風電主控系統通訊解決方案

分類：解決方案日期：2012-08-08 00:00:00 來源：西部工控網

　　引言

　　中國的風能資源十分豐富，目前已經探明的風能儲量約為3226GW，其中可利用風能約為253GW，主要分布在西北、華北和東北的草原和戈壁以及東部和東南沿海及島嶼上。根據統計，截至到2006 年底，中國大陸地區已建成并網型風電場91 座，累計運行風力發電機組3311 臺，總容量達259.9 萬kW(以完成整機吊裝作為統計依據)。已經建成并網發電的風場主要分布在新疆、內蒙、廣東、浙江、遼寧等16 個省區。根據電監會公布的數據，截至2006 年底,中國發電裝機容量達到62200 萬kW，風力發電占全國總裝機容量的0.42%。截至到2006 年底，全世界總風電裝機容量已經達到7390.4 萬kW，其中德國總裝機容量2062.2 萬kW，位居世界第一，中國2006 年風電新增裝機容量僅次于美國、德國、印度和西班牙，列第五位;總裝機容量列世界第六位。因此，風力發電將成為我國最具大規模開發前景的新能源之一。

　　系統概述

　　風電主控系統可根據風速、風向對系統加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網，并監視齒輪箱、發電機的運行溫度，液壓系統的油壓，對出現的任何異常進行報警，必要時自動停機。保證風電機組安全可靠運行，實現自然風的最大利用率和最高的能量轉化率，向電網提供良好的電能。

　　目前國內監控系統的下位機是指風電機組的控制器。對于每臺風力發電機組來說，即使沒有上位機的參與，也能安全正確地工作。所以相對于整個監控系統來說，下位機控制系統是一個子系統，具有在各種異常工況下單獨處理風電機組故障，保證風電機組安全穩定運行的能力。Ci‐pf110‐M 作為此控制系統的主控制器PROFIBUS 總線光纖通訊至關重要，通過ROFIBUS 總線通訊檢測電網參數、風況、現場溫度參數，對風電機組進行并、脫網控制，同時根據風況進行偏航、變槳等動作，以進行優化控制，從而提高風電機組的運行效率與發電質量。

　　圖1 支持PROFIBUS‐DP 協議的控制柜之間采用光纖連接

　　主控站安裝于風電機組塔筒底部，與機艙站通過PROFIBUS 總線光纖進行通訊，與遠程監控系統和人機界面通過工業以太網進行通訊;對風電機組整體運行進行控制和監測;通過現場總線實現與變槳系統和變流系統通訊。機艙站以遠程IO 方式，通過現場總線與主控制器、變槳控制系統進行通訊。機艙站用于采集電網電量信息，記錄風向、風速、發電機轉速及溫度等數據，控制偏航、扭攬。機艙站通過光纖介質與塔底主控站進行通訊。

　　人機界面安裝于風電機組塔底和機艙，通過工業以太網與主控制器通訊;用于完成系統運行狀態控制和顯示、風電機組參數設置、歷史數據的查詢和統計、故障記錄的查詢等工作。通過設置用戶訪問權限，保證風電機組操作的安全可靠。

Ck‐if620‐S 以太網交換機將每臺風電機組數據，通過光纖介質，發送到中央監控系統中。風電機組與風電機組之間采用環網拓撲結構。

　　優勢及特點

　　可靠性高。塔底與機艙采用光纖通訊，保障通訊不受外部干擾;出色的環境適應性。溫度適應性寬，‐40℃能順利工作;出色的工藝，適合于戈壁、灘涂以及海上風力發電自控系統。擁有強大的自診斷功能，光纖鏈路及掉電報警，支持電源冗余;適合風電應用的專用產品。如PROFIBUS 光纖通訊模塊Ci‐pf110‐M;以太網光纖交換機Ck‐if620 等，用于完成風電特殊信號的遠距離通訊。