基于倍福PC控制技术的智能风电场实时网络系统

　　概述

　　随着近年来风力发电装机容量的不断提升，风力发电占所在电网的比例也随之持续增加。众所周知，风能具有高度的随机波动性与间歇性，所以大规模的风电接入会对电力供需平衡、电力系统的安全以及电能质量带来诸多严峻的挑战。2011年初发生在甘肃酒泉等地的多起脱网事故也说明了制定风电并网规范的紧迫性。因此,国家电网提出了风电场接入电网的技术规定，由此产生了电网友好型风机和风电场的概念：

　　1、 风机具有有功无功调节和低电压穿越能力，确保电网发生波动时风机不解列;

　　2、 风电场拥有风功率预测系统，能够完成风电场48小时内的短期功率预测和15分钟至4小时的超短期功率预测;

　　3、 集中优化配置有功功率和无功功率控制系统，实现风机的远程调节控制。

　　基于以上几点，不少整机制造商提出了智能风电场的概念，通过风电场网络能够远程集中监控风机和风电场的运行，并能实时的对功率进行控制。这些需要有高性能的风机控制器、相应的电力测量设备和快速的现场总线。德国倍福自动化有限公司基于PC的控制技术，具有良好的开放性和灵活性，倍福系列产品包括工业PC、I/O、现场总线组件和 TwinCAT 自动化软件，高性能的PC和功能齐全的端子模块可为广大风电客户提供全面、优质的风力发电机和风电场电力监控解决方案。

　　风电场的电力监控实时网络：

　　该方案是基于倍福系列产品的风力发电机组和风电场的调度实时网络方案，如下图1。

　　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)。