研华嵌入式工控机ARK在风力发电的应用

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量约2.53亿千瓦。随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。

风能产业作为一个新兴的有前景的高新技术产业,尤其在当前国家提倡建设节能性社会的历史时期，受到国家的空前重视和倾斜性政策支持，预计的2020年我国风电总装机容量要达到3000万千瓦的目标，为风能产业的发展提供了很大的空间。

在风力发电系统中两个主要部件是风力机和发电机。风力机向着变浆距调节技术、发电机向着变速恒频发电技术，这是风力发电技术发展的趋势，也是当今风力发电的核心技术，研华的无风扇无人职守工控机是风力发电的恶略环境的可靠平台。

该项目为2008年北京绿色奥运项目之一，目的是为奥运会期间提供充足的电源，并使用1500KW直驱永磁风力发电机组。前期阶段使用研华ARK-3380系列工控机，主要用于风力发电的两个核心部件之一的风力机的监控和控制方面。

2008年奥运会是中华民族的一大盛事，而且该项目对使用的性能和稳定性等方面要求都比较高，而且使用环境比较严苛，所以对于所采用的产品必须进行严格的挑选。

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，大量用于电力系统、石油化工、给水系统等领域的数据采集与监视控制。SCADA系统是以计算机为基础基于工业以太网的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。各种采集信号及控制信号通过工业以太网汇总到其中最前端的数据汇总处理机-研华的严苛计算机ARK-3380系列。

ARK-3380系列可以提供4个以太网的接口，在前端可以汇集更多的数据，在网络方面可以采用链路聚合以及LAN Bypass的网络技术，有效地提高了网络的传输效率和传输的可靠性。

◎ 能够提供3个以上的网络接口，有良好的兼容特性，可以通过工业以太网和前端的设备有机的连接。

◎ 主频必须PM 1G以上的，并且能够配合用户的程序稳定的运行。

◎ 至少2个RS-232的接口，一个USB的接口。

◎ 尺寸要求能够嵌入在风机的设备里面，重量轻。

◎ AT供电模式，直流供电，不能干扰其他的设备。

◎ 由于设备要在风塔内无人值守运行，风塔内的环境比较严苛，要求温度-20到60度，抗高灰尘，无风扇设计，24小时不停机稳定运行。

根据该项目要求，向用户提供研华的严苛产品ARK-3380系列和ELO的触屏，并根据用户的特殊要求进行了系统整合。

ARK-3380系列特点：适合无人值守工作站

◎ 由于风扇是在恶略环境下最容易出问题故障点,ARK系列工控机的无风扇特性大大提高了机器的MTTF(平均无故障时间).　　

◎ 传导散热使拥有良好的密封性 ,可以有效的隔绝灰尘\腐蚀性气体对信号传导点的氧化作用而导致的宕机,减少维护费用,适合在电力监控点及DCS应用的高灰尘,温度变化比较大无人职守场合使用.

◎ ARK-3380系列使用的集成多网口all in one方案,不用再通过扩展方式,可以帮用户节省成本.

◎ 外型坚固,体积小,安装 搬运 维护简单.

由于风电场单机容量小，数量多，为了确保各台风力机的安全运行，风电场设置有先进的计算机监控系统，该系统一般由就地监控(LCS)和中央监控(CMCS遥控)两部分组成，就地监控包括如下功能：

(1)运行人员可以从就地控制盘前计算机屏幕上了解到的各台风力机的运行状况，如：该风力机处风速、发电机电压、电流、功率因数、主轴转速、齿轮箱及轴承温度等等。

(2)可以通过控制盘上的键盘，方便地修改风力机的保护定值，如过压保护整定范围，频率保护整定范围，风速极限值的修改等等。

(3)该控制系统能根据自己所检测到的风速、风向情况自动发出自动适应风向(即自动偏航)或停机的控制命令，同时还能进行自我诊断风力机是否存在故障是否需要停机。该系统还能对电网进行检测，如发现电网电压、频率工作不正常则立即停机，待电网恢复正常后自动起动。

(4)该控制系统具有先进的记录功能，能记录所有发生过的故障或不正常运行状态， 并告诉运行人员发生故障的时间。该系统还能进行产量报告，能记录该风力机的月发电量，及累计发电量和运行小时数。

中央控制系统设在控制室内，通过监视器 我们可以了解到整个风场各台风力机的运行状况。中央控制系统除主机外，还有一套备用设备，可供主机故障时投入，可随时向人们提供所需的报告。

事实证明，ARK-3380系列+ELO的组合使用一年来，稳定可靠，比传统一体化产品有更高的稳定性、可靠性，得到了用户高度肯定，也增强研华持续专注于国内重大基础设施项目建设的信心和热情。