風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

1、風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究張建周姚志強(qiáng)王漢林(南瑞集團(tuán)南京中德保護(hù)控制系統(tǒng)有限公司,江蘇省南京市,210003摘要:結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)和實(shí)際要求,提出了箱變監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。詳細(xì)的分析了雙光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)、基于CPLD智能通道切換技術(shù)、基于嵌入式Linux技術(shù)的通訊裝置以及基于紅外控制技術(shù)的LCU裝置。緊密的結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn),滿足箱變監(jiān)控的實(shí)際需求。關(guān)鍵詞:風(fēng)電場(chǎng)、雙光纖環(huán)網(wǎng)、CPLD、嵌入式Linux、紅外0.引言隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,人類(lèi)對(duì)能源的需求明顯增加,而現(xiàn)在可利用的傳統(tǒng)能源日漸匱乏。為了實(shí)現(xiàn)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,世界各國(guó)都開(kāi)始開(kāi)發(fā)新能源

2、和可再生能源。風(fēng)力就是一種可再生的自然能源。風(fēng)能的利用早就被人們所關(guān)注,自上個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái),愈來(lái)愈多的國(guó)家和地區(qū)對(duì)風(fēng)力的利用和研發(fā)投入了大量的人力和物力,尤其是歐洲已成為風(fēng)力發(fā)電發(fā)展最快,裝機(jī)最多的地區(qū)。我國(guó)也在很早的時(shí)候就對(duì)風(fēng)力的利用進(jìn)行前期的研究,并取得了階段性成果。研究表明我國(guó)實(shí)際可供開(kāi)發(fā)的陸地風(fēng)能資源總儲(chǔ)量高達(dá)2.53億kW,分布在10多個(gè)省、市、自治區(qū)。同時(shí)我國(guó)還具有較長(zhǎng)的海岸線,海上及灘涂的風(fēng)能利用已逐漸成為風(fēng)力發(fā)電的主要來(lái)源。風(fēng)力發(fā)電具有無(wú)污染、投資靈活、運(yùn)行成本低、較少占用價(jià)值土地等特點(diǎn)。并綜合資源、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等因素,風(fēng)力發(fā)電是解決我國(guó)能源緊缺的重要戰(zhàn)略選擇。近十年來(lái)

3、,我國(guó)在風(fēng)電等新能源開(kāi)發(fā)和利用上發(fā)展迅速。到2007年底,我國(guó)并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到600萬(wàn)kW,據(jù)權(quán)威部門(mén)預(yù)測(cè)2008年年底我國(guó)的風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)電的總裝機(jī)容量可望達(dá)到1000萬(wàn)kW。而且每年都會(huì)以較高的增長(zhǎng)速度擴(kuò)大裝機(jī)容量。兩年后,我國(guó)的風(fēng)電的總裝機(jī)容量就可達(dá)到1500萬(wàn)kW,占全國(guó)發(fā)電總量的比例大幅升高,地域遍布我國(guó)大部分沿海地區(qū)和內(nèi)蒙及西北等陸地。根據(jù)國(guó)家的中長(zhǎng)期規(guī)劃,到2020年,我國(guó)風(fēng)力發(fā)電規(guī)模將達(dá)到3000萬(wàn)kW。屆時(shí)我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電將成為第三大電源。風(fēng)電場(chǎng)一般地處人跡稀少,環(huán)境復(fù)雜的山坡、戈壁、島嶼、灘涂、近海等地,人為巡視和監(jiān)控及維護(hù)相對(duì)困難,況且風(fēng)機(jī)制造廠家也很難全面了解該系

4、統(tǒng)的全部功能,所以單獨(dú)采用一個(gè)現(xiàn)地控制單元來(lái)監(jiān)控箱式變,同時(shí)需要單獨(dú)組成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)滿足箱變監(jiān)控的要求。1.箱變監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō),其建設(shè)是分階段實(shí)施的,而且風(fēng)機(jī)的分布比較分散,一般來(lái)說(shuō),距離中控室最近的有幾十米或幾百米,最遠(yuǎn)的可達(dá)幾十公里。并且每個(gè)風(fēng)機(jī)之間的距離也有500米到1000米。基于風(fēng)電場(chǎng)這樣的具體情況,箱式變監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就要考慮實(shí)際情況選擇最經(jīng)濟(jì)、最適合的光纖環(huán)網(wǎng)的通信方式來(lái)實(shí)施。根據(jù)風(fēng)機(jī)和箱式變的具體位置,一般將15-20個(gè)箱式變的LCU(或LPCU組成一個(gè)自愈合環(huán)的光纖網(wǎng),再將每個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)和箱式變監(jiān)控系統(tǒng)的主控級(jí)設(shè)備再組成一個(gè)主干光纖環(huán)網(wǎng),從而構(gòu)成完整的

5、箱式變監(jiān)控系統(tǒng)。即使當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),也不會(huì)影響環(huán)網(wǎng)上的設(shè)備正常運(yùn)行,環(huán)網(wǎng)可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速恢復(fù),并能夠自動(dòng)識(shí)別故障點(diǎn)。箱變監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。 圖1 箱變監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)Fig.1 Network Frame of Box Transformer System由箱式變監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖可以看出,箱式變監(jiān)控系統(tǒng)除了LCU(NSC651現(xiàn)地控制單元組成的光纖環(huán)網(wǎng)外,還包括當(dāng)?shù)睾笈_(tái)計(jì)算機(jī)、音響報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、時(shí)鐘同步和打印機(jī)等主控級(jí)設(shè)備。箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速、準(zhǔn)確有效地完成對(duì)各箱式變電站被控對(duì)象的安全監(jiān)控。主控制級(jí)具有數(shù)據(jù)采集與處理、實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視、記

6、錄、報(bào)表、運(yùn)行參數(shù)計(jì)算、通信控制、系統(tǒng)診斷、軟件開(kāi)發(fā)和畫(huà)面生成、系統(tǒng)擴(kuò)充(包括硬件、軟件、運(yùn)行管理和操作指導(dǎo)等功能。2.箱變監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.0 雙光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō),其建設(shè)是分階段實(shí)施的,而且風(fēng)機(jī)的分布比較分散,一般來(lái)說(shuō),距離中控室最近的有幾十米或幾百米,最遠(yuǎn)的可達(dá)幾十公里。并且每個(gè)風(fēng)機(jī)之間的距離也有500米到1000米。基于風(fēng)電場(chǎng)這樣的具體情況,箱式變監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就要考慮實(shí)際情況選擇最經(jīng)濟(jì)、最適合的光纖環(huán)網(wǎng)的通信方式來(lái)實(shí)施。根據(jù)風(fēng)機(jī)和箱式變的具體位置,一般將15-20個(gè)箱式變的LCU(或LPCU組成一個(gè)自愈合環(huán)的光纖網(wǎng),再將每個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)和箱式變監(jiān)控系統(tǒng)的主控級(jí)設(shè)備再組

7、成一個(gè)主干光纖環(huán)網(wǎng),從而構(gòu)成完整的箱式變監(jiān)控系統(tǒng)。即使當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),也不會(huì)影響環(huán)網(wǎng)上的設(shè)備正常運(yùn)行,環(huán)網(wǎng)可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速恢復(fù),并能夠自動(dòng)識(shí)別故障點(diǎn)。箱式變監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)箱式變內(nèi)部設(shè)備的模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行采集和控制,并上傳到當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控后臺(tái)和升壓站的自動(dòng)化系統(tǒng)中。也就是將箱式變的現(xiàn)地控制單元LCU(有的是帶保護(hù)功能的現(xiàn)地保護(hù)控制單元LPCU通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)組成多個(gè)子網(wǎng)絡(luò),再通過(guò)光纖將各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)和當(dāng)?shù)刂骺貙釉O(shè)備組成主干環(huán)網(wǎng),并與升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)通信。在過(guò)去的工程實(shí)際中,也有少數(shù)不單獨(dú)配置箱式變當(dāng)?shù)乜刂茊卧?而是將箱式變的控制功能納入風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中,但是這種功能合并的方式由于箱式變

8、和風(fēng)機(jī)的制造商為不同的廠家,實(shí)施起來(lái)比較麻煩,也帶來(lái)了職能劃分不清晰的弊端。事實(shí)上,風(fēng)電場(chǎng)一般地處人跡稀少,環(huán)境復(fù)雜的山坡、戈壁、島嶼、灘涂、近海等地,人為巡視和監(jiān)控及維護(hù)相對(duì)困難,況且風(fēng)機(jī)制造廠家也很難全面了解該系統(tǒng)的全部功能,所以單獨(dú)采用一個(gè)現(xiàn)地控制單元來(lái)監(jiān)控箱式變,同時(shí)單獨(dú)組成一個(gè)系統(tǒng)的方式是必要的。由箱式變監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖可以看出,箱式變監(jiān)控系統(tǒng)除了重點(diǎn)解決LCU (NSC651現(xiàn)地控制單元組成的光纖環(huán)網(wǎng)外,還包括當(dāng)?shù)睾笈_(tái)計(jì)算機(jī)、音響報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、時(shí)鐘同步和打印機(jī)等主控級(jí)設(shè)備。整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)如見(jiàn)圖2。雙光纖以太環(huán)網(wǎng) 圖2 雙光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖由圖中可以看出,每個(gè)LCU配置有

9、2對(duì)光纖接口,可分為A、B網(wǎng),中間通過(guò)光纖通道控制器連接,任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí),可自動(dòng)切換到另外一個(gè)通道,實(shí)現(xiàn)了雙通道的主備運(yùn)行。并且光纖環(huán)網(wǎng)中,非同一裝置的A網(wǎng)和B網(wǎng)都出現(xiàn)故障時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)依然可以正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)通過(guò)每個(gè)LCU和前置裝置的CPLD控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障識(shí)別和數(shù)據(jù)通道智能切換。在LCU和前置裝置組成的光纖環(huán)網(wǎng)中,可輕松構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)。2.1 基于CPLD智能通道切換技術(shù)利用CPLD數(shù)字控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖通道切換控制。CPLD(Complex Programmable Logic Device是新一代的數(shù)字邏輯器件,具有速度快、集成度高、可靠性強(qiáng)、用戶可重復(fù)編程或動(dòng)態(tài)重

10、構(gòu)其邏輯功能等特點(diǎn)。利用CPLD芯片和數(shù)字控制技術(shù)設(shè)計(jì)的控制電路,可將光纖通道切換速度提高到毫秒級(jí),并且工作穩(wěn)定,不受溫度的影響,有利于系統(tǒng)通訊準(zhǔn)確率的提高。采用兩塊光纖通訊模塊,通過(guò)CPLD可編程技術(shù)對(duì)光纖數(shù)據(jù)進(jìn)行切換和控制。當(dāng)通訊正常時(shí),CPU接收到數(shù)據(jù)后,通過(guò)程序控制,分別將接受到的數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)光纖發(fā)射口發(fā)送到下一個(gè)光纖接收單元,同樣,下一個(gè)光纖接收單元會(huì)把數(shù)據(jù)再分別轉(zhuǎn)發(fā)出去。從而實(shí)現(xiàn)了,只要任何一個(gè)通道中有數(shù)據(jù)發(fā)送,另外一個(gè)通道中必然會(huì)收到同樣的數(shù)據(jù),再通過(guò)CPU程序的控制和篩選,分時(shí)復(fù)用,保證兩個(gè)通道間的數(shù)據(jù)傳送同步進(jìn)行,只是其中一個(gè)通道處于熱備用狀態(tài),當(dāng)檢測(cè)到任何一個(gè)通道發(fā)生數(shù)據(jù)中

11、斷時(shí),CPLD立即切換通道,保證了數(shù)據(jù)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。同樣,在通訊前置終端的通訊控制板上也有CPLD控制芯片,CPU發(fā)送的詢問(wèn)數(shù)據(jù)通過(guò)硬件電路將該數(shù)據(jù)分別發(fā)送到兩個(gè)光纖發(fā)射口。當(dāng)其中任何一根光纖通道中斷時(shí),另一條通道中也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。保證整個(gè)系統(tǒng)的通訊可靠性。具體詳細(xì)流程可參考圖3、4、5所示。 圖3正常光纖環(huán)網(wǎng)圖圖4 單根光纖故障圖5 兩根光纖故障(1當(dāng)光纖雙環(huán)通信正常時(shí)(如圖3所示,各節(jié)點(diǎn)右端光發(fā)送器LEDR傳送左端光接收器PINL 的數(shù)據(jù),信號(hào)順時(shí)針傳送;同理LEDL傳送PINR的數(shù)據(jù),信號(hào)逆時(shí)針傳送,即發(fā)送器選擇對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。(2當(dāng)單根光纖故障時(shí)(如圖4所示,下游C節(jié)點(diǎn)接口電路

12、實(shí)現(xiàn)環(huán)回,由于左側(cè)光接收器PINL無(wú)信號(hào),右端光發(fā)送器LEDR選擇同側(cè)光接收器PINR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。(3當(dāng)任意節(jié)點(diǎn)間兩根光纖故障時(shí)(如圖5所以,如BC節(jié)點(diǎn)間光纖被切斷時(shí),則B、C兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與光纖切斷點(diǎn)相連執(zhí)行環(huán)回功能。此時(shí),從A到C的信號(hào)AC則先經(jīng)順時(shí)針環(huán)到B,再經(jīng)逆時(shí)針環(huán)過(guò)A、D后到達(dá)C。而信號(hào)CA則仍經(jīng)順時(shí)針環(huán)傳輸。這種自愈功能保證在故障情況下仍能維持環(huán)的連續(xù)性。故障排除后,倒換開(kāi)關(guān)自動(dòng)返回原來(lái)位置。(4實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)CPLD控制器數(shù)據(jù)選擇接收。其原則為:對(duì)于各節(jié)點(diǎn)接收的順、逆時(shí)針數(shù)據(jù),選擇PINL、PINR中先到達(dá)的數(shù)據(jù)接收。(5實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)選擇發(fā)送。其原則為:當(dāng)總線空閑時(shí),選擇本節(jié)點(diǎn)CPLD控制器

13、發(fā)送端TX發(fā)送數(shù)據(jù),可消除環(huán)形光纖CPLD總線網(wǎng)絡(luò)的自激現(xiàn)象,保證環(huán)網(wǎng)不被堵塞;當(dāng)本節(jié)點(diǎn)CPLD控制器為接收節(jié)點(diǎn)時(shí),選擇對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送;當(dāng)本節(jié)點(diǎn)CPLD控制器為接收節(jié)點(diǎn)時(shí),且對(duì)側(cè)光纖通道故障,則選擇同側(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送。(6判別各通道幀起始和幀結(jié)束,鑒別總線是否空閑,網(wǎng)絡(luò)是否故障。如判斷到左測(cè)光接收器PINL有數(shù)據(jù)幀正在傳送時(shí),產(chǎn)生左側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志flag_l和網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)標(biāo)志sync_l。這樣,通過(guò)以上所述的控制策略實(shí)現(xiàn)了基于CPLD 雙光纖環(huán)網(wǎng)的自愈功能。2.2基于嵌入式Linux技術(shù)的通訊裝置目前,電力系統(tǒng)裝置中使用較多的是WindowXPE,WinCE操作系統(tǒng)甚至簡(jiǎn)單的順序流程控制。隨著計(jì)算機(jī)技

14、術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,電力系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)更新各種前端技術(shù),在電力系統(tǒng)裝置中使用Linux系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)。Linux系統(tǒng)源代碼開(kāi)放,可定制,安全性高,運(yùn)行穩(wěn)定。作為精簡(jiǎn)版Linux,嵌入式Linux繼承了Linux的所有優(yōu)點(diǎn),而且體積小,速度快;相對(duì)WindowXPE 系統(tǒng),嵌入式Linux體系結(jié)構(gòu)更優(yōu),適合長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,無(wú)需擔(dān)心死機(jī);相對(duì)WinCE,嵌入式Linux占用內(nèi)存小,價(jià)格低廉,功能強(qiáng)大并可完全按用戶需求定制。嵌入式Linux系統(tǒng)可同時(shí)處理多個(gè)任務(wù),且在一定程度上能保證實(shí)時(shí)性;如需高度實(shí)時(shí)性,可將內(nèi)核實(shí)時(shí)化。一個(gè)進(jìn)程的死鎖不會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的死鎖。本系統(tǒng)軟件由多個(gè)模塊組成,各模塊作為獨(dú)立進(jìn)程或者驅(qū)

15、動(dòng)程序運(yùn)行于嵌入式Linux系統(tǒng)之上,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的底層數(shù)據(jù)采集與輸入輸出功能,核心進(jìn)程匯集輸入輸出數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制策略以及圖形顯示。進(jìn)程之間通過(guò)消息隊(duì)列或共享內(nèi)存通訊。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Real-time OS是相對(duì)于分時(shí)操作系統(tǒng)(Time-Sharing OS的一個(gè)概念。在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)資源會(huì)被平均的分配給系統(tǒng)內(nèi)所有的工作。在分時(shí)系統(tǒng)中,各項(xiàng)任務(wù)需要花多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成,這一點(diǎn)并不重要;而在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之中,最關(guān)注的是每個(gè)任務(wù)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以完成。簡(jiǎn)單地說(shuō),實(shí)時(shí)和分時(shí)操作系統(tǒng)最大的不同在于“時(shí)限(deadline”這個(gè)概念。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中,系統(tǒng)必須在特定的時(shí)間內(nèi)完成指定的應(yīng)用,具有

16、較強(qiáng)的“剛性”,而分時(shí)操作系統(tǒng)則注重將系統(tǒng)的資源平均地分配給各個(gè)應(yīng)用程序,不太在意應(yīng)用的進(jìn)度如何,什么時(shí)間能夠完成。不過(guò)即使是實(shí)時(shí)系統(tǒng),其“剛性”和“柔性”的程度也有所不同,就好像是系統(tǒng)的“硬度”有所不同,因而有了“硬實(shí)時(shí)(real-time”和“軟實(shí)時(shí)(softreal-time”。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)由一個(gè)剛性的,不可改變的時(shí)間限制,它不允許任何超出時(shí)限的錯(cuò)誤,超時(shí)錯(cuò)誤會(huì)帶來(lái)?yè)p害甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失敗、或者導(dǎo)致系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)它的預(yù)期目標(biāo)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)的時(shí)限是一個(gè)柔性靈活的,它可以容忍偶然的超時(shí)錯(cuò)誤。失敗造成的后果并不嚴(yán)重,例如在網(wǎng)絡(luò)中僅僅是輕微地降低了系統(tǒng)的吞吐量。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛,幾乎在每個(gè)行業(yè)的垂直

17、市場(chǎng)都有大量的應(yīng)用系統(tǒng)必須采用硬實(shí)時(shí)才能達(dá)到。例如高吞吐量以及高密度數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)也會(huì)需要實(shí)時(shí)性非常高的操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn);在航空與國(guó)防應(yīng)用中的指令控制、導(dǎo)航、安全、武器控制等,還有飛機(jī)駕駛模擬系統(tǒng)等應(yīng)用,都需要將復(fù)雜的計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示和機(jī)電控制系統(tǒng)有條不紊地協(xié)調(diào)起來(lái);工業(yè)生產(chǎn)流水線,特別在化工、電力、交通等行業(yè),都有很多精度要求極高的機(jī)電控制系統(tǒng)。所以這些應(yīng)用,毫無(wú)疑問(wèn)都必須建立在硬實(shí)時(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上。因此,基于以上幾點(diǎn)原因,在風(fēng)電場(chǎng)箱變控制系統(tǒng)中,選用經(jīng)濟(jì)適用,高效可靠的嵌入式Linux技術(shù)的前置終端是首選。采用嵌入式Linux技術(shù)的數(shù)據(jù)處理及通信裝置,具有常規(guī)RTU的功能,全面支持開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

18、和通信接口,滿足各種電壓等級(jí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通信要求。智能性、開(kāi)放性、可編程性。適合用于發(fā)電廠和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置、保護(hù)管理機(jī)、智能設(shè)備接口裝置等。它具有兩個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)串行接口,可以方便的實(shí)現(xiàn)與LCU的環(huán)形數(shù)據(jù)通訊,滿足風(fēng)電箱變?cè)O(shè)備多,分布廣等特點(diǎn);它還具有兩個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)接口,多個(gè)通訊管理機(jī)組成光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),可以方便的與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,從而在監(jiān)控中心對(duì)風(fēng)電場(chǎng)所有箱變的監(jiān)控。采用LINUX嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)和高效率的C編程語(yǔ)言。具備強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)和通信規(guī)約開(kāi)發(fā)機(jī)制,匯集豐富的工程經(jīng)驗(yàn),并能提供滿足用戶需要的通信協(xié)議以及通信驅(qū)動(dòng)方式。2.3基于紅外控制技術(shù)

19、的LCU裝置鑒于風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期處于潮濕、多塵、高低溫等惡劣的環(huán)境中。機(jī)箱一般采用全封閉設(shè)計(jì)。 液晶的壽命在這種環(huán)境下會(huì)極大的降低。因此，在這種環(huán)境下可采用無(wú)線遙控技術(shù)，面板使 用紅外遙控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體硬件電路如圖 6 所示。 圖 6 紅外發(fā)射電路 據(jù)圖 6 所示，發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) IR TXD 端口后，由 38KHz 的 FRQ OUT 方波進(jìn)行調(diào)制后發(fā) 送出去。在裝置上有相應(yīng)的接收端接收紅外數(shù)據(jù)。如圖 7 所示： 圖 7 紅外接收電路 圖 7 中，IR RXD 接收數(shù)據(jù)后發(fā)送到 MCU 的串口，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。選用 IEC103 作為通訊 規(guī)約， 數(shù)據(jù)通過(guò)串口低波特率(提高了發(fā)送距離發(fā)送出來(lái)， 3

20、8KHz 的高頻調(diào)制后經(jīng)過(guò)紅外 由 發(fā)射口發(fā)射。 同樣 DSP 接收到數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)延時(shí)發(fā)送返回?cái)?shù)據(jù)， 延時(shí)的目的是為了防止反射回 來(lái)的紅外波影響通訊的可靠性。 并且通過(guò)程序控制， 在發(fā)送的過(guò)程中， 采用單字節(jié)異步發(fā)送， 發(fā)送過(guò)程中屏蔽接收口，最后還通過(guò)修改發(fā)送電阻大小，增加發(fā)送功率。使得遙控紅外面板 的可靠遙控距離增加到 2 米左右，達(dá)到設(shè)計(jì)和市場(chǎng)的要求。 3. 結(jié)語(yǔ) 基于上述關(guān)鍵技術(shù)的風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)，不僅功能齊全、性能優(yōu)越、工程配置靈活、 使用方便， 而且為了提高裝置運(yùn)行可靠性， 在設(shè)計(jì)中增加了許多結(jié)合電氣物理特征量的綜合 判據(jù)。系統(tǒng)完全適應(yīng)各種風(fēng)電場(chǎng)等環(huán)境惡劣、分布廣泛的電力監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)

21、，某些指標(biāo)已達(dá) 到國(guó)際、國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，因此具有比較理想的使用前景。 參考文獻(xiàn) 1 翁國(guó)慶，陳明軍，王富容變電站本地監(jiān)控嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件. 電力系統(tǒng) 自動(dòng)化, 2004，28（12）:75-77 Weng Guoqing, Chen Mingjun, Wang Furong. Embedded Operating System and Internet Applications for Substations Local Supervisory Control. Automation of Electric Power Systems，2004，28（12）:75-77 作者介紹 張建周（1975- ）男，工程師，主要從事電力控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。E-mail: zjz1616 姚志強(qiáng)（- ）男，工程師，主要從事電力控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。E-mail: 王漢林（1981- ）男，工程師，主要從事電力控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。E-mail: RESEARCH OF KEY TECHNOLOGY ABOUT BOX TRANSFORMER SYSTEM IN WIND FARM Abstract: Ba