网侧交换机通过电力通信网与电网调度系统通信连接；安全三区包括气象数据服务器，气象服务器与安全二区通信连接。根据功能作用将系统分为三个安全区，且每个安全区设有独立的通信网络，然后将各个安全区连接组成本系统，在系统需要进行扩展时，只需将扩展的对象依据其功能作用接入到本系统对应的安全区内即可。本系统具有较强的扩展性，可提高电网接纳新能源接入的比例。

附图说明

图1是本实用新型可扩展的风电功率预测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型做进一步阐述和说明:

请参考图1，可扩展的风电功率预测系统与电网调度系统连接，包括安全一区10、安全二区20和安全三区30。

安全一区10用于采集风机数据，安全一区10包括第一通信网络、远动柜、风机和风机SCADA服务器。风机通过第一通信网络与风机SCADA服务器，远动柜和风机SCADA服务器与安全二区通信连接。第一通信网络为局域网，风机与风机SCADA服务器之间通过OPC协议，然后经由局域网连接。风机通过局域网传送风机实时出力数据、风速数据和估计状态数据至风机SCADA服务器，风机SCADA服务器再将这些数据传输至安全二区，作为风电功率预测系统的输入数据。

远动柜和风机SCADA服务器通过第一防火墙与安全二区的交换机连接通信连接。

安全二区20用于风功率预测和系统数据上报，安全二区20包括第二通信网络、交换机、PC工作站、测风塔、风功率预测服务器和调度数据网侧交换机。PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过第二通信网络与交换机连接，调度数据网侧交换机通过电力通信网与电网调度系统通信连接。调度数据网侧交换机通过纵向认证加密装置与电力通信网通信连接。由E语言协议通过电力通信网双向传送系统的预测数据、风机状态数据、测风数据、容量数据、限电计划数据，实现了实时数据和历史数据的混合传送以及风电功率预测结果的上传下送。

PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过串口通信协议，经由第二通信网络与交换机连接。PC工作站用于维护管理、监控、通信、NCS接口辅助等，同时也作为故障后备机器。

第二通信网络包括光纤链路和无线链路两种通信网络。PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过光纤链路和无线链路两种通信网络与交换机连接。当某一通信方式发生故障时，风电功率预测系统仍能正常运作，大大提高了其通信可靠性。

安全三区30用于获取数值天气预报数据，安全三区30包括气象数据服务器。气象服务器通过单向网闸与安全二区的交换机通信连接。单向网闸为反向物理隔离装置。

还包括气象研究机构，气象研究机构通过互联网，经由第二防火墙与安全三区通信连接。气象研究机构的NWP数据通过TCP\/IP协议，经由互联网和第二防火墙单向传送到气象数据服务器。

通过各安全区之间的防火墙或隔离装置将本系统涉及到的通信网络隔离开来，保护了电力通信网的安全，满足国家电网有关二次系统安全防护的规范要求。

安全一区包括第一通信网络、风机和风机SCADA服务器，风机通过第一通信网络与风机SCADA服务器，风机SCADA服务器与安全二区通信连接；安全二区包括第二通信网络、交换机、PC工作站、测风塔、风功率预测服务器和调度数据网侧交换机，PC工作站、测风塔、风功率预测服务器通过第二通信网络与交换机连接，调度数据网侧交换机通过电力通信网与电网调度系统通信连接；安全三区包括气象数据服务器，气象服务器与安全二区通信连接。根据功能作用将系统分为三个安全区，且每个安全区设有独立的通信网络，然后将各个安全区连接组成本系统，而且每个独立的通信网络都可具有较大的通信范围。在系统需要进行扩展时，只需将扩展的对象依据其功能作用接入到本系统对应的安全区内即可。本系统具有较强的扩展性，可提高电网接纳新能源接入的比例。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

设计图

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