德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强:新一代智能风电机组控制平台解决方案——集合状态监控,数据库和实时风场网络的风机控制系统_东方风力发电网
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德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强:新一代智能风电机组控制平台解决方案——集合状态监控,数据库和实时风场网络的风机控制系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-31   来源:东方风力发电网  浏览次数:934
核心提示:2017年10月31日——11月1日,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会和新疆金风科技股份有限公司联合主办,施耐德电气(中国)有限公司协办的2017(第二届)中国风电电气装备技术高峰论坛暨风电分会二届二次会员大会(CWPE2017)在北京丰大国际酒店盛大召开。德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强先生在31日下午的“智慧能源与智能制造专场”发表了演讲。   
   2017年10月31日——11月1日,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会和新疆金风科技股份有限公司联合主办,施耐德电气(中国)有限公司协办的2017(第二届)中国风电电气装备技术高峰论坛暨风电分会二届二次会员大会(CWPE2017)在北京丰大国际酒店盛大召开。德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强先生在31日下午的“智慧能源与智能制造专场”发表了演讲。
  

 
德国倍福自动化有限公司风电技术部经理王宁强先生
 
  王宁强:各位嘉宾大家下午好!我今天分享的题目是新一代智能风电机组控制平台解决方案,这个主要我们是基于跟我们风电客户不断地沟通,然后了解他们的需求之后,得出这么一个想法。
 
  目前我们的风机追求的可能是效率提高,或者是单机的控制为主,另外数据多采用文件记录的方式。我们认为在新一代风机控制系统里面我们是有一些新的需求。从效率提升来提升发电量,这个空间我们认为不是特别多了,从可靠性这方面可能会更容易得到一些提升。另外从现在的风机控制普遍从风机的单机控制到风场级的控制转换。现在的数据处理基于LOT、大数据文件记录的方式从文件记录方式变化物联网大数据的记录方式。
 
  一是对于提升可靠性,我们认为状态监测或者检测技术是非常重要的。对于提升可靠性来说主要是三个方面,排错,就是在系统研发阶段,这些容易出错的问题解决掉,防止在实际设备中发生。另外就是容错,当系统发生问题的时候一定要停机吗?还是说根据设备实际运行状态来决定在当前条件下是否还可以继续运行?另外就是发生故障以后我们的维护方面,借助于更好的检测和诊断技术我们可以定位,或者说我们可以在他发生问题之前进行一个预维护。
 
  倍福在这块基于刚才讲的理念我们推出了一个新系列产品,叫做ELM,这是一个专门做测量的系列,它的安装和现有的产品完全兼容,但它可以实现更高的时间同步,包括更快的速度以及它更好的可靠性。另外在软件方面我们做了一个滤波器,这个滤波器可以通过图形化编辑滤波器。
 
  可以看到除了传感器之外倍福提供了整个完整的数据采集的链条,可以接入不同型号的传感器到高精度测量模块,然后测量组件,再到前端的软件,包括云端的软件,它是一个完整的链条。
 
  这个地方也要提到实际上现在检测对于风机控制越来越重要,我们要有很多额外的测量,有的可能是在运行中我要对风机当前的状态进行评估,往往这个测量,是由一些专业的测量工程师来做,但是这些人自动化编程水平不行,所以我们推出了一个TcFlexMeter工具,易于使用,无需编程经验,使用独立的应用程序进行系统配置。
 
  另外一个就是状态监测,状态监测这一块像我们传动链这些监测现在大家都已经很普及了,我们的方案就是说目前大部分状态监测是独立式的,状态监测只是把一些处理过的信息发给主控系统,我们的概念是状态监测和主控系统可以结合到一块去,这样可以做到数据共享,包括状态监测判断也可以从风机运行数据里面获得更多的一些信息,得出更准确的判断。
 
  还有一些优势就是比如它的系统通讯的载荷,或者说通讯的复杂性会降低,通道它都是联合配置,另外可以得到原始的数据,降低监测成本。
 
  在这方面倍福是一个比较开放的公司,我们在这方面一般和一些专业的做状态监测的公司合作,在传动链状态监测方面我们有合作伙伴,他有完整的状态监测的解决方案,它的硬件基于倍福的硬件平台,很容易对风机控制系统里面形成状态监测系统,也可以实现全风场或者是全球范围内的所有风机的统一监测。
 
  现在大家对叶片的监测也比较关注了,这一块我们也是有一个合作伙伴,它可以基于风机叶片里面的加速传感器的信息,检测整个风机的结构健康状态,是否有开裂、平衡或者结冰等等。它也是一种集成式的方案,比如你在轮毂里面或者叶片里面,所有的功能也可以集成到控制器里面去,这是它的叶片解决方案,它只是需要增加几个AO模块,然后所有的软件也是在控制器内部可以实现。
 
  这是它做得结冰检测,可以看到它的结冰不是说结冰或者没结冰这么简单,可以从结冰状态下分析结冰到什么程度,是不是影响机器,这是一个连续的过程。可以明显的降低停机时间。
 
  上一位嘉宾提到对于大规模的风电并网是有压力的,这里就是说我们风机也要参与调频和调压,这个地方我们必须要用场地控制来实施,而不是通过SCADA这种系统,这是倍福的框架图,还提供了风场网络的接口,我们可以实现实时通讯。在这个实时网络下我们的风场通讯时间是小于1毫秒的,后面会有一个案例。数据的同步时间是小于1微秒的,基本上可以理解就是同步的,同时动作。
 
  这是在苏格兰,它整个风场网络是采用EtherCAT网络,响应周期小于200毫秒,通讯周期是5毫秒,没有做到EtherCAT这么快,来实现整个风场的调频和调压。
 
  第三个部分就是物联网和大数据,现在咱们说智能风机或者智慧风能,这里面少不了一个概念就是人工智能,人工智能这个概念起源比较早,其实这个发展和大数据以及物联网等等技术是密不可分的。
 
  我们在这一块推出了一个产品的家族loT,这个就是为你的控制系统连向云建立了一个通道,它支持的标准通讯协议就是MQTT,AMQP、OPC UA,它的特点就是可以将信息推送到可穿戴设备。都是通过云端或者中间的数据来实现的,你的网络结构会变得比较简单,而且比较容易实现网络的防护,整个它的通讯的开销更低。
 
  这里面有几个产品,一个是loT Communication,这是一个功能块,可以直接和云发生通许。中间是数据代理,不管是谁的控制器,只要装了这个软件之后,他可以通过一些方式从你现有的应用上获取数据,再发上去。下面这两个就是移动端的应用。
 
  另外对于硬件产品也有一款叫EK9160,这个模块它类似于传统的耦合器,这地方就是说可以把IO数据发布到云上去,也是通过MQTT标准有效通讯协议。
 
  数据采集上来之后该需要有一个分析的过程,这个产品叫做Analytics,它完成了分析的功能。这里面包括了几个部分,一是数据记录,通过在你的程序里面做一些设置,他就可以把这个数据记录到云端,当然这个云也可以是你的公有云,也可以是你的私有云。第二个模块就是公布这个数据,把数据存储到云上。第三个模块就是它是一个工具箱或是一个工具包,包括了很多东西,这些东西可以让你实现云的解决方案。第四个就是PLC库实现云的分析。
 
  这是整个的框架,可以看到上面是云,包括我们现在可以支持的有微软云,亚马逊的云还有SAP的云,另外还有自己的云。下面就是我们的控制器,包括耦合器。在云端我们可以做数据的存储也可以做数据的分析。
 
  最后一个讲一下Tcwing,这是一个软件框架,刚才讲的这些包括监测功能,状态检测功能,包括网络控制,大数据或者云的通讯,它都集成了,对客户使用当中我们不用担心这些新的数据我们能不能消化,在这个上面我们已经兼容了,就是采集的这些数,要么采在本地数据库,要么是风场数据库,要么上到云,已经打通了。在TcCOM里面我们也有第三方厂方他的一些方面也可以以TcCOM的形式放在我们的软件框架下执行。
 
  这个软件框架实际上是一个样例的模板程序,基本上它能完成一个风机软件的70%。对数据库这块实际上他是基于SQL,Server的,你的数存在SQL Server的。这些数据可以做一些数据的挖掘,这也是一个例子,就是我们通过数据的挖掘来实现可利用率的统计,在程序里面实现起来确实比较麻烦,但是用数据库比较简单。刚刚这些强大的功能需要这些强大的工具进行支撑的,基于这样强大的处理核心我们也不用担心这么多功能集成到风机控制里面会不会有问题,它提供了最够强的动力。这就是我的演讲,谢谢大家!


(文章内容来自现场速记整理,未经本人审核)

 
 

 
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