1 前言

　　 隨著煤碳、石油等能源的逐漸枯竭，人類(lèi)越來(lái)越重視可再生能源的利用。而風(fēng)力發(fā)電是可再生能源中最廉價(jià)、最有希望的能源，并且是一種不污染環(huán)境的“綠色能源”。目前國(guó)外數(shù)百千瓦級(jí)的大型風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" 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title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" 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title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組" title="風(fēng)電機(jī)組">風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)商品化，兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也即將商品化。全世界風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳殉^(guò)1000萬(wàn)千瓦，單位千瓦造價(jià)為 1000美元，發(fā)電成本為5美分/千瓦時(shí)，已經(jīng)具有與火力發(fā)電相競(jìng)爭(zhēng)的能力。

　　 我國(guó)的風(fēng)能資源豐富，理論儲(chǔ)量為16億kW，實(shí)際可利用2.5億kW，有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?995年初，國(guó)家計(jì)委、科委、經(jīng)貿(mào)委聯(lián)合發(fā)表了《中國(guó)新能源和可再生能源發(fā)展綱要（1996～2010）》。1996年3月，國(guó)家計(jì)委又制定了以國(guó)產(chǎn)化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的風(fēng)電發(fā)展計(jì)劃，即有名的“乘風(fēng)計(jì)劃”，為我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)國(guó)產(chǎn)化指明了方向，創(chuàng)造了條件。同時(shí)，我國(guó)也是利用風(fēng)能資源進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水較早的國(guó)家，到1996年底，我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保有量達(dá)15萬(wàn)臺(tái)，年生產(chǎn)能力為3萬(wàn)臺(tái)，均居世界首位。

　　 2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的類(lèi)型

　　 2.1 恒速恒頻與變速恒頻

在風(fēng)力發(fā)電中，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，要求風(fēng)電的頻率與電網(wǎng)的頻率保持一致，即保持頻率恒定。恒速恒頻即在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，保持風(fēng)車(chē)的轉(zhuǎn)速（也即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速）不變，從而得到恒頻的電能。在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中讓風(fēng)車(chē)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化，而通過(guò)其它控制方式來(lái)得到恒頻電能的方法稱(chēng)為變速恒頻。

　　 2.2 兩種類(lèi)型機(jī)組的性能比較

由于風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比，當(dāng)風(fēng)速在一定范圍變化時(shí)，如果允許風(fēng)車(chē)做變速運(yùn)動(dòng)，則能達(dá)到更好利用風(fēng)能的目的。風(fēng)車(chē)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的效率可用輸出功率系數(shù)CP來(lái)表示，CP在某一確定的風(fēng)輪周速比λ（槳葉尖速度與風(fēng)速之比）下達(dá)到最大值。恒速恒頻機(jī)組的風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)速保持不變，而風(fēng)速又經(jīng)常在變化，顯然CP 不可能保持在最佳值。變速恒頻機(jī)組的特點(diǎn)是風(fēng)車(chē)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率。由于風(fēng)車(chē)的轉(zhuǎn)速可變，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂?，使風(fēng)車(chē)的周速比處于或接近最佳值，從而最大限度地利用風(fēng)能發(fā)電。

　　 2.3 恒速恒頻機(jī)組的特點(diǎn)

目前，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用最多的異步發(fā)電機(jī)屬于恒速恒頻發(fā)電機(jī)組。為了適應(yīng)大小風(fēng)速的要求，一般采用兩臺(tái)不同容量、不同極數(shù)的異步發(fā)電機(jī)，風(fēng)速低時(shí)用小容量發(fā)電機(jī)發(fā)電，風(fēng)速高時(shí)則用大容量發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)一般通過(guò)變槳距系統(tǒng)改變槳葉的攻角以調(diào)整輸出功率。但這也只能使異步發(fā)電機(jī)在兩個(gè)風(fēng)速下具有較佳的輸出系數(shù)，無(wú)法有效地利用不同風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能。

　　 2.4 變速恒頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

可用于風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻系統(tǒng)有多種:如交一直一交變頻系統(tǒng)，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，無(wú)刷雙饋電機(jī)系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，磁場(chǎng)調(diào)制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，同步異步變速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)等。這種變速恒頻系統(tǒng)有的是通過(guò)改造發(fā)電機(jī)本身結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)變速恒頻的;有的則是發(fā)電機(jī)與電力電子裝置、微機(jī)控制系統(tǒng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)變速恒頻的。它們各有其特點(diǎn)，適用場(chǎng)合也不一樣。為了充分利用不同風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能，應(yīng)該對(duì)各種變速恒頻技術(shù)做深入的研究，盡快開(kāi)發(fā)出實(shí)用的，適合于風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻技術(shù)。

　　 3恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組的控制

　　 3.1 風(fēng)電機(jī)組的軟啟動(dòng)并網(wǎng)

在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速的變化情況進(jìn)行不間斷的檢測(cè)，當(dāng)10分鐘平均風(fēng)速大于起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，控制風(fēng)電機(jī)組作好切入電網(wǎng)的一切準(zhǔn)備工作:松開(kāi)機(jī)械剎車(chē)，收回葉尖阻尼板，風(fēng)輪處于迎風(fēng)方向?？刂葡到y(tǒng)不間斷地檢測(cè)各傳感器信號(hào)是否正常，如液壓系統(tǒng)壓力是否正常，風(fēng)向是否偏離，電網(wǎng)參數(shù)是否正常等。如10 分鐘平均風(fēng)速仍大于起動(dòng)風(fēng)速，則檢測(cè)風(fēng)輪是否已開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，并開(kāi)啟晶閘管限流軟起動(dòng)裝置快速起動(dòng)風(fēng)輪機(jī)，并對(duì)起動(dòng)電流進(jìn)行控制，使其不超過(guò)最大限定值。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在起動(dòng)時(shí)，由于其轉(zhuǎn)速很小，切入電網(wǎng)時(shí)其轉(zhuǎn)差率很大，因而會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于發(fā)電機(jī)額定電流的5～7倍的沖擊電流，這個(gè)電流不僅對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊，也會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的壽命。因此在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程中采取限流軟起動(dòng)技術(shù)，以控制起動(dòng)電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)電流驟然下降，控制器發(fā)出指令，將晶閘管旁路。晶閘管旁路后，限流軟起動(dòng)控制器自動(dòng)復(fù)位，等待下一次起動(dòng)信號(hào)。這個(gè)起動(dòng)過(guò)程約40S左右，若超過(guò)這個(gè)時(shí)間，被認(rèn)為是起動(dòng)失敗，發(fā)電機(jī)將被切出電網(wǎng)，控制器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)，確定機(jī)組是否重新起動(dòng)。

　　異步風(fēng)電機(jī)組也可在起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速低于同步速時(shí)不并網(wǎng)，等接近或達(dá)到同步速時(shí)再切入電網(wǎng)，則可避免沖擊電流，也可省掉晶閘管限流軟啟動(dòng)器。

　　 3.2 大小發(fā)電機(jī)的切換控制

　　在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，因風(fēng)速的變化而引起發(fā)電機(jī)的輸出功率發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的變化對(duì)大小發(fā)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)切換，從而提高風(fēng)電機(jī)組的效率。具體控制方法為:

　　 （1） 小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換

　　在小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電期間，控制系統(tǒng)對(duì)其輸出功率進(jìn)行檢測(cè)，若1秒鐘內(nèi)瞬時(shí)功率超過(guò)小發(fā)電機(jī)額定功率的20%，或2分鐘內(nèi)的平均功率大于某一定值時(shí)，則實(shí)現(xiàn)小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換。切換過(guò)程為:首先切除補(bǔ)償電容，然后小發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，等風(fēng)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)到一定速度后，再實(shí)現(xiàn)大發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng);若在切換過(guò)程中風(fēng)速突然變小，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速反而降低的情況下，應(yīng)再將小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng)，重新實(shí)現(xiàn)小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行。

　　 （2） 大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換

　　檢測(cè)大發(fā)電機(jī)的輸出功率，若2分鐘內(nèi)平均功率小于某一設(shè)定值（此值應(yīng)小于小發(fā)電機(jī)的額定功率）時(shí)，或50S瞬時(shí)功率小于另一更小的設(shè)定值時(shí)，立即切換到小發(fā)電機(jī)運(yùn)行。切換過(guò)程為:切除大發(fā)電機(jī)的補(bǔ)償電容器，脫網(wǎng)，然后小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng)，計(jì)時(shí)20S，測(cè)量小發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若20S后未達(dá)到小發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，則停機(jī)，控制系統(tǒng)復(fù)位，重新起動(dòng)。若20S內(nèi)轉(zhuǎn)速已達(dá)到小發(fā)電機(jī)旁路轉(zhuǎn)速則旁路晶閘管軟起動(dòng)裝置，再根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功功率情況投入補(bǔ)償電容器。

　　 3.3 變槳距控制方式及其改進(jìn)

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以后，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速的變化，通過(guò)槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變槳葉攻角以調(diào)整輸出電功率，更有效地利用風(fēng)能。在額定風(fēng)速以下時(shí)，此時(shí)葉片攻角在零度附近，可認(rèn)為等同于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，發(fā)

　　電機(jī)的輸出功率隨風(fēng)速的變化而變化。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速以上時(shí)，變槳距機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用，調(diào)整葉片的攻角，保證發(fā)電機(jī)的輸出功率在允許的范圍內(nèi)。

　　但是，由于自然界的風(fēng)力變幻莫測(cè)。風(fēng)速總是處在不斷地變化之中，而風(fēng)能與風(fēng)速之間成三次方的關(guān)系，風(fēng)速的較小變化都將造成風(fēng)能的較大變化，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率處于不斷變化的狀態(tài)。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速后，變槳距機(jī)構(gòu)為了限制發(fā)電機(jī)輸出功率，將調(diào)節(jié)槳距，以調(diào)節(jié)輸出功率。如果風(fēng)速變化幅度大，頻率高，將導(dǎo)致變槳距機(jī)構(gòu)頻繁大幅度動(dòng)作，使變槳距機(jī)構(gòu)容易損壞;同時(shí)，變槳距機(jī)構(gòu)控制的葉片槳距為大慣量系統(tǒng)，存在較大的滯后時(shí)間，槳距調(diào)節(jié)的滯后也將造成發(fā)電機(jī)輸出功率的較大波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)造成一定的不良影響。

　　為了減小變槳距調(diào)節(jié)方式對(duì)電網(wǎng)的不良影響，可采用一種新的功率輔助調(diào)節(jié)方式-RCC（Rotor Current Control轉(zhuǎn)子電流控制）方式來(lái)配合變槳距機(jī)構(gòu)，共同完成發(fā)電機(jī)輸出功率的調(diào)節(jié)。RCC控制必須使用在線(xiàn)繞式異步發(fā)電機(jī)上，通過(guò)電力電子裝置，控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，使普通異步發(fā)電機(jī)成為可變滑差發(fā)電機(jī)。RCC控制是一種快速電氣控制方式，用于克服風(fēng)速的快速變化。采用了RCC控制的變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，變槳距機(jī)構(gòu)主要用于風(fēng)速緩慢上升或下降的情況，通過(guò)調(diào)整葉片攻角，調(diào)節(jié)輸出功率；RCC控制單元?jiǎng)t應(yīng)用于風(fēng)速變化較快的情況，當(dāng)風(fēng)速突然發(fā)生變化時(shí)，RCC單元調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的滑差，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)變化，同時(shí)保持轉(zhuǎn)子電流不變，發(fā)電機(jī)的輸出功率也就保持不變。

　　 3.4 無(wú)功補(bǔ)償控制

　　由于異步發(fā)電機(jī)要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，使風(fēng)電機(jī)組的功率因數(shù)降低。并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般要求其功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，所以必須用電容器組進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。由于風(fēng)速變化的隨機(jī)性，在達(dá)到額定功率前，發(fā)電機(jī)的輸出功率大小是隨機(jī)變化的，因此對(duì)補(bǔ)償電容的投入與切除需要進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)中設(shè)有四組容量不同的補(bǔ)償電容，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸出無(wú)功功率的變化，控制補(bǔ)償電容器分段投入或切除。保證在半功率點(diǎn)的功率因數(shù)達(dá)到0.99以上。

　　 3.5 偏航與自動(dòng)解纜控制

　　偏航控制系統(tǒng)有三個(gè)主要功能:

　?。?） 正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)對(duì)風(fēng)。當(dāng)機(jī)艙偏離風(fēng)向一定角度時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出向左或向右調(diào)向的指令，機(jī)艙開(kāi)始對(duì)風(fēng)，直到達(dá)到允許的誤差范圍內(nèi)，自動(dòng)對(duì)風(fēng)停止。

　　（2） 繞纜時(shí)自動(dòng)解纜。當(dāng)機(jī)艙向同一方向累計(jì)偏轉(zhuǎn)2.3圈后，若此時(shí)風(fēng)速小于風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)風(fēng)速且無(wú)功率輸出，則停機(jī)，控制系統(tǒng)使機(jī)艙反方向旋轉(zhuǎn)2.3圈解繞;若此時(shí)機(jī)組有功率輸出，則暫不自動(dòng)解繞;若機(jī)艙繼續(xù)向同一方向偏轉(zhuǎn)累計(jì)達(dá)3圈時(shí)，則控制停機(jī)，解繞;若因故障自動(dòng)解繞未成功，在扭纜達(dá)4圈時(shí)，扭纜機(jī)械開(kāi)關(guān)將動(dòng)作，此時(shí)報(bào)告扭纜故障，自動(dòng)停機(jī)，等待人工解纜操作。

　?。?） 失速保護(hù)時(shí)偏離風(fēng)向。當(dāng)有特大強(qiáng)風(fēng)發(fā)生時(shí)，停機(jī)，釋放葉尖阻尼板，槳距調(diào)到最大，偏航90o背風(fēng)，以保護(hù)風(fēng)輪免受損壞。

3.6 停車(chē)控制

　　停機(jī)過(guò)程分為正常停機(jī)和緊急停機(jī)。

　　 （1） 正常停機(jī)

　　當(dāng)控制器發(fā)出正常停機(jī)指令后，風(fēng)電機(jī)組將按下列程序停機(jī):

　?、偾谐a(bǔ)償電容器;

　?、卺尫湃~尖阻尼板;

　 ③發(fā)電機(jī)脫網(wǎng);

　 ④測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值后，投入機(jī)械剎車(chē);

　 ⑤若出現(xiàn)剎車(chē)故障則收槳，機(jī)艙偏航900背風(fēng)。

　　 （2） 緊急故障停機(jī)

　　當(dāng)出現(xiàn)緊急停機(jī)故障時(shí)，執(zhí)行如下停機(jī)操作:首先切除補(bǔ)償電容器，葉尖阻尼板動(dòng)作，延時(shí)0.3秒后卡鉗閘動(dòng)作。檢測(cè)瞬時(shí)功率為負(fù)或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于同步速時(shí)，發(fā)電機(jī)解列（脫網(wǎng)），若制動(dòng)時(shí)間超過(guò)20S，轉(zhuǎn)速仍未降到某設(shè)定值，則收槳， 機(jī)艙偏航900背風(fēng)。

　　停機(jī)如果是由于外部原因，例如風(fēng)速過(guò)小或過(guò)大，或因電網(wǎng)故障，風(fēng)電機(jī)組停機(jī)后將自動(dòng)處于待機(jī)狀態(tài);如果是由于機(jī)組內(nèi)部故障，控制器需要得到已修復(fù)指令，才能進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

　　 4變速恒頻發(fā)電機(jī)組的控制

　　 4.1同步發(fā)電機(jī)交一直一交系統(tǒng)的控制

　　這種類(lèi)型的風(fēng)電機(jī)組采用同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的頻率、電壓、電功率都是隨著風(fēng)速的變化而變化的，這樣有利于最大限度地利用風(fēng)能資源，而恒頻恒壓并網(wǎng)的任務(wù)則由交一直一交系統(tǒng)完成。

　　 （1） 風(fēng)輪機(jī)的控制

　　風(fēng)輪機(jī)的起動(dòng)、控制、保護(hù)功能基本上與恒速恒頻機(jī)組相似，所不同的是這類(lèi)機(jī)組一般采用定槳距風(fēng)輪，因此省去了變槳距控制機(jī)構(gòu)。

　　 （2） 發(fā)電機(jī)的控制

　　發(fā)電機(jī)的輸出功率由勵(lì)磁來(lái)控制。當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，以固定勵(lì)磁運(yùn)行;當(dāng)輸出功率超過(guò)額定功率時(shí)，則通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率在允許的安全范圍內(nèi)運(yùn)行。勵(lì)磁的調(diào)整是由控制器調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　 （3） 交-直-交變頻系統(tǒng)的控制

　　這里的變頻器的概念與普通變頻器的概念是不一樣的。普通變頻器是將電壓和頻率固定的市電（220/380V，50Hz），

　　變成頻率和電壓都可變的電源，以適應(yīng)各種用電器的需要，如果用于變頻調(diào)速系統(tǒng)，則電壓和頻率根據(jù)負(fù)載的要求不斷地改變。相反，這里的變頻器則是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓和頻率都在不斷改變的電能，變成頻率和電壓都穩(wěn)定（220/380V，50Hz）的電能，以便與電網(wǎng)的電壓及頻率相匹配，而使風(fēng)電機(jī)組能并網(wǎng)運(yùn)行。

　　所謂的“交-直-交”變頻，是變頻方式的一種，是將一種頻率和電壓的交流電整流成直流電，再通過(guò)微機(jī)控制電力電子器件，將直流電再逆變成某種頻率和電壓的交流電的變頻方式。其基本原理如圖1所示。

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，經(jīng)二極管三相全橋整流成直流電后，再由六只絕緣柵雙極型電力晶體管（IGBT），在控制和驅(qū)動(dòng)電路的控制下，逆變成三相交流電并入電網(wǎng)。逆變器的控制一般采用SPWM-VVVF方式，即正弦波脈寬調(diào)制式變壓變頻方式。采用交-直-交系統(tǒng)的變頻裝置的容量較大，一般要選發(fā)電機(jī)額定功率的120%以上。

　　 4.2雙饋發(fā)電機(jī)的控制

　　目前的風(fēng)電機(jī)組多采用恒速恒頻系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)多采用同步電機(jī)或異步感應(yīng)電機(jī)。在風(fēng)電機(jī)組向恒頻電網(wǎng)送電時(shí)，不需要調(diào)速，因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率將強(qiáng)迫控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。在這種情況下，風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下維持或近似維持同一轉(zhuǎn)速。效率下降，被迫降低出力，甚至停機(jī)，這顯然是不可取的。與之不同的是，無(wú)論處于亞同步速或超同步速的雙饋發(fā)電機(jī)都可以在不同的風(fēng)速下運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化做相應(yīng)的調(diào)整，使風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行始終處于最佳狀態(tài)，機(jī)組效率提高。同時(shí)，定子輸出功率的電壓和頻率卻可以維持不變，既可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　 （1） 雙饋電機(jī)的工作特性

　　雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于繞線(xiàn)式感應(yīng)電機(jī)，定子繞組也由具有固定頻率的對(duì)稱(chēng)三相電源激勵(lì)，所不同的是轉(zhuǎn)子繞組具有可調(diào)節(jié)頻率的三相電源激勵(lì)，一般采用交-交變頻器或交-直-交變頻器供以低頻電流。

　　當(dāng)雙饋電機(jī)定子對(duì)稱(chēng)三相繞組由頻率為f1（f1=P?n1/60）的三相電源供電時(shí)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n＝（l-s）n1（s為轉(zhuǎn)差率，n1為氣隙中基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速率）。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)應(yīng)保持相對(duì)靜止，即應(yīng)滿(mǎn)足:

　　 ωR＝ω1-ω2

　　 其中:ωR是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率;

　　 ω1是定子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率;

　　 ω2是轉(zhuǎn)子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率。

　　由此可得轉(zhuǎn)子供電頻率f2＝S?f1，此時(shí)定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均以同步速n1旋轉(zhuǎn)，兩者保持相對(duì)靜止。

　　與同步電機(jī)相比，雙饋電機(jī)勵(lì)磁可調(diào)量有三個(gè):一是與同步電機(jī)一樣，可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值;二是可以改變勵(lì)磁電流的頻率；三是可以改變勵(lì)磁電流的相位。通過(guò)改變勵(lì)磁頻率，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。這樣在負(fù)荷突然變化時(shí)，迅速改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，充分利用轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，釋放和吸收負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)遠(yuǎn)比常規(guī)電機(jī)小。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值和相位，可達(dá)到調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率的目的。而同步電機(jī)的可調(diào)量只有一個(gè)，即勵(lì)磁電流的幅值，所以調(diào)節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁一般只能對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。與之不同的是雙饋電機(jī)的勵(lì)磁除了可以調(diào)節(jié)電流幅值外，亦可以調(diào)節(jié)其相位，當(dāng)轉(zhuǎn)子電流的相位改變時(shí)，由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在氣隙空間的位置就產(chǎn)生一個(gè)位移，改變了雙饋電機(jī)電勢(shì)與電網(wǎng)電壓向量的相對(duì)位置，也就改變了電機(jī)的功率角。所以雙饋電機(jī)不僅可調(diào)節(jié)無(wú)功功率，也可調(diào)節(jié)有功功率。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)電機(jī)吸收電網(wǎng)的無(wú)功功率時(shí)，往往功率角變大，使電機(jī)的穩(wěn)定性下降。而雙饋電機(jī)卻可通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的相位，減小機(jī)組的功率角，使機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性提高，從而可多吸收無(wú)功功率，克服由于晚間負(fù)荷下降，電網(wǎng)電壓過(guò)高的困難。與之相比，異步發(fā)電機(jī)卻因需從電網(wǎng)吸收無(wú)功的勵(lì)磁電流，與電網(wǎng)并列運(yùn)行后，造成電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。所以雙饋電機(jī)較同步電機(jī)和異步電機(jī)都有著更加優(yōu)越的運(yùn)行性能。

　　 （2） 風(fēng)力發(fā)電中雙饋電機(jī)的控制

　　在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速變幻莫測(cè)，使對(duì)其的利用存在一定的困難。所以改善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，最充分地利用風(fēng)能資源，有著十分重要的意義。任何一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都包括作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)和將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電機(jī)。其中，作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)，其效率在很大程度上決定了整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，而風(fēng)力機(jī)的效率又在很大程度上取決于其負(fù)荷是否處于最佳狀態(tài)。不管一個(gè)風(fēng)力機(jī)是如何精細(xì)地設(shè)計(jì)和施工建造，若它處于過(guò)載或久載的狀態(tài)下，都會(huì)損失其效率。從風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)曲線(xiàn)可以看出，存在一個(gè)最佳周速比λ，對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的效率。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳控制是維持最佳周速比λ。另外，由于要考慮電網(wǎng)對(duì)有功功率和無(wú)功功率的要求，所以風(fēng)力機(jī)最佳工況時(shí)的轉(zhuǎn)速應(yīng)由其氣動(dòng)曲線(xiàn)及電網(wǎng)的功率指令綜合得出。也就是說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速及負(fù)荷的變化應(yīng)及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，依靠轉(zhuǎn)子動(dòng)能的變化，吸收或釋放功率，減少對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)。通過(guò)變頻器控制器對(duì)逆變電路中功率器件的控制。可以改變雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值、頻率及相位角，達(dá)到調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速、有功功率和無(wú)功功率的目的，既提高了機(jī)組的效率，又對(duì)電網(wǎng)起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的作用。圖2是按這種控制思路得出的風(fēng)力發(fā)電雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)框圖。

　　整個(gè)控制系統(tǒng)可分為三個(gè)單元:轉(zhuǎn)速調(diào)整單元、有功功率調(diào)整單元、電壓調(diào)整單元（無(wú)功功率調(diào)整）。它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速、有功功率、無(wú)功功率指令，并產(chǎn)生一個(gè)綜合信號(hào)，送給勵(lì)磁控制裝置，改變勵(lì)磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。由于雙饋電機(jī)既可調(diào)節(jié)有功功率，又可調(diào)節(jié)無(wú)功功率，有風(fēng)時(shí)，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電;無(wú)風(fēng)時(shí)，也可作抑制電網(wǎng)頻率和電壓波動(dòng)的補(bǔ)償裝置。

　　 （3） 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用前景廣闊

　　綜上所述，將雙饋電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，可以解決風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)、機(jī)組效率低等問(wèn)題。另外，由于雙饋電機(jī)對(duì)無(wú)功功率、有功功率均可調(diào)，對(duì)電網(wǎng)可起到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的作用，提高發(fā)電質(zhì)量。與同步機(jī)交一直一交系統(tǒng)相比，還有變頻裝置容量?。ㄒ话銥榘l(fā)電機(jī)額定容量的10～20%）、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，更適合于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用，同時(shí)也降低了造價(jià)。

　　將雙饋電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的設(shè)想，不僅在理論上成立，在技術(shù)上也是可行的。與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性，還是可靠性來(lái)看，都具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程，其發(fā)展前景十分廣闊。

　　 5大型風(fēng)電場(chǎng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

　　風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展將帶動(dòng)大型風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)。以大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成的大型風(fēng)電場(chǎng)，可為電網(wǎng)提供可再生的綠色能源，也可解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的能源供應(yīng)緊張形勢(shì)，大型風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行管理己提上議事日程。目前，我國(guó)各大風(fēng)電場(chǎng)在引進(jìn)國(guó)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，一般也都配有相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)。但各有自己的設(shè)計(jì)思路，致使風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控技術(shù)互不兼容。如果一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)中有多種機(jī)型的風(fēng)電機(jī)組的話(huà)，就會(huì)給風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行管理造成很大困難。因此，國(guó)家計(jì)委在“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃中實(shí)施對(duì)大型風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行攻關(guān)的同時(shí)，也把風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)列入攻關(guān)計(jì)劃，以期開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理的監(jiān)控系統(tǒng)。本文在對(duì)目前國(guó)內(nèi)幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，提出我們的總體設(shè)計(jì)思路。

5.1 通訊方式

　　目前風(fēng)電場(chǎng)所采用的風(fēng)電機(jī)組都是以大型并網(wǎng)型機(jī)組為主，各機(jī)組有自己的控制系統(tǒng)，用來(lái)采集自然參數(shù)，機(jī)組自身數(shù)據(jù)及狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算、分析、判斷而控制機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)、調(diào)向、剎車(chē)和開(kāi)啟油泵等一系列控制和保護(hù)動(dòng)作，能使單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)控制，無(wú)需人為干預(yù)。當(dāng)這些性能優(yōu)良的風(fēng)電機(jī)組安裝在某一風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，集中監(jiān)控管理各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)、保護(hù)裝置動(dòng)作情況、故障類(lèi)型等，十分重要。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，下位機(jī)（機(jī)組控制機(jī)）控制系統(tǒng)應(yīng)能將機(jī)組的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和故障情況等通過(guò)專(zhuān)用的通訊裝置和接口電路與中央控制室的上位計(jì)算機(jī)通訊，同時(shí)上位機(jī)應(yīng)能向下位機(jī)傳達(dá)控制指令，由下位機(jī)的控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，上、下位機(jī)通訊有如下特點(diǎn):

　　 ①一臺(tái)上位機(jī)能監(jiān)控多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行，屬于一對(duì)多通訊方式;

　　 ②下位機(jī)應(yīng)能獨(dú)立運(yùn)行，并能對(duì)上位機(jī)通訊;

　　 ③上、下位機(jī)之間的安裝距離較遠(yuǎn)，超過(guò)500m;

　　 ④下位機(jī)之間的安裝距離也較遠(yuǎn)，超過(guò)100m;

　　 ⑤上、下位機(jī)之間的通訊軟件必須協(xié)調(diào)一致，并應(yīng)開(kāi)發(fā)出工業(yè)控制專(zhuān)用功能。

　　為了適應(yīng)遠(yuǎn)距離通訊的需要，目前國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)所引進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)主要采用如下兩種通訊方式:

　?、佼惒酱型ㄓ?，用RS-422或RS-485通訊接口。它的傳輸距離可達(dá)數(shù)千公里，傳輸速度也可達(dá)數(shù)百萬(wàn)位。由于所用傳輸線(xiàn)較少，所以成本較低，很適合風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用。同時(shí)因?yàn)榇朔N通訊方式的通訊協(xié)議比較簡(jiǎn)單，也很常用，所以成為較遠(yuǎn)距離通訊的首選方式。

　　②調(diào)制解調(diào)器（MODEM）方式。這是將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成一種模擬信號(hào)，通過(guò)介質(zhì)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方，在遠(yuǎn)方再用解調(diào)器將信號(hào)恢復(fù)，取出信息進(jìn)行處理，是一種實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)姆绞健４朔N傳輸方式的傳輸距離不受限制，可以將某地的信息與世界各地交換，且抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性高，雖相對(duì)說(shuō)來(lái)成本較高，但在風(fēng)電機(jī)組通訊中也有較多的應(yīng)用。

　　 5.2 上、下位機(jī)通訊接口的設(shè)計(jì)

　　 （1） 上位機(jī)通訊接口的設(shè)計(jì)

　　在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制應(yīng)用中，通常采用工控PC機(jī)作為上位計(jì)算機(jī)，通過(guò)RS-232串行口與下位機(jī)通訊，構(gòu)成集散式監(jiān)控系統(tǒng)。但是，采用RS-232 串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，其缺點(diǎn)是帶負(fù)載能力差，僅用于近距離（15m以?xún)?nèi)）通訊，無(wú)法滿(mǎn)足分散的、遠(yuǎn)距離的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的通訊要求。無(wú)論是采用異步串行通訊方式還是調(diào)制解調(diào)方式，均要在PC機(jī)RS-232串行口的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)與擴(kuò)展。

　　RS-232的電氣接口是單端的，雙極性電源供電系統(tǒng)，這種電路無(wú)法區(qū)分由驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的有用信號(hào)和外部引入的干擾信號(hào)，使傳輸速率和傳輸距離都受到限制；RS-422則采用平衡驅(qū)動(dòng)和差分接收的方法，從根本上消除信號(hào)地線(xiàn)。當(dāng)干擾信號(hào)作為共模信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，接收器只接收差分輸入電壓，因而這種電路保證了較長(zhǎng)的傳輸距離和較高的傳輸速率。兩者之間可用異步通訊用RS-232/422轉(zhuǎn)換接口板轉(zhuǎn)換。

　　 （2） 下位機(jī)通訊接口的設(shè)計(jì)

　　監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)是指各風(fēng)電機(jī)組的中心控制器。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。從整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行管理來(lái)說(shuō)，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的下位控制器都應(yīng)具有與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能，使上位機(jī)能隨時(shí)了解下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行常規(guī)的管理性控制，為風(fēng)電場(chǎng)的管理提供方便。因此，下位機(jī)控制器必須使各自的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠地工作，同時(shí)具有與上位機(jī)通訊聯(lián)系的專(zhuān)用通訊接口。

　　可編程控制器（PLC）具有功能齊全，可靠性高和編程方便的特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域受到廣泛的歡迎。尤其是近年來(lái)，為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)控制要求及集散控制的要求，國(guó)外的PLC廠(chǎng)家紛紛推出與各自PLC相配套的通訊模塊，這些模塊提供了RS232/422適配器或RS-232接口與PC機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，并有專(zhuān)門(mén)的編程軟件，使軟件開(kāi)發(fā)更加方便。因而，采用可編程控制器（PLC）作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的下位控制器，完全可以滿(mǎn)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制和風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的要求。

　　 5.3 抗干擾措施

　　風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要干擾源是:

　?、俟I(yè)干擾:高壓交流電場(chǎng)、靜電場(chǎng)、電弧、可控硅等;

　　②自然界干擾:雷電沖擊、各種靜電放電、磁爆等;

　?、鄹哳l干擾:微波通訊、無(wú)線(xiàn)電信號(hào)、雷達(dá)等。

　　這些干擾通過(guò)直接輻射或由某些電氣回路傳導(dǎo)進(jìn)入的方式進(jìn)入控制系統(tǒng)，干擾控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。從干擾的種類(lèi)來(lái)看，可分為交變脈沖干擾和單脈沖干擾兩種，它們均以電或磁的形式干擾系統(tǒng)，從而抗干擾措施應(yīng)從以下幾方面著手:

　?、僭跈C(jī)箱、控制柜的結(jié)構(gòu)上:對(duì)于上位機(jī)來(lái)說(shuō)，要求機(jī)箱能有效地防止來(lái)自空間輻射的電磁干擾，而且盡可能將所有的電路、電子器件均安裝于機(jī)箱內(nèi)。還應(yīng)防止由電源進(jìn)入的干擾，所以應(yīng)加入電源濾波環(huán)節(jié)，同時(shí)要求機(jī)箱有良好的接地和機(jī)房?jī)?nèi)有良好的接地裝置。

　?、谕ㄓ嵕€(xiàn)路上:信號(hào)傳輸線(xiàn)路要求有較好的信號(hào)傳輸功能，衰減較小，而且不受外界電磁場(chǎng)的干擾，所以應(yīng)該使用屏蔽電纜。

　　③通訊方式及電路上:不同的通訊方式對(duì)干擾的抵御能力不同。一般說(shuō)來(lái)，風(fēng)電場(chǎng)中上、下位機(jī)之間的距離不會(huì)超過(guò)幾千米，這種情況下經(jīng)常采用串行異步通訊方式，其接口形式采用RS-422A接口電路，采用平衡驅(qū)動(dòng)、差分接收的方法，從根本上消除信號(hào)地線(xiàn)。這種驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)電路，輸入相同信號(hào)，輸出一個(gè)正向信號(hào)和一個(gè)反向信號(hào)，對(duì)共模干擾有較好的抑制作用。RS-422A串行通訊接口電路適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的總線(xiàn)型或星型網(wǎng)絡(luò)，它的發(fā)送和接收是分開(kāi)的，所以組成雙工網(wǎng)絡(luò)非常方便，很適合于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

　　調(diào)制解調(diào)方式一般適用于遠(yuǎn)距離傳輸，用于多站互聯(lián)，現(xiàn)在也有用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的例子。此種通訊方式的特點(diǎn)是采用平衡差分方式，是半雙工的，具有RS-422A的優(yōu)點(diǎn)。用一對(duì)雙絞線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)通訊，可節(jié)省電纜投資。但對(duì)于近距離通訊來(lái)說(shuō)，RS-422A電路的串行通訊方式顯得更加經(jīng)濟(jì)一些。

　　 5.4 監(jiān)控軟件的編制

　　監(jiān)控應(yīng)用軟件是根據(jù)具體對(duì)象來(lái)實(shí)施工業(yè)監(jiān)控而開(kāi)發(fā)出的軟件，用在監(jiān)控系統(tǒng)中執(zhí)行監(jiān)視、控制生產(chǎn)過(guò)程和及時(shí)調(diào)整的應(yīng)用程序。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，首先要顯示風(fēng)電場(chǎng)整體及機(jī)組安裝的具體位置，而后要了解各臺(tái)機(jī)組之間的連接關(guān)系及每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況。因此，風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控軟件應(yīng)具有如下功能:

　　①友好的控制界面。在編制監(jiān)控軟件時(shí)，應(yīng)充分考慮到風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理的要求，應(yīng)當(dāng)使用漢語(yǔ)菜單，使操作簡(jiǎn)單，盡可能為風(fēng)電場(chǎng)的管理提供方便。

　?、谀軌蝻@示各臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如每臺(tái)機(jī)組的瞬時(shí)發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量、發(fā)電小時(shí)數(shù)、風(fēng)輪及電機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速、風(fēng)向等，將下位機(jī)的這些數(shù)據(jù)調(diào)入上位機(jī)，在顯示器上顯示出來(lái)，必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)用曲線(xiàn)或圖表的形式直觀(guān)地顯示出來(lái)。

　　③顯示各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，如開(kāi)機(jī)、停車(chē)、調(diào)向、手/自動(dòng)控制以及大/小發(fā)電機(jī)工作等情況。通過(guò)各風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)了解整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行情況，這對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的管理是十分重要的。

　　④能夠及時(shí)顯示各機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的故障。在顯示故障時(shí)，應(yīng)能顯示出故障的類(lèi)型及發(fā)生時(shí)間，以便運(yùn)行人員及時(shí)處理及消除故障，保證風(fēng)電機(jī)組的安全和持續(xù)運(yùn)行。

　?、菽軌?qū)︼L(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)集中控制。值班員在集中控制室內(nèi)，只需對(duì)標(biāo)明某種功能的相應(yīng)鍵進(jìn)行操作，就能對(duì)下位機(jī)進(jìn)行改變?cè)O(shè)置、狀態(tài)和對(duì)其實(shí)

　　施控制。如開(kāi)機(jī)、停機(jī)和左右調(diào)向等。但這類(lèi)操作必須有一定的權(quán)限，以保證整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行安全。

　?、尴到y(tǒng)管理。監(jiān)控軟件應(yīng)當(dāng)具有運(yùn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)打印和人工即時(shí)打印以及故障自動(dòng)記錄的功能，以便隨時(shí)查看風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀況的歷史記錄情況。

　　監(jiān)控軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)盡可能在現(xiàn)有工業(yè)控制軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，這樣可以縮短開(kāi)發(fā)周期。（下轉(zhuǎn)23頁(yè)）同時(shí)，在軟件的編制過(guò)程申，應(yīng)當(dāng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，有利于軟件的編制和總體調(diào)試。

　　6結(jié)束語(yǔ)

　　風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已日趨成熟，在可再生的綠色能源的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中占有突出的地位，具有重要的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。尤其是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)、牧區(qū)和海島等地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電可為當(dāng)?shù)鼐用竦纳詈蜕a(chǎn)提供潔凈的能源，緩解能源供應(yīng)緊張的局面。

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