基于电流参数的风电厂功率控制系统设计
崔路
（许继电气保护自动化公司河南许昌461000)
中应用PLC模块实现信号输入和信号指示控制应用CDT和OPC通讯技术实现不网系统间的信息交互，并通过实际工程应用验证了方案的可行性. 摘要：基于风力发电间歇性、随机性的特点提出了一种玻踪线路电流实现风电厂有功功率优化控制的策略，保证了风也厂效益的最大化.其
关键词：风电厂功率控制OPCPLC
中图分类号：TP241 文藏标识码：A 文章编号：1007-9416(2013)11-0011-03
1引言
系统结构图如（图1）所示：
控、控制及通讯装置与监控主站连接起来.电气监控系统中汇集了 电气监控系统部分通过现场总线或者以太网把站内的保护、测风电厂线路、母线、变压器等间隔的运行数据，功率控制系统通过与的调节依据，风机监控系统通常采用现场总线与风机控制器作为系 电气监控系统的通讯，获取风电厂出线的电流值作为功率控制系统统内部通讯网，实时与各台风机控制器进行数据交互，功率控制系统通过与风机监控系统通讯获取各台风机运行状况，并通过风机监控制系统功能进行投退操作，该功能通过向PLC控制器发送开人信 控系统控制风机启停.运行人员通过操作屏柜上的转换把手对功率号，PLC向功率控制系统发送通讯命令实现.同时通过PLC的开出 模块控制信号指示灯的显示.
国内风电厂和负荷中心分布存在矛盾，负荷中心多集中在东部着风电厂容量增大，风电厂出线线路容量逐渐与风电厂规模不适 沿海地区，而风电厂比较集中在电网建设比较薄弱的偏远地区，随应，但基于风力发电间歇性、随机性、季节性的特点，在不重新架的经济损失.本文利用嵌入式计算机实现了一个风电厂功率控制系 设线路的情况下，风电厂仍能处于发电状态，这样可以减少风电厂统，系统的功能是：自动跟踪风电厂出线线路电流值，根据设定策略向风机监控系统发出启动或停止风机的命令和台数，使风场功率输 出在合理、安全的范围之内，本文重点介绍了系统的调节控制策略、通讯接口技术和实际应用.
2系统结构设计
3系统控制策略设计
多个系统的通讯，系统需要具备丰富的硬件接口和协议转换规约. 风电厂监控系统包括电气监控系统和风机监控系统，要完成与选用嵌人式无风扇计算机作为系统载体，优点是抗干扰、抗灰尘和运行稳定，同时兼具多个串、并接口.协议转换方面支持电力系统常 用的IEC101、IEC104ModbxusRTU、部额CDT等规约和常用于工业以太网总线通讯的OPC技术，规约可进行灵活的选择和配置.同时使用I/O接口驱动PLC模块接收用户控制信号和控制指示灯显 示，实现了良好的人机交互.
系统针对风力发电特点具有大风天气、小风天气两套不同的的控制策略.小风天气策略原则是：风机慢切、少切、快投、少投，大风天气策略：风机快切、多切、慢投、少投，
将线路的A相电流值作为判据，分为4个限值，从低到高分别是：A1，A2，A3，A4，对应的5个阶段分别是：启动阶段，正常运行阶段、切机阶段、大范围切机阶段、全场风机切机阶段.
每阶段控制策略：
（1）启动阶段：a≤A1，线路电流小于该值，风机以每次1台的数量启动，
风机监控系统受国外技术影响较大，常采用OPC接口作为主讯.根据经验，PLC控制器通常具有ModbusRTU接口，选用 要通讯接口，功率控制系统优先选择OPC接口与风机监控系统通ModbusRTU作为与PLC控制器主要通讯接口，电气监控系统支持常用电力通讯规约，功率控制系统选用部额CDT规约进行通讯.
(2）正常运行阶段：A1<la<A2当线路电流在该区间时，属于电厂正常运行区间，不进行风机的投切控制： 切除，提前进行风机切机，避免强风导致线路电流激增进行全场风 （3）切机阶段：A2≤Ia<A3，当线路电流在该区间时，进行风机机切除操作，小风天气根据单台风机平均电流值得到达到正常运行机台数乘以2倍，以达到大风天气风机多切的目的. 阶段所需要停机的台数.大风天气将单台风机平均电流值得到的停 （4）大范围切机阶段：A3≤1aA4无条件切除全场风机.
下，在风机停机后且线路电流小于A1后，延时10分钟后再进行风机 为了整免风场风机出现频繁的切机，起机操作，小风天气情况启动，大风天气情况下，延时15分钟后再进行风机启动.
遂辑图如（图2）所示：
图1风电厂监控系统结构
图2风机启停控制流程图
户端.OPC技术在自动化领域是非常成熟的技术，因此业界具有多种OPC快速开发工具可以解决以上难题，本方案中采用OPC快速开发工具实现现场软件系统设计.快速OPC开发工具均由动态链接库 （DLL)方式提供，系统开发人员只要按照DLL提供的标准应用程序接口（API)就可以进行相关的集成开发，在系统中集成OPCClient后，系统的功能得到了扩展.具体功能为：
（1）具备OPC标准接口，完成数据调度，缓存等管理工作，同时可以在本机访间或者通过以太网远程访间多个OPC服务器，
图3OPC技术系统
与硬件进行通信，采集相关的数据信息，控制相关的设备. （2）可以具体与硬件设备进行通信，根据特定设备的通信协议
4OPC技术系统
（3）可以通过标准的OPC接口与现场监控主机和远程调度监控转发表，通过以太网将具体的数据信号转发到现场监控和远程监 主机进行数据交换，通过现场和远程监控具体要求设置相关的信号控.这种软件系统是一种开放，可移植的软件设计方案，这样的设计面提高系统的开发效率叫. 思想可快速组装成一个可运行的具备OPC标准接口的监控系统，从
OPC是微软(Microsoft）公司针对过程控制领域的技术规范，它以对象链接与嵌人（OLE)/构件对象模型（COM)/分布构件对象模型(DCOM)技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件 面向对象的开发提供了统一的接口标准，制定了关于数据集、历史趋势及事件报警等接口标准，这个标准定文了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换实时过程数据的方法[3].
5PLCI/O控制
OPC系统由OPC服务器和OPC客户端构成，如图3所示，OPC服务器与OPC客户端之间通过标准COM和DCOM进行数据的交互，OPC服务器建立符合OPC规范的COM接口和对象，OPC逻辑对 象模型中包括3类对象：OPC服务器对象（OPCServer) OPC组对象(OPCGroup）和OPC项对象（OPCItem).每类对象都包括一系列接容器，可以动态地创建或释放组对象，OPC组对象提供包容OPC项 口 OPC服务器对象维护有关服务器的信息并作为OPC组对象的包的机制，从逻辑上实现对OPC项的管理，OPC项代表与OPC服务器Stamp)3个基本属性. 到数据源的-个连接，包括值（Value) 品质（Quality) 时间微（Time
功率控制系统将要安装在电气二次设备屏柜上，因此要实现用断、系统退出红绿指示灯进行告警.功率控制系统硬件本身没有直 户对系统的硬投/退操作，并在屏柜上增加电源回路断线、通讯中接进行驱动的I/O接口，该功能通过借助PLC来实现.
投人/退出通过转换开关的方式进行操作比较容易实现，将转换开关接人DI回路，信号灯的驱动需要用DO回路来驱动AC220V 的信号灯，DO回路电压为DC24V，为解决这个间题，增加继电器在DO回路控制下导通AC220V信号灯回路.
经过对硬件资的综合考虑，选用经济型PLC，西门子S7-200 ...下转第14页
本功能模块设计的最大难点是如何在系统中快速集成OPC客
数控技术
4智能控制系统应用
5结语
....上接第12页
6实际应用
实现了各模块之间以及整体系统的通信，手机终端应用基于TCP/域网络与zigtbee网络相结合，在最基本的基于zigbee网络控制传感IP协议的sockel客户机的编程，实现对传感器的控制操作和接收传器的基础上，实现了集中统一控制的创新，将手机变成一种“万能遥 感器的状态返回信息.上位机处于系统的核心和承上启下地位，上控器”，为物联网智能控制开瞬了一条崭新的道路.位机应用基于可视化的VisualC语言的socket服务器编程，通过无线局越网接收手机发来的控制命令，服务器进行数据处理，再 将命令通过串口发送到zigbxe开发板，开发板对来自上位机的数据再次处理，并且在zigbee无线网络环境下发送给传感器，对传感器进行控制.同时，传感器也将自已的状态数据回传给上位机和手机 终端.整体过程实现了智能控制.
此次开发的智能控制系统可以应用于小型家庭智能控制方面.实现对灯具的控制，最重要的就是可以随时监测空气中的有毒气体 成分，比如煤气泄漏等，从面减少煤气中毒事故的发生，为家庭生活不仅提供方便，也提供更好的安全保证.
在物联网飞速发展的今天，本文介绍了一种新的实现物联网智能控制的解决办法，将控制方式与手机和二维码相结合，将无线局
CPU模块，该模块包括DL/DO各16点，能够满足系统的需要.当转换开关处于投入状态时，系统检测到PLC发送的允许控制信号，将控制命令下发到风机监控系统.当转换开关处于退出状态时，系统 检测到PLC发送的闭锁控制信号，闭锁向风机监控系统发送控制命令，当系统出现异常信息时，发送控制命令给PLC，由PLC的DO回路驱动继电器来点亮信号灯.
在系统中通过与PLC的配合，很好的解决了与强电回路设备的互联问题.整个系统的功能得到了扩展.具体功能为：
等信息，扩展了仅支持通讯方式采集的功能. （1)数据采集回路可通过小信号方式直接采集开关量、模拟量
（2）系统的控制方式也从仅有单纯的命令报文方式增加到强电回路驱动，直接启动或控制设备元件执行操作.
（3)通过串口驱动PLC，在设备硬件资源允许的条件下，控制的PLC数量可以进行扩展，可同时控制多个PLC装置，使系统驱动和控制的能力得到大幅延钟.
在滨州套尔河风电厂采用了积成电子股份公司的电气监控系统和联合动力集团的风机监控系统，电气监控系统通过内部专用总
参考文献
参考文献
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系统通过风机控制单元、公用设备控制单元等采集风机运行数据， 线控制网络中的保护、测控、控制装置采集电站电气数据，风机监控并通过内部专用总线网络进行数据交换，许继电气股份有限公司的功率控制系统使用标准的部额CDT规约实现与电气监控系统的通 讯，实时获取风电厂出线电流值，风机监控系统集成了OPC服务器，通过OPC标准接口接人作为OPC客户端的许继电气功率控制系统.电厂一期工程中正式投人运行，目前运行良好. 该方案所采用的是本文设计的功率控制方案，已经在滨州套尔河风
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