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　　風能作為一種豐富清潔的綠色能源，是近期內最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源。大中型風力發(fā)電機組聯網發(fā)電是當前世界范圍內風能利用的主要形式。我國風能資源居世界前列，但我國風能開發(fā)利用水平遠落后于國際先進水平，風電機組的自主生產能力較差�！熬盼濉逼陂g，中國科學院電工研究所對600/125kW定槳距失速型雙繞組風力發(fā)電機組的電氣控制技術進行了科技攻關，機組的電氣控制系統(tǒng)是基于西門子S7―300的可編程控制器（PLC）控制。目前攻關任務已經圓滿完成，研制的電氣控制系統(tǒng)已隨整機在新疆達坂城風電場投人運行，狀況良好。其中電量參數采集是電氣控制系統(tǒng)的重要組成部分。在風電機組電控系統(tǒng)中，PLC需要隨時采集電網的三相電壓、電流、功率因數、頻率、功率以及發(fā)電量等參數并及時跟蹤電網參數的變化情況，以保證風力發(fā)電機組能夠正常安全可靠運行。另外，電量參數也是電控系統(tǒng)數據統(tǒng)計的重要依據。

　　2風力發(fā)電機組電量采集系統(tǒng)的設計2.1通信模塊的選取如果選用分立元件組成的信號接口電路來處理電壓、電流等電量參數，則不僅降低了系統(tǒng)工作的可靠性和抗干擾性，而且占用了PLC的許多I/O資源�？紤]到風力發(fā)電機組的電控系統(tǒng)工作于惡劣的自然環(huán)境和強電磁干擾中，對控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性提出了很高的要求，為此我們選用了西南自動化研究所的WBZ隔離型多參數電量采集模塊和西門子S7300系列PLC的具有通信功能的―30 CP340模塊。WBZ模塊具有數據通信功能，它可以按照設定的通信協議將各電網參數傳送給CP340，然后CP340通過模塊背部的總線將數據傳送給PLC的數據存儲區(qū)。

　　2.2WBZ電置采集模塊通信協議的設計WBZ型電量采集模塊功能強大，測量精度高，抗干擾性強，可以進行三相有功電度（E）、三相無功電度（只）、三相有功功率（P）、三相無功功率（Q）、功率因數（C）、頻率（/）、三相電壓（t/a、L/b、和三相電流（a、4、共計12個電網參數的測量，其測量的精度等級與范圍分別為系統(tǒng)響應時間小于300ms. CP340模塊集成有三種異步串行通信標準接用適于半雙工通信方式的RS485通信接口。CP340模塊針對不同的通信接口預置了三種串行通信接口的驅動協議：PRINTER協議、ASC協議和3964（R）協議。其中PRINTER協議只用于單向數據通信，3964（R）協議只用于半雙工通信，ASC協議是一種通信體之間可用于點對點聯接的數據傳輸協議，它適用于RS232C、RS422/485以及20mA電流環(huán)三種異步串行通信接口，可用于半雙工通信的全雙工通信。而3964（R）協議不適用于RS485串行通信接口；當選用RS422/485串行通信接口時，ASC協議既適用于二線制接法的RS485通信接口，又適用于四線制接法的RS422通信接口。因此這里選用ASC協議，兩條數據線間電平設為R（A）：0V，R（B）：5V. CP340模塊在RS485通信接口與ASC協議下，有三種判斷所接收數據幀是否結束的工作方式：①字節(jié)延遲時間截止。②收到結束碼截止。③收到固定數目的字節(jié)截止。字節(jié)延遲時間截止，是指CP340在接收數據時，當數據幀最后一個字節(jié)到達后，延遲時間期滿時表示該幀數據接收結束。利用這種方式時，需要定義字節(jié)延遲時間。收到結束碼截止就是在接收數據時，若收到一個定義的結束碼，則停止接收數據，此時需要定義結束碼，而且要和從站發(fā)出的結束碼一致。若發(fā)送的數據幀中出現與結束碼一樣的數據，則此數據需拆開發(fā)送。

　　第三種方式是指收到一定數目的數據字節(jié)后停止接收。當從站發(fā)出的響應幀字節(jié)數目固定不變時，適合采用這種方式。這里選用第二種工作方式。

　　2.4電最采集系統(tǒng)的實現根據設定的通信協議，CP340模塊（主站）首先向電量采集模塊（從站）發(fā)出命令幀，電量采集模塊接收到命令幀后作出響應，發(fā)出響應幀，每個響應幀的長度為30bit.這個響應幀包含我們所要的電網參數，其輸出數據的先后順序設定如下：三相有功電度（E）、三相無功電度（R）、三相有功功率（P）、三相無功功率（Q）、功率因數（C）、頻率（/）、三相電壓7a、Ub、U和三相電流（18、4、主站收到響應幀的每個字節(jié)后產生一次中斷，并在中斷程序中判斷該字節(jié)是否是定義的數據幀結束碼，是則說明該幀數據接收完畢，不是則繼續(xù)接收。主站在接收完每個數據幀后設置中斷程序，在中斷程序中接著向從站發(fā)送命令幀。

　　由于電量采集模塊檢測的電量多為實時數據，如果由于某種原因發(fā)生通信錯誤，比如掉幀、亂碼等，此時忽略該幀；如果電量采集模塊檢測的電量為不可丟失的重要參量，比如電度（增量），必須確保數據的可靠傳輸，以免引起累計誤差。

　　對于上述第一種情形，無需上位機確認；對于第二種情形，先將當前傳送數據幀的幀號反饋回電量采集模塊，此后等待上位機的確認信息。如果電量采集模塊未收到確認命令，當上位機再次發(fā)出讀數據命令時，電量采集模塊重傳舊數據；如果電量采集模塊收到確認命令，則將舊數據清除。當上位機再次發(fā)出讀數據命令時，電量采集模塊傳送新數據。

　　風電機組的電量采集系統(tǒng)結構如圖所示。CP340模塊進行通信時，主要使用兩個數據通信模塊來實現。發(fā)送數據采用P-SEND，接收數據采用P-RCV.其中發(fā)送命令幀程序如下：CP340的地址大型風力發(fā)電機組的電量采集系統(tǒng)接收響應幀程序如下：：=13//指明接收的數據要存放的數據塊DBfrNO：=0//指明數據存放數據塊中的起始地址NDR：=M64.0ERROR：=M64.1LEN：=MW72STATUS：=MW70電網。S數據通信結果的處理段，用于存放接收到的響應幀信息。但采集到的數據并不能直接使用，需要經過數據格式的處理。三相有功功率、無功功率的單位為標稱值的萬分數，因此需要先轉化為浮點數，再除以10000，得到單位為kW的浮點數據；功率因數的單位為標稱值的萬分數，需要先將數據轉化為浮點數，再除以10000；頻率可精確到0.01Hz，先將數據轉化為浮點數，再除以100，得到單位為Hz的浮點數據；三相電壓的單位為標稱值的萬分數，因此轉化為浮點數后，除以10000，得到單位為V的浮點數據；三相電流轉化為浮點數后，根據所選電流互感器的系數，經過簡單處理后得到單位為A的浮點數據。

　　3結束語該電量采集系統(tǒng)作為風電機組電控系統(tǒng)的一部分已在現場投入運行，并取得了滿意的效果。一年多的運行狀況表明，該系統(tǒng)運行可靠，抗干擾性強，電控系統(tǒng)能夠準確快速地跟蹤到電網各參數的變化，并及時作出反應，從而保證了風電機組電控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。

　　（上接第22頁）3陳德桂。國外智能化電動機保護繼電器與控制器。低壓6林詩莊，蔡澤祥。大型電動機故障診斷于保護理論綜述。廣東電力，2001（6）7王易�，F場總線技術的特點和應用。通信電源技術，