背景分析：

隨著地球常規資源的日益匱乏，新能源慢慢被各國政府列位了未來重點建設內容，新能源主要包括水能、風能、核能
、地熱和生物能源。在2008年底


，為了應對金融危機，中國政府提出了新增4萬(wan)億(yi)投(tou)資(zi)及(ji)十(shi)大(da)行(xing)業(ye)的(de)振(zhen)興(xing)計(ji)劃(hua)，特(te)別(bie)將(jiang)加(jia)強(qiang)新(xin)能(neng)源(yuan)建(jian)設(she)
，作(zuo)為(wei)新(xin)能(neng)源(yuan)的(de)代(dai)表(biao)風(feng)電(dian)將(jiang)在(zai)今(jin)後(hou)五(wu)到(dao)十(shi)年(nian)裏(li)被(bei)重(zhong)點(dian)扶(fu)植(zhi)。我(wo)國(guo)風(feng)能(neng)資(zi)源(yuan)豐(feng)富(fu)

，儲(chu)量(liang)32億千瓦，可開發的裝機容量約253億千瓦
，居世界首位
，在政府大力支持，積極推動風電產業的發展，相信不久的將來，中國的風力發電將成為其主要的供電來源之一。

在zai信xin息xi化hua與yu自zi動dong化hua融rong合he的de今jin天tian，風feng力li電dian廠chang的de自zi動dong監jian控kong平ping台tai自zi然ran離li不bu開kai軟ruan件jian的de支zhi撐cheng，基ji於yu此ci，我wo們men提ti出chu了le基ji於yu紫zi金jin橋qiao實shi時shi數shu據ju庫ku的de風feng電dian機ji組zu監jian控kong係xi統tong解jie決jue方fang案an
，實shi現xian了le對dui風feng電dian機ji組zu及ji電dian力li傳chuan輸shu的de自zi動dong監jian控kong。網wang絡luo構gou造zao過guo程cheng中zhong，機ji組zu物wu理li距ju離li，現xian場chang電dian磁ci幹gan擾rao等deng該gai行xing業ye獨du有you的de特te點dian成cheng為wei了le考kao驗yan不bu同tong廠chang商shang工gong業ye以yi太tai網wang設she備bei性xing能neng的de分fen水shui嶺ling。

係統組成：

1
、風力發電配電係統：

與(yu)火(huo)電(dian)和(he)電(dian)相(xiang)比(bi)

，風(feng)力(li)發(fa)電(dian)站(zhan)的(de)配(pei)套(tao)設(she)施(shi)較(jiao)少(shao)，用(yong)電(dian)設(she)備(bei)也(ye)少(shao)
，所(suo)以(yi)一(yi)般(ban)很(hen)少(shao)給(gei)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)站(zhan)提(ti)供(gong)專(zhuan)用(yong)的(de)配(pei)電(dian)電(dian)源(yuan)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)的(de)塔(ta)筒(tong)內(nei)，都(dou)是(shi)由(you)塔(ta)筒(tong)內(nei)部(bu)690V母線經過降壓變壓器降壓後得到配電電源
，供照明以及監測設備等一些用電器使用。

2、風力發電機組係統：

一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，整(zheng)個(ge)風(feng)電(dian)場(chang)包(bao)括(kuo)眾(zhong)多(duo)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)，分(fen)布(bu)在(zai)發(fa)電(dian)田(tian)中(zhong)。發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)頂(ding)部(bu)的(de)渦(wo)輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)負(fu)責(ze)發(fa)電(dian)，前(qian)端(duan)是(shi)可(ke)調(tiao)整(zheng)角(jiao)度(du)的(de)風(feng)葉(ye)
，係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)風(feng)力(li)狀(zhuang)況(kuang)來(lai)調(tiao)整(zheng)風(feng)葉(ye)的(de)傾(qing)斜(xie)度(du)。風(feng)葉(ye)的(de)軸(zhou)與(yu)一(yi)個(ge)齒(chi)輪(lun)箱(xiang)相(xiang)連(lian)
，齒(chi)輪(lun)箱(xiang)完(wan)成(cheng)提(ti)升(sheng)轉(zhuan)速(su)來(lai)驅(qu)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)。每(mei)台(tai)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)都(dou)配(pei)備(bei)一(yi)個(ge)由(you)工(gong)控(kong)機(ji)和(he)PLC組成的控製箱。PLC負責采集風速、風向及與此相關的空氣壓力、空(kong)氣(qi)溫(wen)度(du)和(he)空(kong)氣(qi)濕(shi)度(du)，軸(zhou)轉(zhuan)速(su)和(he)其(qi)他(ta)相(xiang)關(guan)數(shu)據(ju)。通(tong)過(guo)偵(zhen)測(ce)風(feng)向(xiang)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)便(bian)會(hui)調(tiao)整(zheng)齒(chi)輪(lun)，使(shi)風(feng)葉(ye)轉(zhuan)向(xiang)適(shi)當(dang)角(jiao)度(du)以(yi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)風(feng)能(neng)進(jin)行(xing)發(fa)電(dian)。

發fa電dian田tian中zhong的de所suo有you的de渦wo輪lun發fa電dian機ji組zu都dou連lian接jie在zai同tong一yi個ge局ju域yu網wang中zhong，各ge個ge發fa電dian機ji組zu頂ding端duan的de控kong製zhi箱xiang均jun使shi用yong以yi太tai網wang和he塔ta底di部bu的de光guang纖xian網wang絡luo連lian接jie。該gai環huan網wang與yu遠yuan程cheng控kong製zhi站zhan相xiang連lian形xing成cheng一yi個ge冗rong餘yu環huan網wang。遠yuan程cheng控kong製zhi站zhan采cai用yong紫zi金jin橋qiao前qian置zhi數shu據ju采cai集ji軟ruan件jianRealScada實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)和(he)監(jian)控(kong)
，並(bing)分(fen)析(xi)搜(sou)集(ji)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)，從(cong)而(er)調(tiao)整(zheng)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)參(can)數(shu)，並(bing)向(xiang)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)和(he)維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi)。同(tong)時(shi)負(fu)責(ze)將(jiang)搜(sou)集(ji)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)向(xiang)上(shang)傳(chuan)輸(shu)到(dao)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)服(fu)務(wu)器(qi)，實(shi)現(xian)對(dui)全(quan)局(ju)數(shu)據(ju)的(de)管(guan)理(li)和(he)上(shang)層(ceng)應(ying)用(yong)。

3：風力發電電能傳輸係統：

整體解決方案還包括風電機組將電力係統傳輸到電力總線上的傳輸監控係統，實現實時的數據顯示及數據報表、趨勢分析等。

係統實現功能：

基於紫金橋軟件的風電機組監控解決方案實現了設備層數據的采集並通過光纖以太網傳輸至主控室的上位機操作員站（紫金橋數據采集控製計算機，以下簡稱控製站），實現整個風場某風田區域的監控，並能為中心服務器提供數據支持

，係統為分布式係統。係統軟件部分實現如下功能：

1、數據采集：係統遠程控製站可提取PLC采集到的數據，包括風速、風向及與此相關的空氣壓力
、空氣溫度和空氣濕度
，軸轉速，係統運行時間和其他相關數據，並並保存曆史。這部分工作主要在控製站完成。

2、圖形界麵：係統對采集到的數據進行實時顯示(各機組的運行數據，如每台機組的瞬時發電功率、累計發電量
、發電小時數
、風輪及電機的轉速和風速
、風向等)
，xianshifangshiyoutuxingjiemian，quxian
，baobiao
，shuzizhidengxingshi，jiemianzhiguan，caozuojiandan
，butongjizucaiyongshuxingdaohangqiehuan。tuxingjiemianzaikongzhizhanhezhongxinfuwuqidoudeyishixian。

3
、報警係統：係統能夠及時顯示風電組運行過程中發生的故障，包括故障前的預警，係統可顯示故障的發生時間及故障類型
，通過聲音、tuxiangyijiduanxinyoujiandengxingshikuaisufankuidaoguanlirenyuan
，yibianjishichulijixiaochuguzhang
，baozhengfengdianjizudeanquanhechixuyunxing。liruweiletigaoanquanxingsuoyoudefenglifadianjidouanzhuanglefangleidianxitong，dangtashenshiduchaobiaoshixitongjinxingbaojing，bingzidongkaiqichushizhuangzhi，yanzhongchaobiaoshixurenweicaozuoshitiqiangaozhicaozuoyuan。

4、故障處理：係xi統tong提ti供gong故gu障zhang處chu理li機ji製zhi，通tong過guo預yu先xian設she置zhi處chu理li辦ban法fa，解jie決jue一yi些xie容rong易yi出chu現xian的de常chang規gui問wen題ti，例li如ru當dang電dian壓ya超chao標biao的de情qing況kuang下xia
，係xi統tong自zi動dong開kai啟qi變bian壓ya裝zhuang置zhi，當dang調tiao節jie到dao正zheng常chang值zhi後hou，變bian壓ya裝zhuang置zhi自zi動dong關guan閉bi。在zai顯xian示shi故gu障zhang時shi，能neng顯xian示shi出chu故gu障zhang的de類lei型xing及ji發fa生sheng時shi間jian
，並bing提ti供gong多duo種zhong的de提ti示shi方fang式shi。

5、設備管理：

係統除了可以對各風電機組的運行狀態進行數據顯示
，還可以對設備進行操作
，如開停機組
、手/自動控製以及大/小發電機工作等情況
，通過各風電機組的狀態了解整個風電場的運行情況。

6、電力管理：

xitongnenggouduifengdianjizushixianjizhongkongzhi。bingduifadiandianlijinxingjiankong，fadianshijian
，leijifadiandeng，zhibanyuanzaijizhongkongzhishinei，zhixuduibiaomingmouzhonggongnengdexiangyingjianjinxingcaozuo，jiunengduixiaweijijinxinggaibianshezhizhuangtaiheduiqishishikongzhi。rukaiji、停機和左右調向等。該操作同時具有權限管理
，以保證整個風電場的運行安全。

7
、動態增加機組

係統提供動態增加機組功能，真正實現運行時動態增加、修改、刪除風電機組，極大的提高了係統監控的運行的連續性和穩定性。動態增加機組需要具有操作權限的人方可操作。

風力發電相關技術參數

1、變速恒頻係統

可用於風力發電的變速恒頻係統有多種：如(ru)交(jiao)一(yi)直(zhi)一(yi)交(jiao)變(bian)頻(pin)係(xi)統(tong)，交(jiao)流(liu)勵(li)磁(ci)發(fa)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)
，無(wu)刷(shua)雙(shuang)饋(kui)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)
，開(kai)關(guan)磁(ci)阻(zu)發(fa)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)，磁(ci)場(chang)調(tiao)製(zhi)發(fa)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)，同(tong)步(bu)異(yi)步(bu)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)發(fa)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)等(deng)。這(zhe)種(zhong)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)係(xi)統(tong)有(you)的(de)是(shi)通(tong)過(guo)改(gai)造(zao)發(fa)電(dian)機(ji)本(ben)身(shen)結(jie)構(gou)而(er)實(shi)現(xian)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)的(de);有的則是發電機與電力電子裝置
、微(wei)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)相(xiang)結(jie)合(he)而(er)實(shi)現(xian)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)的(de)。它(ta)們(men)各(ge)有(you)其(qi)特(te)點(dian)

，適(shi)用(yong)場(chang)合(he)也(ye)不(bu)一(yi)樣(yang)。為(wei)了(le)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)不(bu)同(tong)風(feng)速(su)時(shi)的(de)風(feng)能(neng)，應(ying)該(gai)對(dui)各(ge)種(zhong)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)技(ji)術(shu)做(zuo)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)

，盡(jin)快(kuai)開(kai)發(fa)出(chu)實(shi)用(yong)的(de)，適(shi)合(he)於(yu)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)的(de)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)技(ji)術(shu)。

2、四級變速風力發電機原理

多級變速風力發電機主要由2台發電機（發電機1和發電機2）、控製係統和變速機3部分組成，其技術原理如圖所示。大功率的發電機2的定子繞組與電網連接
，向電網輸送頻率為ft的工頻電流，轉子繞組經控製係統與小功率的發電機1的定子繞組相連。

大功率的發電機2隻有在風速較大（風機輸入功率較大）時才和變速機聯接運行。發電機2shuchudedianliupinlvbujinhezhuanzidejixiezhuansuyouguan
，haiheshuruzhuanziraozudedianliupinlvyouguan
，juyoujiangzhuanzidejixiexuanzhuanpinlvhezhuanziraozudianludedianliupinlv“相加”的功能，其定子繞組輸出“頻率相加”後的電流，這一特點簡稱為“合頻”特性。

四級變速風力發電技術利用改變發電機極對數及大小2個發電機的相互配合，達到在4個風速點都能實現風能最大利用
，根據統計如果變速恒頻風力發電在整個工作風速範圍內風能利用量為1個單位，則四級變速風力發電風能利用量能達到80%左右
，恒速恒頻風力發電風能利用量約為40%。

3、雙饋電機的控製

雙(shuang)饋(kui)電(dian)機(ji)的(de)結(jie)構(gou)類(lei)似(si)於(yu)繞(rao)線(xian)式(shi)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)，定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)也(ye)由(you)具(ju)有(you)固(gu)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)對(dui)稱(cheng)三(san)相(xiang)電(dian)源(yuan)激(ji)勵(li)，所(suo)不(bu)同(tong)的(de)是(shi)轉(zhuan)子(zi)繞(rao)組(zu)具(ju)有(you)可(ke)調(tiao)節(jie)頻(pin)率(lv)的(de)三(san)相(xiang)電(dian)源(yuan)激(ji)勵(li)，一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)交(jiao)-交變頻器或交-直-交變頻器供以低頻電流。

任(ren)何(he)一(yi)個(ge)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)都(dou)包(bao)括(kuo)作(zuo)為(wei)原(yuan)動(dong)機(ji)的(de)風(feng)力(li)機(ji)和(he)將(jiang)機(ji)械(xie)能(neng)轉(zhuan)變(bian)為(wei)電(dian)能(neng)的(de)發(fa)電(dian)機(ji)。其(qi)中(zhong)

，作(zuo)為(wei)原(yuan)動(dong)機(ji)的(de)風(feng)力(li)機(ji)，其(qi)效(xiao)率(lv)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)決(jue)定(ding)了(le)整(zheng)個(ge)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)效(xiao)率(lv)，而(er)風(feng)力(li)機(ji)的(de)效(xiao)率(lv)又(you)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)其(qi)負(fu)荷(he)是(shi)否(fou)處(chu)於(yu)最(zui)佳(jia)狀(zhuang)態(tai)。不(bu)管(guan)一(yi)個(ge)風(feng)力(li)機(ji)是(shi)如(ru)何(he)精(jing)細(xi)地(di)設(she)計(ji)和(he)施(shi)工(gong)建(jian)造(zao)，若(ruo)它(ta)處(chu)於(yu)過(guo)載(zai)或(huo)久(jiu)載(zai)的(de)狀(zhuang)態(tai)下(xia)
，都(dou)會(hui)損(sun)失(shi)其(qi)效(xiao)率(lv)。從(cong)風(feng)力(li)機(ji)的(de)氣(qi)動(dong)曲(qu)線(xian)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)最(zui)佳(jia)周(zhou)速(su)比(bi)λ
，對應一個最佳的效率。所以風力發電機的最佳控製是維持最佳周速比λ。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)要(yao)考(kao)慮(lv)電(dian)網(wang)對(dui)有(you)功(gong)功(gong)率(lv)和(he)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)的(de)要(yao)求(qiu)，所(suo)以(yi)風(feng)力(li)機(ji)最(zui)佳(jia)工(gong)況(kuang)時(shi)的(de)轉(zhuan)速(su)應(ying)由(you)其(qi)氣(qi)動(dong)曲(qu)線(xian)及(ji)電(dian)網(wang)的(de)功(gong)率(lv)指(zhi)令(ling)綜(zong)合(he)得(de)出(chu)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)隨(sui)風(feng)速(su)及(ji)負(fu)荷(he)的(de)變(bian)化(hua)應(ying)及(ji)時(shi)作(zuo)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)調(tiao)整(zheng)，依(yi)靠(kao)轉(zhuan)子(zi)動(dong)能(neng)的(de)變(bian)化(hua)，吸(xi)收(shou)或(huo)釋(shi)放(fang)功(gong)率(lv)，減(jian)少(shao)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)擾(rao)動(dong)。通(tong)過(guo)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)器(qi)對(dui)逆(ni)變(bian)電(dian)路(lu)中(zhong)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)控(kong)製(zhi)。可(ke)以(yi)改(gai)變(bian)雙(shuang)饋(kui)發(fa)電(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)勵(li)磁(ci)電(dian)流(liu)的(de)幅(fu)值(zhi)、頻率及相位角，達到調節其轉速、有功功率和無功功率的目的
，既提高了機組的效率，又對電網起到穩頻、穩壓的作用。