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1、湘潭大学硕士学位论文集成服务环境下风电并网的信息交换姓名：陈晓辉申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：段斌20080505I 摘 要 本文在风电场分段分层的控制策略之上，采取主动式控制策略，并以 并网风电场的无功功率调节为例，研究电力企业集成服务环境下，风电 并网的协调控制技术。通过风电 SCADA（supervisory control and data acquisition ）与地调 EMS（Energy Management System）的信息交换， 实时了解并网电压和优化出力；通过 SCADA 与气象站的信息交换，得 到预测风速曲线，实现对变频器的主动式控制，从而提高了控
2、制精度和 满足了实时性。 本文设计了风电功率预测模块和风电机组无功功率调节模块。但是本 文的重点在于研究应用系统之间数据交换的实现，具体研究了无功调节 过程中的服务集成、数据交换的数据模型、数据交换组件接口的设计方 法。 本文在遵循 IEC 61970 国际标准的基础上， 结合当前广泛使用的 JAVA 技术来实现风力发电系统的以上功能，其中主要包括： 1) 采用遵循 J2EE 规范的 WebLogic 服务器来实现 IEC 61970-1 标准中 的服务集成。J2EE 规范最大的优点就是平台无关性，支持异构平台 之间的服务集成，是 IEC 61970 标准推荐的几种集成服务方式之一。 目前 J
3、2EE 在电子商务获得的广泛应用证明了它的安全性与稳定性， 由于电力系统的特殊性，使得它在电力系统的应用还有待研究，本文 对此进行了较深入的研究。 2) 采用 Hibernate 中间件技术来实现 IEC 61970-301 标准中的数据管理。 根据 IEC 61970-301、302、303 标准的要求，所有数据都是采用面向 对象的方式来处理的，而对象只存在于内存中。因此为避免数据在存 储和访问时遭到破坏，本文采用 Hibernate 中间件来管理 CIM 数据。 3) 采用 JMS 中间件来实现 IEC 61970-401 中的数据访问。在电力系统 内各组件间既要相互联系，又要保持一定的独
4、立性，因此本文采用 JMS 消息服务来建立组件间的这种松散耦合关系。 4) 采用 J2EE 规范中的无状态会话来实现 IEC 61970-5 中的 CIS 接口。 无状态会话通过占用较少的系统资源来实现应用间的相互调用， 能够 很方便的访问遵循 CIS 规范的接口，保证数据访问的安全性。 本文把以上 JAVA 领域的最新技术与 IEC 61970 国际标准相结合，对 电力系统的服务集成进行了深入的研究，因此本文对于当前电力系统的 信息化改造具有一定的现实意义。同时对基于电力企业集成服务的其它 控制系统的设计具有应用和参考价值。 关键词：IEC 61970; 服务集成；SCADA 系统; 风电并
5、网; 无功调节；信息交换。 II Abstract This paper studies the corresponding control of Grid-connected Wind Farm in environment of electric power applications integration. It uses the active control strategy base on the strategy of layers of Wind Farm and makes the adjusting of reactive power of Wind Farm an exam
6、ple. It can real-time know the voltage of Grid-connected and optimize output power by communication between SCADA （ supervisory control and data acquisition ）and EMS（Energy Management System）.It can improve the precision of control and real-time characteristic of converter by the communication betwe
7、en SCADA and Weather Station which can obtain the forecast curve of wind speed from the Weather Station. This paper designed the components of power forecast and power adjusting of Grid-connected wind farm. But the paper mostly studies the technology of communication in the function components, and
8、particular designs the system configuration of integration of wind farm SCADA and EMS, structure of data and the interface of components and simulation experiment. The all technologies follow IEC 61970 standard and use the JAVA technology which is broad used at present. But it is the first to be use
9、 in the electric power system. It mainly includes: 5) It uses WebLogic server which fellows the J2EE standard to realize the application integration of IEC 61970-1 standard. The most advantage of J2EE is the characteristic of independence platform and provides the applications integration between th
10、e disparate platforms. At present, the J2EE is wide used in the E-commerce because of its safety, but it few is used in the electric power system which is mostly studied in this paper. 6) It uses Hibernate middleware to manage the data. The IEC 61970-301,302,303 standard demands all data should be h
11、andle by the Object-oriented means. Because Object-oriented data only exists in the memory, it needs Hibernate to manage the data. 7) It uses JMS middleware to realize the accessing data of IEC61970-401. The different components need contact each other as well as independence each other in the elect
12、ric power system, so it needs JMS middleware to retain the loosely coupled relation. 8) It uses no state session of J2EE standard to realize the CIS standard III interfaces of IEC 61970-5. The no state session can realize the procedure call between the different applications and use of the least sys
13、tem resources. It can easy call the CIS interfaces and make the procedure call safety. This paper integrates the latest technology of JAVA and IEC 61970 international standards, and in-depth study the applications integration of electric power system, so it is significant to the information transfor
14、mation of electric power system. And it can be consulted to the other applications integration of control system of electric power system. Keywords: IEC61970; applications integration; SCADA; Grid-connected Wind Farm; adjusting of reactive power; Exchange of information. 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈
15、交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
16、 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 湘潭大学湘潭大学 1 第 1 章 引言 1.1 研究背景 由于能源的枯竭和环境的恶化， 可再生能源特别是风力发电得到了世界各国的高度重视，2006 年我国可再生能源法正式生效，国务院审议原则通过可再生能源中长期发展规划 ，为我国可再生能源发展创造了良好的法律和规划框架。从技术成熟性和经济可行性看，风电在可再生能源中具有最好前景。近十几年来其发电成本已得到大幅下降，风电已具有与传统常规电源发电竞争的潜力。 然而风电机组并网运行与其他常规形式电站的并网运行在很多方面具有共性，但也有一些需要解决的特殊问题。 风力发电与常规电站相比， 基本区别有三点:(1)风速是波动的、 随机变化的， 因此风电机组发出的电能也是波动的、 随机变化的，而不像常规电站的电功率是可以有效控制的。(2)风电机组中的发电机形式多样，可以是异步发电机、 同步发电机或是双馈感应发电机， 因此， 无功功率特性复杂。可以是只吸收系统的无
