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风电场的计算机控制系统研究报告风能作为可再生能源， 取之无禁， 用之不竭， 且无污染， 无风险， 向来是作为未来人类的理想能源之一。但是风能因为其不稳定， 能量密度低的特点， 给人类对其开发利用造成了许多困难。 但是随着技术的进步， 以及人类对新能源的急切期望， 近年来， 风能重新得到了重视。 在日本发生福岛核电站事故后， 我国对风能的重视仅次于太阳能。 虽然风力发电机的单机容量相比以前有了质的突破， 但由于风能的不稳定性，对风力发电系统的控制也越来越复杂，因此，对风力发电系统的稳定性提出了更高的要求。而因为现代计算机的迅猛发展， 将计算机技术应用到风力发电上势在必行。计算机监控网络的结构与应用计算机在风力发电的控制中主要包括以下几个方面： 单台发电机组运行的监控， 多台风力发电机组网络的控制以及风力发电机组阵列的集中控制。1.单台风力发电机组的控制风能有着不稳定的特性， 这给风力发电系统带来了许多问题。 风力变化幅度大变化频率高， 风力发电机组必须频繁改变运行状态，此时依靠人工来调整机组状态不仅效率低下而且工作量极为巨大， 显然不是上策。 利用计算机对风力发电机组的各个参量监测， 当发生意外情况也可以第一时间发出预警， 比如监控风速和此时机组的功率等。 因为风力发电机组系统的不同， 所需要监控的对象也会不同。2.风力发电机组网络的监控系统风电场的控制系统主要包括上位的计算机监控系统和下位的风力发电机控制节点。而计算机监控系统有主要由监控计算机， 数据传输介质， 信号转换模块和监控软件组成。 这里我们主要谈监控计算机和风力发电机组控制节点。上下位机都用RS-422串口连接到监控网络。计算机网络拓扑结构采用总线式， 各风力发电机之间用双绞线连接， 形成控制网络。3.风力发电机组的集中调度在不同的风况下， 使大型发电机组处于最佳状态是极为必要的。 这样做不仅提升了发电效率， 并且提高了系统运行的可靠性。 而要进行这样大规模的控制， 必须用到计算机。 事实上， 经过多年研究发现， 在一片区域内， 采用多台规模始终都发电机组的效率要比采用单台巨型发电机组的效率要高得多。在采用了计算机监控系统的发电机组阵列中， 通过计算机的微调， 可以让整个风电站在最安全， 合理的情况下运行。计算机监控网络的实现通讯方式目前风电场所采用的风电机组都是以大型并网型机组为主，各机组有自己的控制系统，用来采集自然参数，机组自身数据及状态，通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车和开启油泵等一系列控制和保护动作，能使单台风力发电机组实现全部自动控制，无需人为干预。当这些性能优良的风电机组安装在某一风电场时，集中监控管理各风电机组的运行数据、状态、保护装置动作情况、故障类型等，十分重要。为了实现上述功能，下位机（机组控制机）控制系统应能将机组的数据、状态和故障情况等通过专用的通讯装置和接口电路与中央控制室的上位计算机通讯，同时上位机应能向下位机传达控制指令，由下位机的控制系统执行相应的动作，从而实现远程监控功能。根据风电场运行的实际情况，上、下位机通讯有如下特点:　一台上位机能监控多台风电机组的运行，属于一对多通讯方式;　下位机应能独立运行，并能对上位机通讯;　上、下位机之间的安装距离较远，超过500m;　下位机之间的安装距离也较远，超过100m;　上、下位机之间的通讯软件必须协调一致，并应开发出工业控制专用功能。为了适应远距离通讯的需要，目前国内风电场所引进的监控系统主要采用如下两种通讯方式:1）异步串行通讯，用RS-422或RS-485通讯接口。它的传输距离可达数千公里，传输速度也可达数百万位。由于所用传输线较少，所以成本较低，很适合风电场监控系统采用。同时因为此种通讯方式的通讯协议比较简单，也很常用，所以成为较远距离通讯的首选方式。2）　调制解调器（MODEM）方式。这是将数字信号调制成一种模拟信号，通过介质传输到远方，在远方再用解调器将信号恢复，取出信息进行处理，是一种实现远距离信号传输的方式。此种传输方式的传输距离不受限制，可以将某地的信息与世界各地交换，且抗干扰能力较强，可靠性高，虽相对说来成本较高，但在风电机组通讯中也有较多的应用。2.控制节点硬件控制系统硬件主要由PLC核心控制器、执行机构、现场传感器及电力传输线路等组成。系统本系统要求根据自然界风力的变化，自动完成风力发电机起停控制，并网脱网控制，机舱偏航和解缆控制，超速控制及大风控制等操作。系统投入运行后， 风向， 风速， 温度， 电网参数传感器将各种信号传入PLC控制器， 由参数检测程序对得到的模拟量信号进行检测， 判断风力发电机是否处于可开机状态并是否可供计算机访问。若各参赛经检测符合开机条件， 则使风机松闸， 在风力的作用下使其自由旋转， 当转速达到控制要求后， 程序进入软