實時通訊使風(fēng)電場應(yīng)用實現(xiàn)快速響應(yīng) EtherCAT光纖通訊網(wǎng)絡(luò),用于連接高效靈活的風(fēng)力發(fā)電機組
為了確保風(fēng)場擴建后能夠為蘇格蘭格拉斯哥市可靠地供電,運營商使用了EtherCAT高速通訊系統(tǒng)及相應(yīng)的控制組件。 圖片顯示了一組PCC(公共連接點) 近日,歐洲風(fēng)能協(xié)會發(fā)布了一些預(yù)測數(shù)據(jù):歐洲風(fēng)電將取得進一步的動態(tài)發(fā)展,到 2020 年,風(fēng)電總裝機容量將實現(xiàn) 64%的增長。作為這一發(fā)展的組成部分,數(shù)十臺總輸出量為 217 兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機最近由法國阿爾斯通公司安裝在了蘇格蘭風(fēng)場中。極速EtherCAT通訊網(wǎng)絡(luò)和Beckhoff相應(yīng)的 I/O 組件構(gòu)成這一歐洲最大陸上風(fēng)電項目的通訊主干。 阿爾斯通這一最新的風(fēng)電項目主要在蘇格蘭格拉斯哥附近擴建的Whitelee風(fēng)場中運行。新增的 217 兆瓦的裝機容量,足夠滿足 124,000 戶家庭的用電需求。此次陸上風(fēng)場的擴建為整個歐洲大陸設(shè)立了新標(biāo)準(zhǔn),此外,這也是阿爾斯通功能強大的 ECO 100 風(fēng)力發(fā)電機的第一個大型項目。阿爾斯通在該風(fēng)場總共安裝了 69 臺3 兆瓦的 ECO 100 風(fēng)力發(fā)電機,6 臺1.67 兆瓦的 ECO 74 風(fēng)力發(fā)電機。 先進的控制技術(shù)確?煽康娘L(fēng)場運營 阿爾斯通的 Wind e-control™ 系統(tǒng)負(fù)責(zé)風(fēng)場內(nèi)的控制任務(wù),如電壓、功率和頻率控制。例如,為了檢查風(fēng)電場并網(wǎng)轉(zhuǎn)換點處的無功功率,Wind e-control™ 系統(tǒng)從風(fēng)場采取了各種措施。每個相應(yīng)國家的電網(wǎng)準(zhǔn)則都可以通過此控制系統(tǒng)可靠地實現(xiàn)。電網(wǎng)準(zhǔn)則中描述的要求是為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定,在可再生能源產(chǎn)業(yè)不斷擴大時這是最重要的。除此之外,控制系統(tǒng)允許在控制室進行現(xiàn)場運營管理或通過與 SCADA 系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊遠程進行管理。Wind e-control™ 系統(tǒng)已首次在這個風(fēng)場中安裝并成功應(yīng)用。
阿爾斯通的并網(wǎng)設(shè)計工程師VicencCasadevall描述了控制系統(tǒng)的一些關(guān)鍵細(xì)節(jié):“一方面,我們有無功功率控制(RPC),它有三個調(diào)節(jié)模式。通過在‘電壓控制’模式下控制無功功率,能夠根據(jù)風(fēng)電場運營商的規(guī)定調(diào)整轉(zhuǎn)換點,即公共連接點(PCC)的電壓。在‘功率因數(shù)控制’模式中,可以控制 PCC 的功率因數(shù)。‘無功功率控制’模式能夠讓風(fēng)電場運營商擁有一定的無功功率容量。另一方面,我們還有有功功率控制(APC),它有二個調(diào)節(jié)模式。通過在‘有功功率限制’模式下控制有功功率,可以限制風(fēng)場的有功功率輸出。在‘頻率控制’模式中,如果頻率超過一定水平,有功功率輸出將會被限制。” EtherCAT用作高速的并且經(jīng)濟的數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)
EtherCAT是 Wind e-control™ 系統(tǒng)的另一個核心技術(shù)。這一功能強大的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò),不僅適用于單臺風(fēng)力發(fā)電機,它對風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)也特別重要。風(fēng)電場和風(fēng)力發(fā)電機控制的周期時間為 5 毫秒,并且它們相互間同步,使得風(fēng)場電壓控制的響應(yīng)時間低于 200 毫秒。 VicencCasadevall回憶道:”由于我們必須滿足充滿挑戰(zhàn)的時間要求,阿爾斯通的研發(fā)團隊尋求一種具有操作確定性的通信協(xié)議。最終,我們選擇了EtherCAT協(xié)議。它運行可靠,速度快,完全符合我們的要求! Dirk Kordtomeikel, Beckhoff風(fēng)電行業(yè)經(jīng)理強調(diào)了EtherCAT系統(tǒng)除了其速度之外的成本優(yōu)勢:“現(xiàn)在,風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備大部分都基于光纜。這些光纜都與EtherCAT兼容,允許我們在安裝過程中利用現(xiàn)有的電纜網(wǎng)絡(luò),不會產(chǎn)生額外費用。此外,基于EtherCAT的風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)滿足電纜冗余的要求。反過來,與其它總線系統(tǒng)的連接還可以提高整個系統(tǒng)的開放性和靈活性。運營商能夠以比其它實時以太網(wǎng)協(xié)議更低的成本獲得這些好處。 EtherCAT能夠跨越長距離 一個BeckhoffEK1100 EtherCAT耦合器鏈接控制站中的 I/O 層。種類齊全的EtherCAT端子模塊可處理風(fēng)場自動運行中出現(xiàn)的所有信號形式。另外一個 EK1100 耦合器與各個 EK1521 EtherCAT光纖拓展端子模塊通訊。與帶光纖接口的 EK1501 EtherCAT耦合器配套,它們在各個風(fēng)力發(fā)電機組間建立了靈活、可擴展的光纖網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜允許兩個站點之間的距離為 100 米,兩個光纖裝置之間的距離可以更長:使用多模玻璃光纖連接可達 2 公里,而使用單模玻璃光纖連接甚至可達 20 公里。 硬件和軟件組件協(xié)同工作 除了對高速數(shù)據(jù)通訊的需求之外,硬件和軟件的操作可靠性也是絕對重要的,特別是對于處在惡劣環(huán)境條件下的風(fēng)力發(fā)電機組來說,例如劇烈的振動和 -60℃...+55℃ 的工作溫度。與Beckhoff的緊密合作對于VicencCasadevall來說是一個重要因素:“由于是Beckhoff發(fā)明了EtherCAT,對我們來說很清楚的一點就是,可以從Beckhoff購買最好的硬件和軟件解決方案,以實現(xiàn)與這個現(xiàn)場總線系統(tǒng)最佳匹配。不僅如此,Beckhoff在自動化技術(shù)林領(lǐng)域,特別是在風(fēng)電行業(yè),有著悠久的歷史,在阿爾斯通也享有很好的聲譽! 更多信息,請見http://www.beckhoff.com.cn/cn/applicat/default.htm 歡迎關(guān)注倍福官方微信
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