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贝加莱WTC风电主控系统

发布日期:2011-11-29   浏览次数:52809
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【摘   要】:该文概述了风力发电设备对控制系统的要求,介绍了以B&R系统为背景的风电解决方案。重点描述了基于APROL( DCS)的风电场监控系统和基于X20 PCC及其分布式I/O模块、POWERLINK工业实时以太网和WTC软件包的风机主控系统。其中,对风机单机SCADA系统、风机仿真模型和风电安全系统等也进行了全面的介绍。


3.1.2  监控范围
  在B&R的系统中,远程维护不仅仅代表在软硬件意义上可以有灵活的实现,而且也包含了:
(1)针对各种参数的监控
不仅仅是电流、电压,事实上在风力发电场的每个参数,各个传感器的输入、I/O模块、CPU、甚至软件中的中间变量都可以被远程监控到。
(2)运行分析
通过灵活的软件平台,B&R也能为风力发电场提供整场运行的数据分析基础,包括设备维护、根源分析等管理级任务,这个可以由B&R APROL DCS系统来完成,贝加莱提供了不仅仅是整机控制、监控、也提供面向整场的管理级服务。

3.2 风机主控系统

MW级风机主控系统的典型网络拓扑图

3.2.1 X20分布式控制系统

  在风机主控系统中贝加莱主要采用了开放性好、集成度高、配置灵活、性能突出的X20分布式系统,X20系统基于PC-Based技术,CPU单元采用最新的Intel Celeron处理器,最快的循任务环周期可达200 μs;且所有CPU单元都标配了USB、RS232以及以太网接口,支持各类主流的现场总线技术,如Profibus-dp,Modbus/tcp,Canopen等;主CPU、I/O站以及安全系统间均采用Ethernet powerlink工业实时以太网,各I/O模块采集到的信号可以实时到传送到主CPU进行条件判断及处理;此外变流器设备、变桨系统、智能传感器、CMS系统均可以通过通讯的方式实时采集到主CPU中;对上位软件方面,X20系统也提供了丰富开放的接口:OPC、Dll、web、ftp等。以上所有的配置及调试均在AS3.0--一个统一的开发平台下完成。

  X20系统中还具备了一些时候风机控制系统的特殊模块,如测量有功、无功、相位角的X2OCM0985电力测量模块;带有示波器功能的AI/AO模块;光纤中继器模块:X20BH模块;PWM输出模块:针对逆变器的控制的专用模块等。

X20CM0985电力测量与并网同步专家模块


3.2.2 风机主控软件包(WTC Package)——核心软件包
  风机主控软件包是由贝加莱公司资深算法工程师、软件工程师组成的研发小组,在分析和消化了目前的一些风机控制软件的设计,历时2年所完成的一套软件包,目前已有部分国内外客户在使用该软件包,获得了很好的使用反馈,以下几点是该软件包的设计理念:
(1)基于 标准化IEC61131-3语言开发: 结构化文本(Structured text)
(2)软件结构由一些小部分组成并接口清晰(模块化结构):
 便于添加/修改/移除单个部分
 便于维护
 便于测试
 测试过部分代码的复用
 适用与多种机型(双馈、直驱)
(3)软件修改和下载无需重启
     (4)集成完整的 I/O 诊断 – 可以运行时维护
   (5)高度参数化 – 参数修改不会引起跳变
利用模块化的结构,再加上贝加莱产品的定性分时多任务系统以及集成AS开发平台,可以快速的完整一套风机系统的主控软件设计与开发工作,这一方案的优势在国内外几个合作项目中都得到了很好的体现。
3.2.3 风机单机SCADA系统(基于Java技术)
风机单机的SCADA系统主要实现以下几类功能
(1) 风机整机和各部件的实时数据信息
▪ 状态信息  ▪ 温度信息 ▪ 转速信息▪ 电气信息▪ 环境信息
(2)风机各项统计数据信息
▪ 10分钟平均数据 ▪ 事件数据▪ 分析数据
(3)风机控制
▪ 停机、开机、复位、维护 、参数设定 ▪ 有功功率调节 ▪ 无功功率调节
基于上述需求,开发了基于web技术的开放式单机SCADA系统,除了主控柜上的HMI可以显示和操作此界面外,任何一台可以连接到主控PLC的计算机通过IE即可调用出此界面,实现瘦客户端的SCADA系统,通过最新的IT技术实现了远程维护和管理功能,其主界面如下图所示。

3.2.4风机仿真模型

  如前所述,在获得客户提供的一系列有关机组的具体参数后(贝加莱会提供参数列表),贝加莱可根据这些参数提供出一套基于MATLAB/Simulink技术的仿真模型,该模型将以可运行在AS中的库函数形式提供,同时有该模型还将自动生成和此机型有关系的变桨扭矩控制器,通过这样的模型,可以直接对主控程序进行仿真调试。

 
 
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