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活動(dòng)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(guó)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(xiàng)目的實(shí)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(guó)環(huán)保與綠色能源戰(zhàn)略的推動(dòng)，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)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(yàn)，然而，風(fēng)力發(fā)電對(duì)于上海電氣輸配電仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計(jì)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(duì)與貝加萊的團(tuán)隊(duì)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(diǎn)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(duì)共同來完成這個(gè)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(duì)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(yàn)證為具有高可靠性設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，同時(shí)為了驗(yàn)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(guó)TÜV實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了HALT測(cè)試，并被證明完全滿足風(fēng)力發(fā)電對(duì)于硬件的可靠性和環(huán)境要求的各項(xiàng)指標(biāo)，電路板表面的納米涂層處理也確保了其對(duì)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(cè)試的機(jī)艙

   基于建模的設(shè)計(jì)

   風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)基于建模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過對(duì)整個(gè)機(jī)組包括每個(gè)傳感器、機(jī)械組件的建模來仿真整個(gè)風(fēng)力發(fā)電過程，由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境不易具備（例如：風(fēng)速超速、安全動(dòng)作等），而仿真技術(shù)可以大大降低整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)與測(cè)試成本，MATLAB Simulink的仿真可以自動(dòng)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(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)測(cè)試HIL(Hardware in the Loop)。這使得在安裝到風(fēng)機(jī)運(yùn)行之前控制系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了各種變量下的測(cè)試，從而大大降低了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)和節(jié)省大量的實(shí)際測(cè)試成本。

   X20專家模塊

   X20CM0985模塊是一個(gè)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(cè)量發(fā)電機(jī)組側(cè)的電流、電壓輸入，也可以測(cè)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(duì)電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的反饋，確保功率控制機(jī)制的有效運(yùn)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(yùn)行過程中，安全技術(shù)是必須的，因?yàn)閷?duì)于運(yùn)行在野外的機(jī)組來說，惡劣的自然環(huán)境和不可測(cè)因素會(huì)導(dǎo)致巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)，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(huì)因此損壞等，必須為各種潛在的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)做出評(píng)估，并制定相應(yīng)的安全邏輯動(dòng)作設(shè)計(jì)，在這個(gè)系統(tǒng)中POWERLINK Safety的高速與錯(cuò)誤處理機(jī)制發(fā)揮了效應(yīng)，對(duì)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(yàn)、反復(fù)校驗(yàn)冗余、時(shí)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(duì)于各種潛在的系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)能力方面的卓越優(yōu)勢(shì)，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(duì)于使用者來說這是一個(gè)經(jīng)典之作：可以針對(duì)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(jí)，無論對(duì)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(dòng)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(cè)試，軟件系統(tǒng)具有很高健壯性，參數(shù)的修改不會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的跳變，軟件的修改和下載也無需重新啟動(dòng)。

   軟件采用高度模塊化設(shè)計(jì)，由十多個(gè)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(cè)量系統(tǒng)、通信、機(jī)柜、變槳、箱變和電網(wǎng)等十多個(gè)獨(dú)立的單元構(gòu)成，這些模塊內(nèi)的增添均不會(huì)對(duì)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(jì)的另一個(gè)方面是每個(gè)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(duì)于程序的調(diào)整、移植，或者后續(xù)培訓(xùn)、修改都會(huì)非常方便，每個(gè)細(xì)節(jié)處都體現(xiàn)了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的匠心獨(dú)運(yùn)。

   遠(yuǎn)程維護(hù)必不可少

   遠(yuǎn)程維護(hù)對(duì)于風(fēng)電而言重要性不言而喻，畢竟這些機(jī)組不是運(yùn)行在工廠里，而貝加萊豐富的遠(yuǎn)程維護(hù)功能設(shè)計(jì)使得輸配電的工程師們完成這項(xiàng)工作變得如此輕松簡(jiǎn)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(chǎng)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(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的獨(dú)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(yùn)行在中國(guó)的多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，在這個(gè)合作過程中，雙方體現(xiàn)了合作的誠(chéng)意與積極的態(tài)度，組建了強(qiáng)大的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)并借助在歐洲的研發(fā)隊(duì)伍的力量共同完成了這些艱巨的開發(fā)和測(cè)試任務(wù)。 

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年6月