孙东旭，郑 皓，唐江丰

（固安华电天仁控制设备有限公司，河北廊坊 065500）

0 引言

根据我国风电行业自主发展的特点，各大整机厂家设计了不同特性的风电机组。风电机组性能差异大，大量风电机组未经性能检测就并网运行，风电机组实际运行与设计功率特性存在较大差异，年发电量达不到预期目标[1]。随着近几年信息技术如云计算、大数据、移动互联网等的快速发展，基于数据分析的风电机组发电量提升在风场运行中的作用逐渐显现，这对老旧风场升级改造和智能运维具有重要意义。

TR-1.5G系列低压变桨控制系统是华电天仁制设备有限公司针对国内1.5 MW双馈异步风力发电机组研发设计的早期产品。当时设备未做信息化相关功能，但留有数据接口。作为风电机组的主要部件，目前有必要对其进行数据采集接口功能改造。

1 TR-1.5G系列变桨控制系统

变桨控制系统是一个闭环反馈控制系统，一般根据风速与输出功率作为控制量来给出变桨距角指令[2]。

TR-1.5G系列变桨控制系统由3个功能和结构相同的轴柜组成（图1）。自动模式下工作时，PLC接受风机主控通过现场总线下达的位置指令，经过位置环运算输出速度指令，通过变桨控制系统内部通信传给AC2变频器，变频器完成速度环与电流环运算驱动电机带动桨叶，位置编码器反馈桨叶位置至PLC和风机主控。

2 改造方案

2.1 现有条件

图1 TR-1.5系列变桨控制系统

TR-1.5G系列变桨控制系统为早期机型，具备以下改造条件。

（1）变桨柜中的24 VDC电源有充足的设计裕量，可满足一定功率的供电需要。

（2）每个轴柜配置的PLC控制器为倍福CX9000系列，该PLC是一款紧凑型以太网控制器，可运行Windows CE操作系统。目前预留2个以太网RJ45接口，支持高速以太网和Ether－CAT总线，PLC可通过此接口以OPC（Object Linking and Embedding，对象连接与嵌入；OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）协议对外提供数据接口。

（3）轮毂内，变桨轴箱的安装支架上预留了小型设备的安装孔位。

根据变桨控制系统的功能、结构特点以及实际的功能需求，在保证风电机组和变桨控制系统运行安全的情况下进行改造方案设计。

2.2 改造方案

图2 改造后变桨控制系统

为最大程度不改变原变桨轴箱的元器件的安装布局，新增加1个功能箱来作为以太网数据通信的接口，功能箱内安装1个以太网防浪涌模块、1个多功能通信管理器和1个以太网交换机：24 VDC电源从B轴中取用；以太网信号从滑环接入，经以太网络防浪涌模块后接入多功能通信管理模块（CP6100R），该模块通过建立VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）的方式与复杂的外部网络隔离，防止网络风险；最后经以太网交换机分别接入3个变桨柜的PLC控制器（图2）。

3 结语

通过对华电天仁早期TR-1.5G系列低压变桨控制系统结构和现有条件进行分析，提出改造方案，设计出一款数据接口功能盒装置。该方案以OPC协议的方式接入到风场的以太网系统，为风电机组变桨控制系统的信息化提供了安全通道。