孫東旭，鄭 皓，唐江豐

（固安華電天仁控制設(shè)備有限公司，河北廊坊 065500）

0 引言

根據(jù)我國(guó)風(fēng)電行業(yè)自主發(fā)展的特點(diǎn)，各大整機(jī)廠家設(shè)計(jì)了不同特性的風(fēng)電機(jī)組。風(fēng)電機(jī)組性能差異大，大量風(fēng)電機(jī)組未經(jīng)性能檢測(cè)就并網(wǎng)運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行與設(shè)計(jì)功率特性存在較大差異，年發(fā)電量達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)[1]。隨著近幾年信息技術(shù)如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等的快速發(fā)展，基于數(shù)據(jù)分析的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量提升在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行中的作用逐漸顯現(xiàn)，這對(duì)老舊風(fēng)場(chǎng)升級(jí)改造和智能運(yùn)維具有重要意義。

TR-1.5G 系列低壓變槳控制系統(tǒng)是華電天仁制設(shè)備有限公司針對(duì)國(guó)內(nèi)1.5 MW 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研發(fā)設(shè)計(jì)的早期產(chǎn)品。當(dāng)時(shí)設(shè)備未做信息化相關(guān)功能，但留有數(shù)據(jù)接口。作為風(fēng)電機(jī)組的主要部件，目前有必要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集接口功能改造。

1 TR-1.5G 系列變槳控制系統(tǒng)

變槳控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，一般根據(jù)風(fēng)速與輸出功率作為控制量來(lái)給出變槳距角指令[2]。

TR-1.5G 系列變槳控制系統(tǒng)由3 個(gè)功能和結(jié)構(gòu)相同的軸柜組成（圖1）。自動(dòng)模式下工作時(shí)，PLC 接受風(fēng)機(jī)主控通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線下達(dá)的位置指令，經(jīng)過(guò)位置環(huán)運(yùn)算輸出速度指令，通過(guò)變槳控制系統(tǒng)內(nèi)部通信傳給AC2 變頻器，變頻器完成速度環(huán)與電流環(huán)運(yùn)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)槳葉，位置編碼器反饋槳葉位置至PLC 和風(fēng)機(jī)主控。

2 改造方案

2.1 現(xiàn)有條件

TR-1.5G 系列變槳控制系統(tǒng)為早期機(jī)型，具備以下改造條件。

圖1 TR-1.5 系列變槳控制系統(tǒng)

（1）變槳柜中的24 VDC 電源有充足的設(shè)計(jì)裕量，可滿足一定功率的供電需要。

（2）每個(gè)軸柜配置的PLC 控制器為倍福CX9000 系列，該P(yáng)LC 是一款緊湊型以太網(wǎng)控制器，可運(yùn)行Windows CE 操作系統(tǒng)。目前預(yù)留2 個(gè)以太網(wǎng)RJ45 接口，支持高速以太網(wǎng)和Ether－CAT 總線，PLC 可通過(guò)此接口以O(shè)PC（Object Linking and Embedding，對(duì)象連接與嵌入；OLE for Process Control，用于過(guò)程控制的OLE）協(xié)議對(duì)外提供數(shù)據(jù)接口。

（3）輪轂內(nèi)，變槳軸箱的安裝支架上預(yù)留了小型設(shè)備的安裝孔位。

根據(jù)變槳控制系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及實(shí)際的功能需求，在保證風(fēng)電機(jī)組和變槳控制系統(tǒng)運(yùn)行安全的情況下進(jìn)行改造方案設(shè)計(jì)。

2.2 改造方案

為最大程度不改變?cè)儤S箱的元器件的安裝布局，新增加1 個(gè)功能箱來(lái)作為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的接口，功能箱內(nèi)安裝1個(gè)以太網(wǎng)防浪涌模塊、1 個(gè)多功能通信管理器和1 個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)：24 VDC 電源從B 軸中取用；以太網(wǎng)信號(hào)從滑環(huán)接入，經(jīng)以太網(wǎng)絡(luò)防浪涌模塊后接入多功能通信管理模塊（CP6100R），該模塊通過(guò)建立VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）的方式與復(fù)雜的外部網(wǎng)絡(luò)隔離，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)；最后經(jīng)以太網(wǎng)交換機(jī)分別接入3 個(gè)變槳柜的PLC 控制器（圖2）。

圖2 改造后變槳控制系統(tǒng)

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)華電天仁早期TR-1.5G 系列低壓變槳控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有條件進(jìn)行分析，提出改造方案，設(shè)計(jì)出一款數(shù)據(jù)接口功能盒裝置。該方案以O(shè)PC 協(xié)議的方式接入到風(fēng)場(chǎng)的以太網(wǎng)系統(tǒng)，為風(fēng)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)的信息化提供了安全通道。