该方案是基于倍福的工业PC、电力测量端子模块、带光纤接口的 EtherCAT 耦合器和实时的 EtherCAT 技术。倍福工业PC上运行专用的能量管理平台,具有强大的风电场电力监控功能。该平台提供与电网调度接口,集中实时控制风电场的电压、功率等等。保证风电场与接入地区电网相互协调运行,实现高效的风电场运行和管理。EtheCAT 光电转换耦合器模块把能量管理平台与风电场内的风机连接到一起,组成风电场电力监控实时网络,可在风电场网络中实现小于 1 ms 的实时控制任务。专用的电力测量端子模块配合特有的低电压穿越控制模块监控风场电网公共接入点和单台风机并网侧的电网状况(电压、频率、有功、无功等等)。
风电场电力监控实时网络方案分为两部分:
1 单台风力发电机组的电力监控,如下图2
图2单台风力发电机组的电力监控
该方案采用了倍福嵌入式工业 PC CX5020控制器作为单台风机的主控制器,主控制程序基于TwinCAT软件,运用倍福自主开发完善、高效、成熟的风电专用功能库,集成先进的控制算法,很好的协调控制风机各部件和子系统的运行。根据当前的风况和风电场能量管理平台的控制指令,控制风机的输出电压、频率和功率等等,保证风机的稳定运行。
CX50x0系列是符合标准 DIN 导轨安装方式、无风扇、宽温型的嵌入式控制器,CX50x0采用 Intel Atom 低功耗处理器,CPU 主频可达1.6 G。带有两个独立的千兆以太网端口和四个 USB 2.0 接口,可以通过 DVI 接口与倍福控制面板或标准 DVI 显示器相连。根据需要,也可添加一个串口(RS232/RS422/RS485)或具有主站或从站功能的现场总线接口。位于盖板后面并可从外部拆装的可互换的 CF 卡作为引导和存储介质。CX5000 系列还内置了一个 1 秒钟 UPS,可确保在 CF 卡上安全备份持久性应用数据。
倍福公司早在1986年就创立了基于PC控制技术的自动化全球标准,在软件方面,以TwinCAT(The Windows Control and Automation Technology)自动化组件作为控制系统的核心软件,TwinCAT 软件将任意一个基于PC的系统变成一个多PLC、NC、CNC 或机器人的实时控制系统。TwinCAT 3 是倍福在TwinCAT 2软件基础上更深入的系统性研究开发的成果,以下列举了TwinCAT 3的一些特点,图4为TwinCAT3系统图: