一 風電控制系統(tǒng)簡述

　　風電控制系統(tǒng)包括現場風力發(fā)電機組控制單元、高速環(huán)型冗余光纖以太網、遠程上位機操作員站等部分?，F場風力發(fā)電機組控制單元是每臺風機控制的核心，實現機組的參數監(jiān)視、自動發(fā)電控制和設備保護等功能；每臺風力發(fā)電機組配有就地HMI人機接口以實現就地操作、調試和維護機組；高速環(huán)型冗余光纖以太網是系統(tǒng)的數據高速公路，將機組的實時數據送至上位機界面；上位機操作員站是風電廠的運行監(jiān)視核心，并具備完善的機組狀態(tài)監(jiān)視、參數報警，實時/歷史數據的記錄顯示等功能，操作員在控制室內實現對風場所有機組的運行監(jiān)視及操作。

　　風力發(fā)電機組控制單元（WPCU）是每臺風機的控制核心，分散布置在機組的塔筒和機艙內。由于風電機組現場運行環(huán)境惡劣，對控制系統(tǒng)的可靠性要求非常高，而風電控制系統(tǒng)是專門針對大型風電場的運行需求而設計，應具有極高的環(huán)境適應性和抗電磁干擾等能力，其系統(tǒng)結構如下：

　　風電控制系統(tǒng)的現場控制站包括：塔座主控制器機柜、機艙控制站機柜、變槳距系統(tǒng)、變流器系統(tǒng)、現場觸摸屏站、以太網交換機、現場總線通訊網絡、UPS電源、緊急停機后備系統(tǒng)等。 風電控制系統(tǒng)的網絡結構如圖1所示：

　　1、塔座控制站

　　塔座控制站即主控制器機柜是風電機組設備控制的核心，主要包括控制器、I/O模件等。 控制器硬件采用32位處理器，系統(tǒng)軟件采用強實時性的操作系統(tǒng)，運行機組的各類復雜主控邏輯通過現場總線與機艙控制器機柜、變槳距系統(tǒng)、變流器系統(tǒng)進行實時通訊，以使機組運行在最佳狀態(tài)。

　　控制器的組態(tài)采用功能豐富、界面友好的組態(tài)軟件，采用符合IEC61131-3標準的組態(tài)方式，包括：功能圖（FBD）、指令表（LD）、順序功能塊（SFC）、梯形圖、結構化文本等組態(tài)方式。

　　2、機艙控制站

　　機艙控制站采集機組傳感器測量的溫度、壓力、轉速以及環(huán)境參數等信號，通過現場總線和機組主控制站通訊，主控制器通過機艙控制機架以實現機組的偏航、解纜等功能，此外還對機艙內各類輔助電機、油泵、風扇進行控制以使機組工作在最佳狀態(tài)。

　　3、變槳距系統(tǒng)

　　大型MW級以上風電機組通常采用液壓變槳系統(tǒng)或電動變槳系統(tǒng)。變槳系統(tǒng)由前端控制器對3個風機葉片的槳距驅動裝置進行控制，其是主控制器的執(zhí)行單元，采用 CANOPEN與主控制器進行通訊，以調節(jié)3個葉片的槳距工作在最佳狀態(tài)。變槳系統(tǒng)有后備電源系統(tǒng)和安全鏈保護，保證在危急工況下緊急停機。

　　4、變流器系統(tǒng)

　　大型風力發(fā)電機組目前普遍采用大功率的變流器以實現發(fā)電能源的變換，變流器系統(tǒng)通過現場總線與主控制器進行通訊，實現機組的轉速、有功功率和無功功率的調節(jié)。

　　5、現場觸摸屏站

　　現場觸摸屏站是機組監(jiān)控的就地操作站，實現風力機組的就地參數設置、設備調試、維護等功能，是機組控制系統(tǒng)的現場上位機操作員站。

　　6、以太網交換機（HUB）

　　系統(tǒng)采用工業(yè)級以太網交換機，以實現單臺機組的控制器、現場觸摸屏和遠端控制中心網絡的連接?，F場機柜內采用普通雙絞線連接，和遠程控制室上位機采用光纜連接。

　　7、現場通訊網絡

　　主控制器具有CANOPEN、PROFIBUS、MODBUS、以太網等多種類型的現場總線接口，可根據項目的實際需求進行配置。

　　8、UPS電源

　　UPS電源用于保證系統(tǒng)在外部電源斷電的情況下，機組控制系統(tǒng)、危急保護系統(tǒng)以及相關執(zhí)行單元的供電。