關(guān)注：
風(fēng)能作為一種豐富清潔的綠色能源，是近期內(nèi)最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源。大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)前世界范圍內(nèi)風(fēng)能利用的主要形式。我國風(fēng)能資源居世界前列，但我國風(fēng)能開發(fā)利用水平遠(yuǎn)落后于國際先進(jìn)水平，風(fēng)電機(jī)組的自主生產(chǎn)能力較差。“九五”期間，中國科學(xué)院電工研究所對600/125kW定槳距失速型雙繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電氣控制技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，機(jī)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(guān)任務(wù)已經(jīng)圓滿完成，研制的電氣控制系統(tǒng)已隨整機(jī)在新疆達(dá)坂城風(fēng)電場投人運(yùn)行，狀況良好。其中電量參數(shù)采集是電氣控制系統(tǒng)的重要組成部分。在風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)中，PLC需要隨時采集電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、功率以及發(fā)電量等參數(shù)并及時跟蹤電網(wǎng)參數(shù)的變化情況，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠正常安全可靠運(yùn)行。另外，電量參數(shù)也是電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計的重要依據(jù)。 2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電量采集系統(tǒng)的設(shè)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(shù)，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。考慮到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電控系統(tǒng)工作于惡劣的自然環(huán)境和強(qiáng)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(shù)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(shù)據(jù)通信功能，它可以按照設(shè)定的通信協(xié)議將各電網(wǎng)參數(shù)傳送給CP340，然后CP340通過模塊背部的總線將數(shù)據(jù)傳送給PLC的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 2.2WBZ電置采集模塊通信協(xié)議的設(shè)計WBZ型電量采集模塊功能強(qiáng)大，測量精度高，抗干擾性強(qiáng)，可以進(jìn)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(shù)（C）、頻率（/）、三相電壓（t/a、L/b、和三相電流（a、4、共計12個電網(wǎng)參數(shù)的測量，其測量的精度等級與范圍分別為系統(tǒng)響應(yīng)時間小于300ms. CP340模塊集成有三種異步串行通信標(biāo)準(zhǔn)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(yù)置了三種串行通信接口的驅(qū)動協(xié)議：PRINTER協(xié)議、ASC協(xié)議和3964（R）協(xié)議。其中PRINTER協(xié)議只用于單向數(shù)據(jù)通信，3964（R）協(xié)議只用于半雙工通信，ASC協(xié)議是一種通信體之間可用于點對點聯(lián)接的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)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(xié)議不適用于RS485串行通信接口；當(dāng)選用RS422/485串行通信接口時，ASC協(xié)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(xié)議，兩條數(shù)據(jù)線間電平設(shè)為R（A）：0V，R（B）：5V. CP340模塊在RS485通信接口與ASC協(xié)議下，有三種判斷所接收數(shù)據(jù)幀是否結(jié)束的工作方式：①字節(jié)延遲時間截止。②收到結(jié)束碼截止。③收到固定數(shù)目的字節(jié)截止。字節(jié)延遲時間截止，是指CP340在接收數(shù)據(jù)時，當(dāng)數(shù)據(jù)幀最后一個字節(jié)到達(dá)后，延遲時間期滿時表示該幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束。利用這種方式時，需要定義字節(jié)延遲時間。收到結(jié)束碼截止就是在接收數(shù)據(jù)時，若收到一個定義的結(jié)束碼，則停止接收數(shù)據(jù)，此時需要定義結(jié)束碼，而且要和從站發(fā)出的結(jié)束碼一致。若發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中出現(xiàn)與結(jié)束碼一樣的數(shù)據(jù)，則此數(shù)據(jù)需拆開發(fā)送。 第三種方式是指收到一定數(shù)目的數(shù)據(jù)字節(jié)后停止接收。當(dāng)從站發(fā)出的響應(yīng)幀字節(jié)數(shù)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(xiàn)根據(jù)設(shè)定的通信協(xié)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(yīng)，發(fā)出響應(yīng)幀，每個響應(yīng)幀的長度為30bit.這個響應(yīng)幀包含我們所要的電網(wǎng)參數(shù)，其輸出數(shù)據(jù)的先后順序設(shè)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(shù)（C）、頻率（/）、三相電壓7a、Ub、U和三相電流（18、4、主站收到響應(yīng)幀的每個字節(jié)后產(chǎn)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(shù)據(jù)幀結(jié)束碼，是則說明該幀數(shù)據(jù)接收完畢，不是則繼續(xù)接收。主站在接收完每個數(shù)據(jù)幀后設(shè)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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(jī)確認(rèn)；對于第二種情形，先將當(dāng)前傳送數(shù)據(jù)幀的幀號反饋回電量采集模塊，此后等待上位機(jī)的確認(rèn)信息。如果電量采集模塊未收到確認(rèn)命令，當(dāng)上位機(jī)再次發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令時，電量采集模塊重傳舊數(shù)據(jù)；如果電量采集模塊收到確認(rèn)命令，則將舊數(shù)據(jù)清除。當(dāng)上位機(jī)再次發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令時，電量采集模塊傳送新數(shù)據(jù)。 風(fēng)電機(jī)組的電量采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。CP340模塊進(jìn)行通信時，主要使用兩個數(shù)據(jù)通信模塊來實現(xiàn)。發(fā)送數(shù)據(jù)采用P-SEND，接收數(shù)據(jù)采用P-RCV.其中發(fā)送命令幀程序如下：CP340的地址大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電量采集系統(tǒng)接收響應(yīng)幀程序如下：：=13//指明接收的數(shù)據(jù)要存放的數(shù)據(jù)塊DBfrNO：=0//指明數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)塊中的起始地址NDR：=M64.0ERROR：=M64.1LEN：=MW72STATUS：=MW70電網(wǎng)。S數(shù)據(jù)通信結(jié)果的處理段，用于存放接收到的響應(yīng)幀信息。但采集到的數(shù)據(jù)并不能直接使用，需要經(jīng)過數(shù)據(jù)格式的處理。三相有功功率、無功功率的單位為標(biāo)稱值的萬分?jǐn)?shù)，因此需要先轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)，再除以10000，得到單位為kW的浮點數(shù)據(jù)；功率因數(shù)的單位為標(biāo)稱值的萬分?jǐn)?shù)，需要先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)，再除以10000；頻率可精確到0.01Hz，先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)，再除以100，得到單位為Hz的浮點數(shù)據(jù)；三相電壓的單位為標(biāo)稱值的萬分?jǐn)?shù)，因此轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)后，除以10000，得到單位為V的浮點數(shù)據(jù)；三相電流轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)后，根據(jù)所選電流互感器的系數(shù)，經(jīng)過簡單處理后得到單位為A的浮點數(shù)據(jù)。 3結(jié)束語該電量采集系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)的一部分已在現(xiàn)場投入運(yùn)行，并取得了滿意的效果。一年多的運(yùn)行狀況表明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，抗干擾性強(qiáng)，電控系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確快速地跟蹤到電網(wǎng)各參數(shù)的變化，并及時作出反應(yīng)，從而保證了風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 （上接第22頁）3陳德桂。國外智能化電動機(jī)保護(hù)繼電器與控制器。低壓6林詩莊，蔡澤祥。大型電動機(jī)故障診斷于保護(hù)理論綜述。廣東電力，2001（6）7王易。現(xiàn)場總線技術(shù)的特點和應(yīng)用。通信電源技術(shù)，
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