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活動鏈接：2013年控制網(wǎng)行業(yè)專題---發(fā)展新能源更要做好能源管理

   上海電氣是中國最大的電氣集團(tuán)之一，提供在電力行業(yè)的系統(tǒng)集成與工程項目的實施，在電力行業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)域有著超過50年的歷史，隨著中國環(huán)保與綠色能源戰(zhàn)略的推動，對于風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電這類清潔能源的需求迅猛上升，上海電氣作為電力技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)也積極投入其中。
  
                      
                                 控制柜內(nèi)包含一些貝加萊最新的安全技術(shù)

   即使有著50多年的電力領(lǐng)域工程集成經(jīng)驗，然而，風(fēng)力發(fā)電對于上海電氣輸配電仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計可靠而又高效的控制系統(tǒng)至關(guān)重要，上海電氣輸配電的技術(shù)團(tuán)隊與貝加萊的團(tuán)隊進(jìn)行了反復(fù)的深入交流。貝加萊系統(tǒng)的很多領(lǐng)先于其它系統(tǒng)的特點吸引了他們，貝加萊的積極合作態(tài)度以及系統(tǒng)開發(fā)的理念贏得了他們的信任，雙方在2008年決定組建聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊共同來完成這個艱巨的開發(fā)工程。

   硬件保障是基礎(chǔ)

   風(fēng)力發(fā)電由于其所在的工作環(huán)境均在野外、海邊、山區(qū)，均是晝夜溫差極大或高原地帶，因此對于控制器產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力有較高的要求，貝加萊的系統(tǒng)在火電、水電、生物質(zhì)發(fā)電等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，被驗證為具有高可靠性設(shè)計的產(chǎn)品，同時為了驗證其惡劣環(huán)境的生存能力，貝加萊X20系列產(chǎn)品還在德國TÜV實驗室進(jìn)行了HALT測試，并被證明完全滿足風(fēng)力發(fā)電對于硬件的可靠性和環(huán)境要求的各項指標(biāo)，電路板表面的納米涂層處理也確保了其對于鹽堿、潮濕環(huán)境的適應(yīng)力，這是輸配電能夠開始合作的基礎(chǔ)條件。
 
                    
                         上海電氣全新的風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)設(shè)備 
  
                   
                      準(zhǔn)備安裝到風(fēng)機(jī)上的經(jīng)過組裝和測試的機(jī)艙

   基于建模的設(shè)計

   風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個基于建模的系統(tǒng)設(shè)計，通過對整個機(jī)組包括每個傳感器、機(jī)械組件的建模來仿真整個風(fēng)力發(fā)電過程，由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的測試環(huán)境不易具備（例如：風(fēng)速超速、安全動作等），而仿真技術(shù)可以大大降低整個系統(tǒng)的開發(fā)與測試成本，MATLAB Simulink的仿真可以自動生成代碼，這些代碼可直接植入到B&R X20PLC系統(tǒng)，并連線硬件實現(xiàn)硬件在環(huán)測試HIL(Hardware in the Loop)。這使得在安裝到風(fēng)機(jī)運行之前控制系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了各種變量下的測試，從而大大降低了系統(tǒng)的風(fēng)險和節(jié)省大量的實際測試成本。

   X20專家模塊

   X20CM0985模塊是一個專家模塊，特別適合于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用，它可以測量發(fā)電機(jī)組側(cè)的電流、電壓輸入，也可以測量電網(wǎng)側(cè)的電流、電壓等，包括視在功率、有功及無功功率等，可以對電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行及時的反饋，確保功率控制機(jī)制的有效運行，從而保證機(jī)組功率穩(wěn)定和輸出滿足電網(wǎng)相位、頻率等參數(shù)要求的能量。

   POWERLINK Safety技術(shù)

   在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行過程中，安全技術(shù)是必須的，因為對于運行在野外的機(jī)組來說，惡劣的自然環(huán)境和不可測因素會導(dǎo)致巨大的安全風(fēng)險，例如：風(fēng)速超速、惡劣天氣、系統(tǒng)故障，每種情況下系統(tǒng)如何復(fù)位確保整機(jī)不會因此損壞等，必須為各種潛在的系統(tǒng)風(fēng)險做出評估，并制定相應(yīng)的安全邏輯動作設(shè)計，在這個系統(tǒng)中POWERLINK Safety的高速與錯誤處理機(jī)制發(fā)揮了效應(yīng)，對于各種出現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信故障如數(shù)據(jù)插入、重發(fā)、延遲、幀混亂等，通過雙CRC校驗、反復(fù)校驗冗余、時間戳等方式予以處理，確保了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換安全，對于各種潛在的系統(tǒng)安全風(fēng)險給予了有力保障，并且POWERLINK Safety的直接交叉通信使得系統(tǒng)通信周期較低，能夠更為快速的響應(yīng)安全邏輯的動作。

   完美的核心

   軟件才是系統(tǒng)的真正核心，貝加萊發(fā)揮了其在行業(yè)應(yīng)用軟件實現(xiàn)能力方面的卓越優(yōu)勢，開發(fā)了WTC風(fēng)力發(fā)電軟件包，該軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，高度模塊化封裝，對于使用者來說這是一個經(jīng)典之作：可以針對不同的機(jī)型進(jìn)行組件的添加、刪除、修改，并且非常便于維護(hù)和升級，無論對于雙饋還是直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，亦或采用液壓或電動變槳系統(tǒng)均只需參數(shù)的調(diào)整，而無需復(fù)雜的編程與測試，軟件系統(tǒng)具有很高健壯性，參數(shù)的修改不會引發(fā)系統(tǒng)的跳變，軟件的修改和下載也無需重新啟動。

   軟件采用高度模塊化設(shè)計，由十多個低耦合度的軟件模塊構(gòu)成。例如：主流程、剎車系統(tǒng)、液壓處理、溫度測量系統(tǒng)、通信、機(jī)柜、變槳、箱變和電網(wǎng)等十多個獨立的單元構(gòu)成，這些模塊內(nèi)的增添均不會對系統(tǒng)造成大的影響，并且系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)器規(guī)格的不同僅需進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，無需復(fù)雜的編程。

   模塊化設(shè)計的另一個方面是每個模塊內(nèi)部的操作標(biāo)準(zhǔn)化，均由統(tǒng)一的軟件操作流程構(gòu)成，這樣對于程序的調(diào)整、移植，或者后續(xù)培訓(xùn)、修改都會非常方便，每個細(xì)節(jié)處都體現(xiàn)了設(shè)計團(tuán)隊的匠心獨運。

   遠(yuǎn)程維護(hù)必不可少

   遠(yuǎn)程維護(hù)對于風(fēng)電而言重要性不言而喻，畢竟這些機(jī)組不是運行在工廠里，而貝加萊豐富的遠(yuǎn)程維護(hù)功能設(shè)計使得輸配電的工程師們完成這項工作變得如此輕松簡單，通過AutomationStudio在CPU中配置VNC Server、Web Server，在無需增加硬件成本的基礎(chǔ)上，可以通過Internet方式來訪問主機(jī)，光纖交換機(jī)接口支持遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，專門開發(fā)的風(fēng)電場SCADA系統(tǒng)滿足了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)，采用Java技術(shù)開發(fā)了專用的ActiveX控件如風(fēng)玫瑰圖、風(fēng)力主機(jī)、葉片等位置的監(jiān)控，以滿足風(fēng)電對于監(jiān)控系統(tǒng)的獨特需求。

   經(jīng)過2年多的合作，如今2MW、3.6MW雙饋型機(jī)組已經(jīng)運行在中國的多個風(fēng)電場，在這個合作過程中，雙方體現(xiàn)了合作的誠意與積極的態(tài)度，組建了強(qiáng)大的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊并借助在歐洲的研發(fā)隊伍的力量共同完成了這些艱巨的開發(fā)和測試任務(wù)。 

   摘自《自動化博覽》2013年6月