风力发电控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种风力发电控制系统，包括：主控计算机、均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/O模块；所述主控计算机连接均流控制器，所述均流控制器连接光纤/以太网转换器，所述均流控制器用于解决主控计算机与光纤/以太网转换器之间电流和热应力的不均衡问题；所述光纤/以太网转换器连接远程I/O模块，远程I/O模块连接风力发电机，所述远程I/O模块用于将风力发电机的I/O信号传输到光纤/以太网转换器，将所述I/O信号发送到主控计算机。
【专利说明】风力发电控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电自动控制领域，尤其涉及一种风力发电控制系统。
【背景技术】
[0002]风电作为无污染的新能源形式近年来在全球得到了迅速的发展。风力发电也是改善能源结构、应对全球暖化和能源安全问题的主要替代能源技术之一。风力发电控制系统的基本目标分为三个层次:保证风力发电机组的安全可靠运行，获取最大能量以及提供好的电力质量。控制系统主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。
[0003]风力发电系统往往工作在很空旷的场地上；在许多情况下，风力发电塔必须要相互隔开一段很长的距离。因此，构建系统时，必须要考虑到各个风塔之间长距离通讯的要求；并且这些风塔还工作在有电力干扰的环境之中，这也是一条必须要考虑的要素。在该解决方案中，客户需要一个可靠、高性能的系统来进行长距离精确的传送数据，并且，每个风塔都需要通过以太网向中央监测系统系统传送数据。
[0004]从控制系统角度来看，风机发电系统的双馈调速系统及电动变浆系统数学模型结构复杂，计算精度高；远程监控系统、故障检测及自复位功能的应用使控制器的数据计算量很大。由于同一时间不同优先级别事件的存在，控制器必须按照事件的重要程度执行不同的扫描周期。这些特点要求控制器具备高速度，支持多优先级多任务程序结构，支持高级算法等功能。此外，为保证系统个控制器与变频设备之间的通讯的可靠性与实时性，控制器还必须支持现场总线和远程监控所使用的工业以太网通讯协议。
[0005]风力发电系统通常建设在恶劣的环境中，并且各个系统之间距离往往都是上千米。此外，这些风塔之间都存在着电力干扰，因此对系统的抗干扰性、可靠性有较高的要求，这样才能保证网络稳定工作、数据正确传输。
实用新型内容
[0006]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种风力发电控制系统。
[0007]为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供一种风力发电控制系统，包括:主控计算机、均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/o模块；
[0008]所述主控计算机连接均流控制器，所述均流控制器连接光纤/以太网转换器，所述均流控制器用于解决主控计算机与光纤/以太网转换器之间电流和热应力的不均衡问题；
[0009]所述光纤/以太网转换器连接远程I/O模块，远程I/O模块连接风力发电机，所述远程I/o模块用于将风力发电机的I/O信号传输到光纤/以太网转换器，将所述I/O信号发送到主控计算机。
[0010]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:数据服务器，所述数据服务器连接主控计算机，用于将主控计算机运算的数据存储在数据服务器，或者将数据服务器中历史数据进行分析比较。
[0011]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:监控系统，所述监控系统连接主控计算机，所述监控系统由防震摄像机组成，所述防震摄像机放置于风力发电机周围，监测风力发电机工作状态。
[0012]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:信息输出系统，所述信息输出系统连接主控计算机，所述信息输出系统为打印装置，将主控计算机的输出信息由打印装置进行打印输出。
[0013]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:所述主控计算机还连接N组均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/o模块，用于对N组风力发电机进行I/O信号监测，其中N为正整数。
[0014]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:风电控制系统解决方案，从带有多种现场总线的CPU单元，到专业的I/O模块，为风机的控制系统提供了集成的、稳定的、模块化的解决方案，开放式的架构使得我公司的解决方案可以与客户的既有的控制软件无缝整合。方案中工业级交换机和变换器在设计时就考虑到了各种恶劣的环境，包括宽温工作范围、防尘设计、3000VDC浪涌保护以及4000VDC以太网断电保护等。另夕卜，此系列产品结构紧凑，还可以通过三种方式安装:DIN导轨、面板安装以及壁挂式安装，使得这些产品在工业环境下非常便于用户使用。通过工业级光纤解决方案，为用户提供了通用、可靠、长距离的数据传输方法；此外，整个通讯系统的工作也比以前更有效率。在环境恶劣的风力发电过程中，提供可靠、高性能的系统来进行长距离精确的传送数据，提高整个发电系统的稳定性。
[0015]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1为本实用新型风力发电系统主控计算机连接示意图；
[0018]图2为本实用新型风力发电系统连接示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0020]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附
图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0021]在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0022]如图1、2所示，本实用新型公开一种风力发电控制系统，包括:主控计算机、均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/o模块；
[0023]所述主控计算机连接均流控制器，所述均流控制器连接光纤/以太网转换器，所述均流控制器用于解决主控计算机与光纤/以太网转换器之间电流和热应力的不均衡问题；
[0024]所述光纤/以太网转换器连接远程I/O模块，远程I/O模块连接风力发电机，所述远程I/o模块用于将风力发电机的I/O信号传输到光纤/以太网转换器，将所述I/O信号发送到主控计算机。
[0025]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:数据服务器，所述数据服务器连接主控计算机，用于将主控计算机运算的数据存储在数据服务器，或者将数据服务器中历史数据进行分析比较。
[0026]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:监控系统，所述监控系统连接主控计算机，所述监控系统由防震摄像机组成，所述防震摄像机放置于风力发电机周围，监测风力发电机工作状态。
[0027]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:信息输出系统，所述信息输出系统连接主控计算机，所述信息输出系统为打印装置，将主控计算机的输出信息由打印装置进行打印输出。
[0028]所述的风力发电控制系统，优选的，还包括:所述主控计算机还连接N组均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/o模块，用于对N组风力发电机进行I/O信号监测，其中N为正整数。
[0029]支持网络的HMI人机界面
[0030]带XScale CPU和CAN接口的PAC (可编程自动化控制器)
[0031]带工业以太网接口的工业计算机
[0032]12路高速模拟量输入模块
[0033]8路热电阻温度模块
[0034]12路继电器输出模块
[0035]24路数字量输入/输出模块
[0036]4通道高速计数模块
[0037]带多模光纤端口的多端口 10/100Mbps工业以太网交换机
[0038]以太网到多模光纤转换器
[0039]以太网到单光纤WDM光纤转换器WDM是一种光纤通信技术，附图中的小图标是带wdm光纤技术的控制器
[0040]可编程自动化控制器PAC加上I/O模块为风电控制系统提供了最佳的解决方案。内嵌KW软逻辑的可编程自动化控制器PAC，是在复杂批次控制应用中实现实时性和确定性的最好平台。而且，它还带有一个CANopen接口和一个工业以太网LAN接口，以和其它设备通讯。高速计数模块对偏航和变浆的A/B/Z三相编码器进行精确测量。12路继电器输出模块通过液压系统对叶片和偏航进行控制。
[0041]本解决方案具有集成多个基于以太网的设备的能力。通过它自带的光纤端口，带多模光纤端口的多端口 10/100Mbps工业以太网交换机可以通过光纤将数据传送回远程的监控中心。在某些情况下以太网到多模光纤转换器连接到一个只能使用以太网进行通讯的设备，并且将基于以太网的信号转换成光纤信号。由于长距离传输的需要，以太网到单光纤WDM 光纤转换器支持 WDM (Wavelength Division Multiplexing), WDM 可以在 15km 的距离内发送和接收数据。此外，WDM还允许在一个单光纤电缆中发送和接收不同波长的多元信号，以节省将近一半的电缆成本。
[0042]系统架构
[0043]风电控制系统解决方案，从带有多种现场总线的CPU单元，到专业的1/0模块，为风机的控制系统提供了集成的、稳定的、模块化的解决方案，开放式的架构使得我公司的解决方案可以与客户的既有的控制软件无缝整合。方案中工业级交换机和变换器在设计时就考虑到了各种恶劣的环境，包括宽温工作范围、防尘设计、3000VDC浪涌保护以及4000VDC以太网断电保护等。另外，此系列产品结构紧凑，还可以通过三种方式安装:DIN导轨、面板安装以及壁挂式安装，使得这些产品在工业环境下非常便于用户使用。通过工业级光纤解决方案，为用户提供了通用、可靠、长距离的数据传输方法；此外，整个通讯系统的工作也比以前更有效率。
[0044]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0045]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种风力发电控制系统，其特征在于，包括:主控计算机、均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/o模块；所述主控计算机连接均流控制器，所述均流控制器连接光纤/以太网转换器，所述均流控制器用于解决主控计算机与光纤/以太网转换器之间电流和热应力的不均衡问题；所述光纤/以太网转换器连接远程I/o模块，远程I/O模块连接风力发电机，所述远程I/o模块用于将风力发电机的I/O信号传输到光纤/以太网转换器，将所述I/O信号发送到主控计算机。
2.根据权利要求1所述的风力发电控制系统，其特征在于，还包括:数据服务器，所述数据服务器连接主控计算机。
3.根据权利要求1所述的风力发电控制系统，其特征在于，还包括:监控系统，所述监控系统连接主控计算机，所述监控系统由防震摄像机组成，所述防震摄像机放置于风力发电机周围，监测风力发电机工作状态。
4.根据权利要求1所述的风力发电控制系统，其特征在于，还包括:信息输出系统，所述信息输出系统连接主控计算机，所述信息输出系统为打印装置，将主控计算机的输出信息由打印装置进行打印输出。
5.根据权利要求1所述的风力发电控制系统，其特征在于，还包括:所述主控计算机还连接N组均流控制器、光纤/以太网转换器和远程I/O模块，用于对N组风力发电机进行1/0信号监测，其中N为正整数。
【文档编号】F03D7/02GK203499917SQ201320478977
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】夏昕, 罗中勤, 牟伦亮, 郭锋 申请人:重庆安能工贸有限责任公司