基于多智能體的容錯風(fēng)力發(fā)電機組能量管理系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于多智能體的容錯風(fēng)力發(fā)電機組 能量管理系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是大自然賜予我們一種取之不盡、無任何污染的可再生能源，隨著世界能源 的日趨匿乏和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，加之人們對環(huán)境保護的要求，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也得到了 飛速發(fā)展，如公告號為:CN 104124709A的中國專利公開了一種基于功率預(yù)測的風(fēng)電并網(wǎng)運 行系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:風(fēng)力發(fā)電機，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，其中該風(fēng)力發(fā)電機采用雙饋電 機;風(fēng)機電壓、電流、轉(zhuǎn)速采樣模塊，用于檢測電機運行時的電壓、電流和轉(zhuǎn)速;氣象信息采 集模塊，用于實時采集風(fēng)力發(fā)電機周邊氣象信息；剎車卸能模塊，用于電機失速時剎車減 速;儲能模塊，包括蓄電池組，用于在未并網(wǎng)時儲存電能;微處理器，用于控制整個發(fā)電系統(tǒng) 的運行;并網(wǎng)電源逆變裝置，其用于將風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)至電網(wǎng)，該基于功率預(yù)測的風(fēng)電并網(wǎng) 運行系統(tǒng)還包括自動發(fā)電量控制(AGC)協(xié)調(diào)模塊，基于氣象信息和電網(wǎng)信息，預(yù)測和控制風(fēng) 力發(fā)電機并網(wǎng)時的發(fā)電功率，該模塊包括:電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取單元，可從電網(wǎng)調(diào)度中屯、實時讀取 電網(wǎng)量測數(shù)據(jù);電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析單元，可對所述電網(wǎng)量測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量判斷，判斷 電網(wǎng)所處的控制區(qū)間；發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元，由實時發(fā)電計劃獲得基點，并計算電網(wǎng)調(diào)節(jié)需 求，并按照協(xié)調(diào)控制策略進行調(diào)節(jié)功率分配，該發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元與微處理器相連，并通過 微處理器向并網(wǎng)電源逆變裝置的驅(qū)動模塊發(fā)出指令，W控制功率輸出。并且公告為： CN104124710A的中國專利公開了一種基于功率預(yù)測的風(fēng)電并網(wǎng)運行控制方法，該方法基于 如上系統(tǒng)運行，該方法包括如下步驟：
[0003] (1)獲取步驟：由所述驅(qū)動模塊獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時電壓值得到一個子電壓， 由所述驅(qū)動模塊獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的相位角得到一個子相位角，由所述驅(qū)動模塊獲取所述 轉(zhuǎn)換電壓的頻率得到一個子頻率，由所述驅(qū)動模塊獲取電網(wǎng)電壓的瞬時電壓值得到一個母 電壓，由所述驅(qū)動模塊獲取電網(wǎng)電壓的相位角得到一個母相位角，和由所述驅(qū)動模塊獲取 電網(wǎng)電壓的頻率得到一個母頻率；
[0004] (2)計算步驟：由所述驅(qū)動模塊計算所述子電壓與所述母電壓之差得到一個電壓 差，由所述驅(qū)動模塊計算所述子相位角與所述母相位角之差得到一個相位角差，由所述驅(qū) 動模塊計算所述子頻率與所述母頻率之差得到一個頻率差；
[0005] (3)判斷步驟：由所述驅(qū)動模塊判斷是否收到所述同期指示信號，由所述驅(qū)動模塊 比較所述頻率差的絕對值與一個預(yù)設(shè)頻率差，由所述驅(qū)動模塊比較所述電壓差與一個預(yù)設(shè) 電壓差，若所述轉(zhuǎn)換電壓與電網(wǎng)電壓同期、所述頻率差的絕對值小于所述預(yù)設(shè)頻率差且所 述電壓差的絕對值小于所述預(yù)設(shè)電壓差，則所述驅(qū)動模塊控制所述可控開關(guān)模塊，使得所 述轉(zhuǎn)換電壓并網(wǎng)于所述電網(wǎng)，否則進入下一個步驟；
[0006] (4)調(diào)控步驟:所述驅(qū)動模塊將所述相位角差通過PID運算得到一個目標(biāo)頻率，所 述驅(qū)動模塊調(diào)整所述子頻率等于所述目標(biāo)頻率，且所述驅(qū)動模塊調(diào)整所述子電壓等于所述 母電壓，返回判斷步驟；
[0007] (5)功率控制步驟:驅(qū)動模塊根據(jù)微處理器的指令，實時控制斬波模塊的占空比W 控制功率輸出滿足電網(wǎng)的需求。
[0008] 該系統(tǒng)及控制方法通過自動發(fā)電量控制(AGC)協(xié)調(diào)模塊，僅基于氣象信息和電網(wǎng) 信息，預(yù)測和控制風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)時的發(fā)電功率，而沒有將發(fā)電故障的因素考慮到風(fēng)力發(fā) 電機發(fā)電功率中去，缺少風(fēng)力發(fā)電機組的容錯匹配，在使用過程中適應(yīng)性低，系統(tǒng)運行的可 靠性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的風(fēng)力發(fā)電時缺少容錯匹配，系統(tǒng)運行的可靠性低等問 題，本發(fā)明提供了一種基于多智能體的容錯風(fēng)力發(fā)電機組能量管理系統(tǒng)與方法。
[0010] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0011] -種基于多智能體的容錯風(fēng)力發(fā)電機組能量管理系統(tǒng)，其特征在于:包括氣象采 集模塊、電參數(shù)信號采集模塊、風(fēng)力發(fā)電機、模塊化功率變換器、蓄電池和系統(tǒng)控制智能體， 所述風(fēng)力發(fā)電機、模塊化功率變換器和蓄電池均與電參數(shù)信號采集模塊相連，所述系統(tǒng)控 制智能體與氣象采集模塊、電參數(shù)信號采集模塊、風(fēng)力發(fā)電機、模塊化功率變換器和蓄電池 均相連;所述風(fēng)力發(fā)電機為容錯風(fēng)力發(fā)電機，所述容錯風(fēng)力發(fā)電機包括定子、多極轉(zhuǎn)子、定 子上的容錯齒和兩個容錯齒之間的發(fā)電齒繞組，所述多極轉(zhuǎn)子和定子上的容錯齒在定子圓 周空間里均勻等間隔排列。
[0012] 在此基礎(chǔ)上，模塊化功率變換器中單相整流橋電路的數(shù)目與容錯風(fēng)力發(fā)電機的相 數(shù)相同，所述模塊化功率變換器中各單相整流橋電路輸出端電壓串聯(lián)連接。
[0013] 在此基礎(chǔ)上，所述模塊化功率變換器每個相整流橋電路的輸入端和容錯風(fēng)力發(fā)電 機每個相發(fā)電繞組的輸出端之間均連接有常閉可控開關(guān)。
[0014] 在此基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)控制智能體包括風(fēng)功率測評智能體、發(fā)電故障診斷智能體、 發(fā)電能量管理智能體、發(fā)用電測評智能體和發(fā)用電執(zhí)行智能體;所述風(fēng)功率測評智能體與 氣象信息采集模塊相連;所述發(fā)電故障診斷智能體和發(fā)用電測評智能體均與電參數(shù)信號采 集模塊相連;所述風(fēng)功率測評智能體、發(fā)電故障診斷智能體和發(fā)用電測評智能體均與發(fā)電 能量管理智能體相連;所述發(fā)電能量管理智能體與發(fā)用電執(zhí)行智能體相連;所述發(fā)用電執(zhí) 行智能體與蓄電池、容錯風(fēng)力發(fā)電機和模塊化功率變換器均相連;所述各智能體均包括數(shù) 字微處理器、內(nèi)部數(shù)據(jù)信息通信接口和外部物聯(lián)網(wǎng)無線通訊接口；所述外部物聯(lián)網(wǎng)無線通 訊接口和系統(tǒng)外部智能設(shè)備相連。
[0015] 在此基礎(chǔ)上，所述電參數(shù)采集模塊包括安裝于容錯風(fēng)力發(fā)電機各發(fā)電相整流側(cè)上 的電壓和電流測量電路、安裝于負(fù)荷接入側(cè)母線上的電壓和電流測量電路、安裝于蓄電池 端口的電壓和電流測量電路、內(nèi)阻測量電路W及溫度測量電路;所述蓄電池的輸出端口具 有獨立的充電回路和獨立的放電回路。
[0016] -種基于多智能體的容錯風(fēng)力發(fā)電機組能量管理系統(tǒng)的控制方法，其特征在于： 包括信息采集、接收數(shù)據(jù)并分析和系統(tǒng)控制執(zhí)行=個步驟，所述接收數(shù)據(jù)并分析的具體步 驟如下：
[0017] SI:首先風(fēng)功率測評智能體接收來自氣象信息采集模塊的數(shù)據(jù)，分析計算出瞬時 風(fēng)速Vw、可吸收風(fēng)功率Pa;
[0018] 發(fā)電故障診斷智能體接收來自電參數(shù)信號采集模塊的數(shù)據(jù)，分析計算出容錯風(fēng)力 發(fā)電機的可發(fā)電容量系數(shù)kF和故障發(fā)電相編號集Z{zi};
[0019] 發(fā)用電測評智能體接收來自電參數(shù)信號采集模塊的數(shù)據(jù)，分析計算出容錯風(fēng)力發(fā) 電機的瞬時發(fā)電功率Pe、負(fù)荷功率扣、蓄電池的S0C、蓄電池的預(yù)期充電電流IBf和電壓UBf;
[0020] S2:然后發(fā)電能量管理智能體根據(jù)上述=個智能體傳來的數(shù)據(jù)信息，分析計算出 最優(yōu)發(fā)電與用電配置指令，并將該指令傳送給發(fā)用電執(zhí)行智能體。
[0021] 在此基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)控制執(zhí)行步驟中的容錯風(fēng)力發(fā)電機包括=種工作模式，分 別為負(fù)荷功率跟蹤控制模式、恒功率控制模式和最大功率跟蹤控制模式。
[0022] 在此