一種集成化風電控制系統(tǒng)技術方案

本實用新型專利技術涉及風力發(fā)電領域，特別涉及一種集成化風電控制系統(tǒng)，包括集成化控制器、實時工業(yè)以太網(wǎng)、變流器執(zhí)行機構、變槳執(zhí)行機構、主控執(zhí)行機構以及監(jiān)控設備，所述變流器執(zhí)行機構、變槳執(zhí)行機構、主控執(zhí)行機構以及監(jiān)控設備均通過實時工業(yè)以太網(wǎng)與集成化控制器1相連。集成化風電控制系統(tǒng)的目標是將此主控、變槳及變流器控制器有機地集成到一個控制器中，通結合實時工業(yè)以太網(wǎng)等技術手段實現(xiàn)的，這一方面能夠最大限度地綜合各個子系統(tǒng)的信息量，提高風電機組控制性能；另一方面能夠減小硬件數(shù)量和接口，統(tǒng)一開發(fā)工具，在方便升級和維護的同時，減低成本。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及風力發(fā)電領域，特別涉及一種集成化風電控制系統(tǒng)。
技術介紹
大容量并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的電控系統(tǒng)是風電機組實現(xiàn)穩(wěn)定運行和全功率發(fā)電的核心，它主要包含主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變流器系統(tǒng)等三大電控子系統(tǒng)。主控系統(tǒng)包括主控制器及其執(zhí)行機構。變流器系統(tǒng)包括變流器控制器及其執(zhí)行機構。變槳系統(tǒng)包括變槳控制器及其執(zhí)行機構。對于傳統(tǒng)的風電機組，這三大系統(tǒng)多為獨立的單元，有的置于塔基，有的置于塔頂。并且由于供應商不同，他們之間通過各種現(xiàn)場總線（如CAN，PROFIBUS、RS485等）或硬接線方式進行交互。同時目前風電系統(tǒng)的監(jiān)控通常采用以太網(wǎng)方式，因此現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)還要通過網(wǎng)關裝置接入以太網(wǎng)中以便監(jiān)控。這種分散式的風電機控制系統(tǒng)架構帶來了許多的問題，包括：1.因為子系統(tǒng)控制器只與主控制器通信而不會彼此通信，因此子系統(tǒng)控制器之間信息呈現(xiàn)出隔離狀態(tài)，子系統(tǒng)控制器間不能彼此協(xié)調(diào)，控制性能受限制。2.子系統(tǒng)控制器只會將一部分信息發(fā)送給主控制器，因此主控制器無法了解子系統(tǒng)的全部內(nèi)部狀態(tài)和信息，特別是很難了解子系統(tǒng)內(nèi)部的故障原因，給精確故障診斷帶來困難。3.子系統(tǒng)控制器與主控之間繁重的數(shù)據(jù)通信會占用較多的CPU執(zhí)行時間，進而影響控制性能。4.控制系統(tǒng)中的通信方式不統(tǒng)一，不同的通信系統(tǒng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來額外的開銷，同時導致系統(tǒng)可靠性降低。5.各個子控制器往往由不同廠家設計，器開發(fā)工具不統(tǒng)一，對于整機廠現(xiàn)場維護非常不利。
技術實現(xiàn)思路
為克服上述傳統(tǒng)方案中的種種弊端，本技術專利提出一種集成化風電控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本技術的技術方案如下：一種集成化風電控制系統(tǒng)，其特征在于：包括集成化控制器1、實時工業(yè)以太網(wǎng)2、變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6，所述變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6均通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2與集成化控制器1相連。所述集成化控制器1通過網(wǎng)口連接到實時工業(yè)以太網(wǎng)2，變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6分別通過各自的網(wǎng)口連接到實時工業(yè)以太網(wǎng)2上。所述集成化控制器1包括工控機及其電源和IO；所述變流器執(zhí)行機構3為變流器的功率電路。所述變槳執(zhí)行機構4包括變槳電變槳驅(qū)動器和變槳電機；所述主控執(zhí)行機構5通常偏航系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)。所述監(jiān)控設備6包括人機顯示設備。所述人機顯示設備為觸摸屏幕。集成化控制器1通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2給變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6發(fā)送控制命令；變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2將反饋數(shù)據(jù)發(fā)給集成化控制器1。集成化控制系統(tǒng)中的實時工業(yè)以太網(wǎng)2不僅要兼容傳統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)，還要具有實時性，且實時響應時間≤0.5ms。本技術的優(yōu)點在于：1、集成化風電控制系統(tǒng)的目標是將此主控、變槳及變流器控制器有機地集成到一個控制器中，通過使用高性能的工控機并在其中進行統(tǒng)一的軟件編程，同時結合實時工業(yè)以太網(wǎng)等技術手段實現(xiàn)的，這一方面能夠最大限度地綜合各個子系統(tǒng)的信息量，提高風電機組控制性能；另一方面能夠減小硬件數(shù)量和接口，統(tǒng)一開發(fā)工具，在方便升級和維護的同時，減低成本。2、主控、變槳、變流器乃至監(jiān)控的核心控制實現(xiàn)“多合一”。即一個集成化控制器就可完成風電機組的所有核心控制功能，進而能最大限度地綜合各個子系統(tǒng)的信息量，提高風電機組控制性能。3、風電機組各執(zhí)行機構與集成化控制器之間應采用工業(yè)以太網(wǎng)架構來貫徹實現(xiàn)“一網(wǎng)到底”的理念。即所有主控、變槳、變流器執(zhí)行機構乃至本地和遠程監(jiān)控設備都通過一個統(tǒng)一的以太網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)。既無需硬接線，也無需其他形式的現(xiàn)場總線，從而具有硬件接口少，系統(tǒng)可靠性高和易于維護性的特點。4、該工業(yè)以太網(wǎng)構架要具有“強實時性”的特點（實時響應時間≤0.5ms）。該工業(yè)以太網(wǎng)不僅要兼容傳統(tǒng)的以太網(wǎng)，兼容無實時性要求的監(jiān)控設備，也要兼容具有實時性要求的主控、變槳控制的執(zhí)行機構，更要滿足具有強實時性特點的變流器控制的要求。附圖說明圖1是本技術一種集成化風電控制系統(tǒng)的組成框圖。圖2是本實用一種集成化風電控制系統(tǒng)的集成化控制軟件組成框圖。圖3是本技術一種集成化風電控制系統(tǒng)的一種實施例。具體實施方式實施例1一種集成化風電控制系統(tǒng)包括集成化控制器1、實時工業(yè)以太網(wǎng)2、變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6，所述變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6均通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2與集成化控制器1相連。集成化控制器1通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2給變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6發(fā)送控制命令；變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2將反饋數(shù)據(jù)發(fā)給集成化控制器1。集成化風電控制系統(tǒng)的目標是將此主控、變槳及變流器控制器有機地集成到一個控制器中，通過使用高性能的工控機并在其中進行統(tǒng)一的軟件編程，同時結合實時工業(yè)以太網(wǎng)等技術手段實現(xiàn)的，這一方面能夠最大限度地綜合各個子系統(tǒng)的信息量，提高風電機組控制性能；另一方面能夠減小硬件數(shù)量和接口，統(tǒng)一開發(fā)工具，在方便升級和維護的同時，減低成本。實施例2一種集成化風電控制系統(tǒng)包括集成化控制器1、實時工業(yè)以太網(wǎng)2、變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6，所述變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6均通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2與集成化控制器1相連。所述集成化控制器1通過網(wǎng)口連接到實時工業(yè)以太網(wǎng)2，變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6分別通過各自的網(wǎng)口連接到實時工業(yè)以太網(wǎng)2上。所述集成化控制器1包括工控機及其電源和IO；所述變流器執(zhí)行機構3為變流器的功率電路。所述變槳執(zhí)行機構4包括變槳電變槳驅(qū)動器和變槳電機；所述主控執(zhí)行機構5通常偏航系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)。所述監(jiān)控設備6包括人機顯示設備。所述人機顯示設備為觸摸屏幕。集成化控制器1通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2給變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6發(fā)送控制命令；變流器執(zhí)行機構3、變槳執(zhí)行機構4、主控執(zhí)行機構5以及監(jiān)控設備6通過實時工業(yè)以太網(wǎng)2將反饋數(shù)據(jù)發(fā)給集成化控制器1。集成化控制系統(tǒng)中的實時工業(yè)以太網(wǎng)2不僅要兼容傳統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)，還要具有實時性，且實時響應時間≤0.5ms。集成化風電控制系統(tǒng)的目標是將此主控、變槳及變流器控制器有機地集成到一個控制器中，通過使用高性能的工控機并在其中進行統(tǒng)一的軟件編程，同時結合實時工業(yè)以太網(wǎng)等技術手段實現(xiàn)的，這一方面能夠最大限度地綜合各個子系統(tǒng)的信息量，提高風電機組控制性能；另一方面能夠減小硬件數(shù)量和接口，統(tǒng)一開發(fā)工具，在方便升級和維護的同時，減低成本。主控、變槳、變流器乃至監(jiān)控的核心控制實現(xiàn)“多合一”。即一個集成化控制器就可完成風電機組的所有核心控制功能，進而能最大限度地綜合各個子系統(tǒng)的信息量，提高風電機組控制性能。風電機組各執(zhí)行機構與集成化控制器之間應采用工業(yè)以太網(wǎng)架構來貫徹實現(xiàn)“一網(wǎng)到底”的理念。即所有主控、變槳、變流器執(zhí)行機構乃至本地和遠程監(jiān)控設備都通過一個統(tǒng)一的以太網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)。既無需硬接線，也無需其他形式的現(xiàn)場總線，從而具有硬件接口少，系統(tǒng)可靠性高和易于維護性的特本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種集成化風電控制系統(tǒng)，其特征在于：包括集成化控制器（1）、實時工業(yè)以太網(wǎng)（2）、變流器執(zhí)行機構（3）、變槳執(zhí)行機構（4）、主控執(zhí)行機構（5）以及監(jiān)控設備（6），所述變流器執(zhí)行機構（3）、變槳執(zhí)行機構（4）、主控執(zhí)行機構（5）以及監(jiān)控設備（6）均通過實時工業(yè)以太網(wǎng)（2）與集成化控制器（1）相連。

【技術特征摘要】
1.一種集成化風電控制系統(tǒng)，其特征在于：包括集成化控制器（1）、實時工業(yè)以太網(wǎng)（2）、變流器執(zhí)行機構（3）、變槳執(zhí)行機構（4）、主控執(zhí)行機構（5）以及監(jiān)控設備（6），所述變流器執(zhí)行機構（3）、變槳執(zhí)行機構（4）、主控執(zhí)行機構（5）以及監(jiān)控設備（6）均通過實時工業(yè)以太網(wǎng)（2）與集成化控制器（1）相連。2.根據(jù)權利要求1所述的一種集成化風電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述集成化控制器（1）通過網(wǎng)口連接到實時工業(yè)以太網(wǎng)（2），變流器執(zhí)行機構（3）、變槳執(zhí)行機構（4）、主控執(zhí)行機構（5）以及監(jiān)控設備（6）分別通過各自的網(wǎng)口連接到實時工業(yè)以太網(wǎng)（2）上。3.根據(jù)權利要求2所述的一種集成化風電...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周宏林，代同振，吳小田，唐健，況明偉，
申請(專利權)人：中國東方電氣集團有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51