引言

　　中國(guó)的風(fēng)能資源十分豐富，目前已經(jīng)探明的風(fēng)能儲(chǔ)量約為3226GW，其中可利用風(fēng)能約為253GW，主要分布在西北、華北和東北的草原和戈壁以及東部和東南沿海及島嶼上。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至到2006 年底，中國(guó)大陸地區(qū)已建成并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)91 座，累計(jì)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組3311 臺(tái)，總?cè)萘窟_(dá)259.9 萬(wàn)kW(以完成整機(jī)吊裝作為統(tǒng)計(jì)依據(jù))。已經(jīng)建成并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)場(chǎng)主要分布在新疆、內(nèi)蒙、廣東、浙江、遼寧等16 個(gè)省區(qū)。根據(jù)電監(jiān)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，截至2006 年底,中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到62200 萬(wàn)kW，風(fēng)力發(fā)電占全國(guó)總裝機(jī)容量的0.42%。截至到2006 年底，全世界總風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到7390.4 萬(wàn)kW，其中德國(guó)總裝機(jī)容量2062.2 萬(wàn)kW，位居世界第一，中國(guó)2006 年風(fēng)電新增裝機(jī)容量?jī)H次于美國(guó)、德國(guó)、印度和西班牙，列第五位;總裝機(jī)容量列世界第六位。因此，風(fēng)力發(fā)電將成為我國(guó)最具大規(guī)模開(kāi)發(fā)前景的新能源之一。

　　系統(tǒng)概述

　　風(fēng)電主控系統(tǒng)可根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行，自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng)，并監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對(duì)出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報(bào)警，必要時(shí)自動(dòng)停機(jī)。保證風(fēng)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自然風(fēng)的最大利用率和最高的能量轉(zhuǎn)化率，向電網(wǎng)提供良好的電能。

　　目前國(guó)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)是指風(fēng)電機(jī)組的控制器。對(duì)于每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，即使沒(méi)有上位機(jī)的參與，也能安全正確地工作。所以相對(duì)于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，下位機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)子系統(tǒng)，具有在各種異常工況下單獨(dú)處理風(fēng)電機(jī)組故障，保證風(fēng)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。Ci‐pf110‐M 作為此控制系統(tǒng)的主控制器PROFIBUS 總線光纖通訊至關(guān)重要，通過(guò)ROFIBUS 總線通訊檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)、風(fēng)況、現(xiàn)場(chǎng)溫度參數(shù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行并、脫網(wǎng)控制，同時(shí)根據(jù)風(fēng)況進(jìn)行偏航、變槳等動(dòng)作，以進(jìn)行優(yōu)化控制，從而提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率與發(fā)電質(zhì)量。

　　圖1 支持PROFIBUS‐DP 協(xié)議的控制柜之間采用光纖連接

　　主控站安裝于風(fēng)電機(jī)組塔筒底部，與機(jī)艙站通過(guò)PROFIBUS 總線光纖進(jìn)行通訊，與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和人機(jī)界面通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊;對(duì)風(fēng)電機(jī)組整體運(yùn)行進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè);通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)與變槳系統(tǒng)和變流系統(tǒng)通訊。機(jī)艙站以遠(yuǎn)程IO 方式，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與主控制器、變槳控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。機(jī)艙站用于采集電網(wǎng)電量信息，記錄風(fēng)向、風(fēng)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及溫度等數(shù)據(jù)，控制偏航、扭攬。機(jī)艙站通過(guò)光纖介質(zhì)與塔底主控站進(jìn)行通訊。

　　人機(jī)界面安裝于風(fēng)電機(jī)組塔底和機(jī)艙，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與主控制器通訊;用于完成系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制和顯示、風(fēng)電機(jī)組參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)、故障記錄的查詢(xún)等工作。通過(guò)設(shè)置用戶(hù)訪問(wèn)權(quán)限，保證風(fēng)電機(jī)組操作的安全可靠。

Ck‐if620‐S 以太網(wǎng)交換機(jī)將每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)，通過(guò)光纖介質(zhì)，發(fā)送到中央監(jiān)控系統(tǒng)中。風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電機(jī)組之間采用環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)

　　可靠性高。塔底與機(jī)艙采用光纖通訊，保障通訊不受外部干擾;出色的環(huán)境適應(yīng)性。溫度適應(yīng)性寬，‐40℃能順利工作;出色的工藝，適合于戈壁、灘涂以及海上風(fēng)力發(fā)電自控系統(tǒng)。擁有強(qiáng)大的自診斷功能，光纖鏈路及掉電報(bào)警，支持電源冗余;適合風(fēng)電應(yīng)用的專(zhuān)用產(chǎn)品。如PROFIBUS 光纖通訊模塊Ci‐pf110‐M;以太網(wǎng)光纖交換機(jī)Ck‐if620 等，用于完成風(fēng)電特殊信號(hào)的遠(yuǎn)距離通訊。

　　風(fēng)電自控通訊專(zhuān)用產(chǎn)品

　　光纖通訊模塊Ci‐pf110‐M 特點(diǎn)：

　　▲ 拓展PROFIBUS‐DP 總線的傳輸距離

　　▲ 支持Profibus‐DP 工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議,通信速率0~6M(12M 可選).

　　▲ 電接口具備1500V 電壓隔離以及600W 浪涌保護(hù)功能。

　　▲ 單光口/雙光口鏈網(wǎng)支持.

　　▲ 采用DC9‐30V 寬電源輸入，雙電源冗余，DC1000V 電源隔離，反接保護(hù).

　　▲ 提供繼電器輸出光纖鏈路以及電源故障告警。

　　▲ IP30 防護(hù)等級(jí),波浪紋鋁制加強(qiáng)機(jī)殼,采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)35mm 導(dǎo)軌安裝方式。

　　▲ 外形尺寸(高*深*寬)：132mm×105mm×52mm

　　▲ 工作溫度：‐10‐70℃(‐40℃+85℃寬溫可選).

　　▲ 相對(duì)濕度：≤90%(無(wú)冷凝)

　　▲ 存放溫度：﹣40～80℃

　　以太網(wǎng)光纖交換機(jī)Ck‐if620‐S 特點(diǎn)：

　　▲ 2FX+6TX,10/100M,單模SC 接口(ST、FC 選制)

　　▲ 支持網(wǎng)絡(luò)管理，光纖自愈環(huán)功能。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　采用深圳訊記公司的Ci‐pf110‐M 總線數(shù)據(jù)光端機(jī)用于風(fēng)電主控系統(tǒng)PROFIBUS 總線光纖通訊，在內(nèi)蒙古某風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)以來(lái)，通訊一直正常，有效地保證了自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　“十五”期間，中國(guó)的并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展。成為繼歐洲、美國(guó)和印度之后發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要市場(chǎng)之一。在保證質(zhì)量的前提下大大降低了光纖通訊硬件成本，縮短傳統(tǒng)進(jìn)口產(chǎn)品昂貴、交貨期長(zhǎng)，Ci‐pf110 性能穩(wěn)定、方便易用等優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)領(lǐng)域值得推廣。

　　備注：采用深圳訊記公司生產(chǎn)的Ci‐pf120 系列產(chǎn)品可一主與多總站之間實(shí)現(xiàn)光纖總線式通訊