活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)行業(yè)專(zhuān)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之一，提供在電力行業(yè)的系統集成與工程項目的實(shí)施，在電力行業(yè)系統領(lǐng)域有著(zhù)超過(guò)50年的歷史，隨著(zhù)中國環(huán)保與綠色能源戰略的推動(dòng)，對于風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電這類(lèi)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)導企業(yè)也積極投入其中。
  
                      
                                 控制柜內包含一些貝加萊最新的安全技術(shù)

   即使有著(zhù)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(gè)巨大的挑戰，如何設計可靠而又高效的控制系統至關(guān)重要，上海電氣輸配電的技術(shù)團隊與貝加萊的團隊進(jìn)行了反復的深入交流。貝加萊系統的很多領(lǐng)先于其它系統的特點(diǎn)吸引了他們，貝加萊的積極合作態(tài)度以及系統開(kāi)發(fā)的理念贏(yíng)得了他們的信任，雙方在2008年決定組建聯(lián)合開(kāi)發(fā)團隊共同來(lái)完成這個(gè)艱巨的開(kāi)發(fā)工程。

   硬件保障是基礎

   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，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)境適應能力有較高的要求，貝加萊的系統在火電、水電、生物質(zhì)發(fā)電等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用，被驗證為具有高可靠性設計的產(chǎn)品，同時(shí)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(shí)驗室進(jìn)行了HALT測試，并被證明完全滿(mǎn)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，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)境的適應力，這是輸配電能夠開(kāi)始合作的基礎條件。
 
                    
                         上海電氣全新的風(fēng)力發(fā)電機生產(chǎn)設備 
  
                   
                      準備安裝到風(fēng)機上的經(jīng)過(guò)組裝和測試的機艙

   基于建模的設計

   風(fēng)力發(fā)電系統是一個(gè)基于建模的系統設計，通過(guò)對整個(gè)機組包括每個(gè)傳感器、機械組件的建模來(lái)仿真整個(gè)風(fēng)力發(fā)電過(guò)程，由于風(fēng)力發(fā)電系統的測試環(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)系統的開(kāi)發(fā)與測試成本，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，并連線(xiàn)硬件實(shí)現硬件在環(huán)測試HIL(Hardware in the Loop)。這使得在安裝到風(fēng)機運行之前控制系統已經(jīng)經(jīng)過(guò)了各種變量下的測試，從而大大降低了系統的風(fēng)險和節省大量的實(shí)際測試成本。

   X20專(zhuān)家模塊

   X20CM0985模塊是一個(gè)專(zhuān)家模塊，特別適合于風(fēng)力發(fā)電機組的應用，它可以測量發(fā)電機組側的電流、電壓輸入，也可以測量電網(wǎng)側的電流、電壓等，包括視在功率、有功及無(wú)功功率等，可以對電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的反饋，確保功率控制機制的有效運行，從而保證機組功率穩定和輸出滿(mǎn)足電網(wǎng)相位、頻率等參數要求的能量。

   POWERLINK Safety技術(shù)

   在風(fēng)力發(fā)電系統運行過(guò)程中，安全技術(shù)是必須的，因為對于運行在野外的機組來(lái)說(shuō)，惡劣的自然環(huán)境和不可測因素會(huì )導致巨大的安全風(fēng)險，例如：風(fēng)速超速、惡劣天氣、系統故障，每種情況下系統如何復位確保整機不會(huì )因此損壞等，必須為各種潛在的系統風(fēng)險做出評估，并制定相應的安全邏輯動(dòng)作設計，在這個(gè)系統中POWERLINK Safety的高速與錯誤處理機制發(fā)揮了效應，對于各種出現的數據通信故障如數據插入、重發(fā)、延遲、幀混亂等，通過(guò)雙CRC校驗、反復校驗冗余、時(shí)間戳等方式予以處理，確保了系統的數據交換安全，對于各種潛在的系統安全風(fēng)險給予了有力保障，并且POWERLINK Safety的直接交叉通信使得系統通信周期較低，能夠更為快速的響應安全邏輯的動(dòng)作。

   完美的核心

   軟件才是系統的真正核心，貝加萊發(fā)揮了其在行業(yè)應用軟件實(shí)現能力方面的卓越優(yōu)勢，開(kāi)發(fā)了WTC風(fēng)力發(fā)電軟件包，該軟件系統結構清晰，高度模塊化封裝，對于使用者來(lái)說(shuō)這是一個(gè)經(jīng)典之作：可以針對不同的機型進(jìn)行組件的添加、刪除、修改，并且非常便于維護和升級，無(wú)論對于雙饋還是直驅型風(fēng)力發(fā)電機組，亦或采用液壓或電動(dòng)變槳系統均只需參數的調整，而無(wú)需復雜的編程與測試，軟件系統具有很高健壯性，參數的修改不會(huì )引發(fā)系統的跳變，軟件的修改和下載也無(wú)需重新啟動(dòng)。

   軟件采用高度模塊化設計，由十多個(gè)低耦合度的軟件模塊構成。例如：主流程、剎車(chē)系統、液壓處理、溫度測量系統、通信、機柜、變槳、箱變和電網(wǎng)等十多個(gè)獨立的單元構成，這些模塊內的增添均不會(huì )對系統造成大的影響，并且系統可以根據機器規格的不同僅需進(jìn)行參數的設置，無(wú)需復雜的編程。

   模塊化設計的另一個(gè)方面是每個(gè)模塊內部的操作標準化，均由統一的軟件操作流程構成，這樣對于程序的調整、移植，或者后續培訓、修改都會(huì )非常方便，每個(gè)細節處都體現了設計團隊的匠心獨運。

   遠程維護必不可少

   遠程維護對于風(fēng)電而言重要性不言而喻，畢竟這些機組不是運行在工廠(chǎng)里，而貝加萊豐富的遠程維護功能設計使得輸配電的工程師們完成這項工作變得如此輕松簡(jiǎn)單，通過(guò)AutomationStudio在CPU中配置VNC Server、Web Server，在無(wú)需增加硬件成本的基礎上，可以通過(guò)Internet方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)主機，光纖交換機接口支持遠距離的數據傳輸，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統滿(mǎn)足了風(fēng)力發(fā)電系統的遠程監控與維護，采用Java技術(shù)開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的ActiveX控件如風(fēng)玫瑰圖、風(fēng)力主機、葉片等位置的監控，以滿(mǎn)足風(fēng)電對于監控系統的獨特需求。

   經(jīng)過(guò)2年多的合作，如今2MW、3.6MW雙饋型機組已經(jīng)運行在中國的多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，在這個(gè)合作過(guò)程中，雙方體現了合作的誠意與積極的態(tài)度，組建了強大的技術(shù)開(kāi)發(fā)團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(kāi)發(fā)和測試任務(wù)。 

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年6月