可實現(xiàn)快速響應(yīng)及同步數(shù)據(jù)采集的風(fēng)電場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

  作者：劉懿 王寧強(qiáng)， 
  德國倍福自動化有限公司 北京 100044

  摘要：
  風(fēng)電場的集群控制是保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行、實現(xiàn)風(fēng)場總功率的優(yōu)化以及提高風(fēng)電場整體電能質(zhì)量的有效手段。Beckhoff的EtherCAT實時風(fēng)場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)通信的高速響應(yīng)方面設(shè)立了新標(biāo)準(zhǔn)�；�于EtherCAT的風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)可以測量風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電流和電壓的瞬時值，并且采樣速率可達(dá)到10KHz。如果風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)出現(xiàn)電壓跌落，系統(tǒng)能夠在最短的時間內(nèi)監(jiān)測電壓跌落數(shù)據(jù)，并且在1ms之內(nèi)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組給定值。通過 EtherCAT分布式時鐘，所有測量值以及控制給定值的同步時間誤差＜1μs。另外，通過EtherCAT風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)可以得到整個風(fēng)場中所有風(fēng)機(jī)的同步測量數(shù)據(jù)，具有同步特性的風(fēng)場大數(shù)據(jù)的采集為整個風(fēng)電場的能量控制、監(jiān)控與預(yù)警和風(fēng)機(jī)功率提升等提供更有力的支撐。
  關(guān)鍵詞：風(fēng)電場控制；同步大數(shù)據(jù)采集；EtherCAT；
  中圖分類號：TM614；TP392；TP393.04
  引言
  隨著近年來風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的不斷提升，風(fēng)力發(fā)電占所在電網(wǎng)的比例也隨之持續(xù)增加。眾所周知，風(fēng)能具有高度的隨機(jī)波動性與間歇性，所以大規(guī)模的風(fēng)電接入會對電力供需平衡、電力系統(tǒng)的安全以及電能質(zhì)量帶來諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。2011年初發(fā)生在甘肅酒泉等地的多起脫網(wǎng)事故也說明了制定風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)范的緊迫性。因此,國家電網(wǎng)提出了風(fēng)電場接入電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定，由此產(chǎn)生了電網(wǎng)友好型風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場的概念：①風(fēng)機(jī)具有有功、無功調(diào)節(jié)和低電壓穿越能力，確保電網(wǎng)發(fā)生波動時風(fēng)機(jī)不解列；②集中優(yōu)化配置有功功率和無功功率控制系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制。
  基于以上要求，不少整機(jī)制造商提出了智能風(fēng)電場的概念，通過風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)能夠遠(yuǎn)程集中監(jiān)控風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場的運(yùn)行，并能實時的對功率進(jìn)行控制，從而充分發(fā)揮風(fēng)機(jī)自身的潛力為電網(wǎng)提供有力的支持。滿足上述要求就需要高性能的風(fēng)場級控制器、相應(yīng)的電力測量設(shè)備和快速的現(xiàn)場總線。
  1風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀
  1.1    1.1 國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于風(fēng)電場的要求
  《GB/T 19963-2011風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)》[1]中明確了風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的測試內(nèi)容：①風(fēng)電場有功/無功控制能力測試。②風(fēng)電場電能質(zhì)量測試，包含閃變和諧波。③風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力測試；風(fēng)電場低電壓穿越能力驗證。④風(fēng)電機(jī)組電壓、頻率適應(yīng)性測試；風(fēng)電場電壓、頻率適應(yīng)性測試驗證。
  《GB/T 19963-2011風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)》中要求最高的是風(fēng)機(jī)的低電壓穿越能力和風(fēng)電場的低壓電壓穿越能力和動態(tài)無功支撐能力。這些的要求都需要風(fēng)場級的控制系統(tǒng)的響應(yīng)時間在ms級別。這是對整個風(fēng)場級別的控制，而不是單個風(fēng)機(jī)的控制。a) 風(fēng)機(jī)的低電壓穿越能力（LVRT）
  風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%標(biāo)稱電壓時，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms。風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90%時，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。電力系統(tǒng)發(fā)生不同類型故障時，若風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)考核電壓全部在圖1中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)，分店機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)運(yùn)行；否則，允許風(fēng)電機(jī)組切出。

   
  圖1 風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越要求

  b) 風(fēng)場的動態(tài)無功支撐能力
  總裝機(jī)容量在百萬千瓦級規(guī)模及以上的風(fēng)電群，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障引起電壓跌落時，每個風(fēng)電場在低電壓穿越過程中應(yīng)具有以下動態(tài)無功支撐能力：當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓處于標(biāo)稱電壓的20%~90%區(qū)間內(nèi)時，風(fēng)電場應(yīng)能夠通過注入無功電流支撐電壓恢復(fù)，所需的無功電流取決于電壓跌落的深度且必須取決于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的要求；子并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落出現(xiàn)的時刻起，動態(tài)無功電流控制的響應(yīng)時間不大于75ms，持續(xù)時間應(yīng)不小于550ms。
  1.2 現(xiàn)有風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)存在的問題 
  現(xiàn)有風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)存在的不足主要有兩個：①控制周期慢；②無法協(xié)調(diào)整個風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)機(jī)達(dá)到風(fēng)場級別LVRT功能。
  現(xiàn)有的風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)是基于以太網(wǎng)的解決方案，通訊采用以太網(wǎng)光纖，風(fēng)機(jī)處使用普通以太網(wǎng)交換機(jī)，風(fēng)場集控系統(tǒng)與各個風(fēng)機(jī)之間采用TCP/IP等非實時的通訊協(xié)議。由于交換機(jī)的延時和以太網(wǎng)報文的不確定性，使得整個風(fēng)電場控制網(wǎng)絡(luò)是“秒級”或者更長的時間，通訊速度和通訊的實時性無法保證。
  現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的LVRT檢測和實現(xiàn)都是在風(fēng)機(jī)本身的變流器部分實現(xiàn)，根據(jù)要求新增的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都必須具備低電壓穿越能力。然而，考慮到風(fēng)場規(guī)模的增大，以及每臺風(fēng)機(jī)的不同情況，根據(jù)單個風(fēng)機(jī)監(jiān)測的電壓情況作出的反應(yīng)也許不能產(chǎn)生電網(wǎng)營運(yùn)商預(yù)期的效果。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)之間存在的阻抗，所以它們之間的電壓會有差異。也就是說各個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對公共并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化會做出不同的反應(yīng)。同樣，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組級饋入的無功電流與電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的最終無功電流也是不一致的。即無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)對整個風(fēng)電場整體的低電壓穿越的要求。
  1.3 EtherCAT風(fēng)場控制網(wǎng)絡(luò)解決方案
  永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前使用最多的風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型，與傳統(tǒng)的恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，和功率因數(shù)可在+0.95到-0.95之間調(diào)整，可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)整輸出的有功和無功功率，其無功調(diào)節(jié)能力也廣泛地應(yīng)用于風(fēng)電場的無功調(diào)整。充分發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身的無功支撐能力，并以遠(yuǎn)端并網(wǎng)點(diǎn)母線電壓為控制目標(biāo)，對維持電網(wǎng)的無功功率平衡和電壓穩(wěn)定有著十分重要的意義。來自德國弗勞恩霍夫風(fēng)能及能源系統(tǒng)技術(shù)研究院的Melanie Hau 和Martin Shan [2]的研究表明，風(fēng)場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的速度以及風(fēng)電機(jī)組自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線的速度對風(fēng)場電壓或無功功率控制可實現(xiàn)的動態(tài)性產(chǎn)生了顯著影響。
而這恰恰就是 EtherCAT 風(fēng)場控制網(wǎng)絡(luò)解決方案的優(yōu)點(diǎn)。迄今為止，風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控都是使用以太網(wǎng)實現(xiàn)的。以太網(wǎng)光纜用于將單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接到主計算機(jī)。因為 EtherCAT 基于以太網(wǎng)，所以其與以太網(wǎng)的物理層完全兼容。當(dāng)使用EtherCAT時，也可應(yīng)用相同的物理層。此外，EtherCAT 還完全實現(xiàn)了線纜冗余。風(fēng)場中的光纜環(huán)網(wǎng)通過風(fēng)場主機(jī)的第二塊網(wǎng)卡形成閉環(huán)。亮點(diǎn)就在于，與目前使用的支持冗余的交換機(jī)相比，使用EtherCAT可以顯著提高傳輸速度并降低成本。
  與目前的其它方案不同，EtherCAT 解決方案可以利用EtherCAT使整個風(fēng)場應(yīng)對低電壓穿越（LVRT）。因此，如果在風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)診斷出有電壓跌落，它可以在1 ms的時間內(nèi)將信號傳輸給整個風(fēng)場的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。且其能夠讓整個風(fēng)場對電網(wǎng)中的電壓跌落做出協(xié)同的反應(yīng)。這樣，解決方案即可實現(xiàn)整個風(fēng)場在電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的確定的行為。
  另外，EtherCAT從站中的分布式時鐘能夠確保整個網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采樣在時間上保持同步。時基誤差小于1μs（微秒），甚至小于100 納秒。有了這些數(shù)據(jù)，電流、電壓和頻率可以得到相應(yīng)控制且電網(wǎng)可以得到最優(yōu)的支持。
  2.倍福極速風(fēng)電場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
  倍福極速風(fēng)電場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案如下圖2所示。
  該方案是基于倍福的工業(yè)PC、電力測量端子模塊、帶光纖接口的EtherCAT耦合器和實時的EtherCAT通訊技術(shù)、超采樣技術(shù)、EtherCAT分布式時鐘技術(shù)。倍福工業(yè)PC上運(yùn)行專用的風(fēng)電場能量管理平臺，具有強(qiáng)大的風(fēng)電場實時電力監(jiān)控功能。該平臺提供與電網(wǎng)調(diào)度接口，集中實時控制風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、功率等等。保證風(fēng)電場與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)運(yùn)行，實現(xiàn)高效的風(fēng)電場運(yùn)行和管理。EtheCAT光電轉(zhuǎn)換耦合器模塊把風(fēng)電場管理平臺與風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)機(jī)連接到一起，組成風(fēng)電場實時電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可在風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)小于 1 ms 的實時控制任務(wù)。專用的電力監(jiān)測端子模塊監(jiān)控風(fēng)場電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)和單臺風(fēng)機(jī)并網(wǎng)側(cè)的電網(wǎng)狀況（電壓、頻率、有功、無功等等）。

   
  圖2 風(fēng)電場實時電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

  2.1 風(fēng)電場實時電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案分為兩部分：
  a) 單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入EtherCAT風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)，如下圖3所示 

 
  圖3單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入EtherCAT風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)

  該方案采用了倍福嵌入式工業(yè) PC CX5020控制器作為風(fēng)機(jī)的主控制器，主控制程序基于TwinCAT軟件，運(yùn)用倍福自主開發(fā)完善、高效、成熟的風(fēng)電專用功能庫，集成先進(jìn)的控制算法，很好的協(xié)調(diào)控制風(fēng)機(jī)各部件和子系統(tǒng)的運(yùn)行。根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)況和風(fēng)電場能量管理平臺的控制指令，控制風(fēng)機(jī)的輸出電壓、頻率和功率等等，保證風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
  風(fēng)機(jī)控制器可以通過 EtherCAT網(wǎng)橋模塊EL6695和擴(kuò)展模塊EK1110 接入風(fēng)電場實時控制網(wǎng)絡(luò)，與能量管理平臺進(jìn)行通訊，滿足對整個風(fēng)電場的實時控制的需要。EK1501作為單臺風(fēng)機(jī)與風(fēng)電場EtherCAT實時網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)。
  EL3413 模塊可直接監(jiān)測單臺風(fēng)機(jī)并網(wǎng)側(cè)的690 V AC電壓、電流、頻率、有功、無功、發(fā)電量，以及21次以內(nèi)的諧波等等。風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)通過采集的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況、相關(guān)的數(shù)據(jù)可通過風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)傳送到風(fēng)電場中控室的能量管理平臺和 SCADA系統(tǒng)。
  b) 風(fēng)電場控制器及公共并網(wǎng)點(diǎn)電力監(jiān)測，如下圖4所示

  圖4 風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電力監(jiān)測

  國標(biāo)中所有要求的參考點(diǎn)只有一個：風(fēng)電場公共并網(wǎng)點(diǎn)，所以對風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的電壓值、電流值的監(jiān)測極其重要。并網(wǎng)點(diǎn)電量值的快速采集，需要高精度、高采樣率的測量設(shè)備，最好能高速的得到并網(wǎng)點(diǎn)電壓和電流的瞬時值。
  具有XFC超采樣技術(shù)的電力測量模塊EL3773對風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控。倍福工業(yè) PC上運(yùn)行的能量管理平臺通過EtherCAT光纖耦合器或光電轉(zhuǎn)換模塊接入到風(fēng)電場實時網(wǎng)絡(luò)，采集風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)處和每臺風(fēng)機(jī)并網(wǎng)側(cè)的電網(wǎng)狀況，通過能量管理平臺軟件統(tǒng)一調(diào)控整個風(fēng)電場的電壓、頻率、有功出力和無功等。
  2.2 通訊架構(gòu)：
  ①風(fēng)場實時網(wǎng)絡(luò)為環(huán)網(wǎng)方式，使用光纖（單模光纖最遠(yuǎn)20km，多模光纖最遠(yuǎn)2km）通過EtherCAT總線和相應(yīng)的耦合器EK1501把風(fēng)場的風(fēng)機(jī)連接成通訊環(huán)網(wǎng)。風(fēng)場中的每臺風(fēng)機(jī)的主控制器CX5020可通過EtherCAT 網(wǎng)橋模塊EL6695實現(xiàn)與能量管理平臺的實時通訊。
  ②EtherCAT采用開放的實時以太網(wǎng)通訊協(xié)議，是一種高速以太網(wǎng)現(xiàn)場總線，由德國倍福自動化有限公司研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，分布于100個節(jié)點(diǎn)的1000個開關(guān)量刷新時間僅為30µs，同時，它還明顯降低了現(xiàn)場總線成本。EtherCAT的特點(diǎn)還包括分布式時鐘，可選線纜冗余和功能性安全協(xié)議(SIL3)。采用XFC（極速控制）技術(shù)后，利用時間戳可獲得小于100 ns的時間分辨率。
  2.3 開放性與兼容性
  EtherCA系統(tǒng)具有很強(qiáng)的開放性，該解決方案也可與第三方供應(yīng)商的控制器一起使用。倍�？商峁┡c常見的場總線系統(tǒng)（例如 PROFIBUS、PROFINET 和 CANopen等）橋接的EtherCAT模塊，包括主站和從站與，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)可以使用這些總線與第三方控制器通訊。
  3.技術(shù)亮點(diǎn)的詳細(xì)介紹
  3.1 EtherCAT網(wǎng)絡(luò)
作為快速、實時的總線系統(tǒng)，EtherCAT 使得倍福的風(fēng)電場實時電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)解決方案變得更加完美。EtherCAT于2014年成為了中國的國家推薦標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 31230-2014 工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線EtherCAT》[3]，它不僅成為了控制現(xiàn)場總線，還成為了測量現(xiàn)場總線。只有這種基于以太網(wǎng)且具有高度確定性的高速現(xiàn)場總線協(xié)議才能實現(xiàn)諸如狀態(tài)監(jiān)測集成的復(fù)雜應(yīng)用。有了全雙工快速以太網(wǎng)和幾微秒的總線周期，EtherCAT 功能原則的有用數(shù)據(jù)傳輸率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 90%。連同后面提到的超采樣功能和 EtherCAT 從站中的直接數(shù)值緩沖，采樣率可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際的總線周期。
  3.2 超高速的功率測量模塊，可達(dá)10,000采樣點(diǎn)/秒
  通過 EtherCAT 還實現(xiàn)了其它新技術(shù)：例如，數(shù)字量輸入模塊EL1262能夠以高達(dá)1百萬采樣點(diǎn)/秒的速度掃描信號。例如，超采樣功能使得頻率高達(dá)100 kHz 的信號測量或輸出成為可能。例如，借助于EtherCAT功率測量端子模塊EL3773，超采樣技術(shù)可用于測量電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電流和電壓。采樣頻率可達(dá)10 KHz。
電網(wǎng)監(jiān)控端子模塊EL3773設(shè)計用于監(jiān)控三相交流電壓系統(tǒng)的狀態(tài)。在 EtherCAT超采樣原理的基礎(chǔ)上，能夠以時間分辨率最高達(dá)100 μs的速度同時測量三相電壓和電流共計六個通道，然后把采集到的電壓、電流的真實傳輸至控制器。EL3773 支持分布式時鐘系統(tǒng)，因此，能夠與其它EtherCAT設(shè)備一起同步進(jìn)行測量。
  3.3 EtherCAT分布式時鐘，確保采集信號的同步性
EtherCAT設(shè)備的分布式時鐘功能的分辨率為1 ns且精確度為10 ns，使得測量值和控制值的同步時間窗口能小于1 μs，甚至小于100 納秒。EtherCAT 拓?fù)渲械乃�有分布式時鐘在進(jìn)行時鐘同步時已計算了傳輸延遲的影響�；�于這項功能，可以確保整個風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采樣在時間上保持同步。使用這項技術(shù)甚至還可以實現(xiàn)風(fēng)場內(nèi)的各風(fēng)機(jī)變流器的 IGBT同步。鑒于此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商和變流器供應(yīng)商都已經(jīng)參與進(jìn)來了。
  3.4 同步大數(shù)據(jù)的采集
  隨著風(fēng)電領(lǐng)域研究的深入，風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)還被賦予了大數(shù)據(jù)采集的期待。風(fēng)場級大數(shù)據(jù)，可用于分析風(fēng)機(jī)尾流影響；優(yōu)化風(fēng)電場扇區(qū)控制，優(yōu)化風(fēng)電場分布式能量管理控制；優(yōu)化風(fēng)機(jī)參數(shù)，提高風(fēng)機(jī)功率；達(dá)到風(fēng)電場全生命周期管理的目的。所有的數(shù)據(jù)，都是“各個風(fēng)機(jī)的同步數(shù)據(jù)”，否則得到的數(shù)據(jù)對于數(shù)據(jù)分析的意義將會大大的降低。在使用GPS對時功能之后，現(xiàn)有的風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中的各個風(fēng)機(jī)的時鐘同步也是在“幾百毫秒”級別的，其他的測量值，例如風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)的同步性，更加無法保證。EtherCAT設(shè)備的分布式時鐘功能可以確保整個風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采樣在時間上保持同步。
  EtherCAT明顯增加了系統(tǒng)速度：一個包含1,500字節(jié)的EtherCAT報文可由主機(jī)在 77μs的時間內(nèi)完成發(fā)送和再次接收。假設(shè)每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的過程映象區(qū)為50輸入字節(jié)和50輸出字節(jié)，那么具有150臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)場的過程映象區(qū)可以在小于1ms的時間內(nèi)刷新。如果速度要求更快或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量明顯增加，那么可在一臺主機(jī)上實現(xiàn)多個EtherCAT環(huán)網(wǎng)。
  4 結(jié)束語
  風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)控制的重要性越來越突出，海上風(fēng)電場尤其重視這個環(huán)節(jié)。德國對海上風(fēng)電場的要求嚴(yán)格，在海上風(fēng)電場設(shè)計初期，就必須建立風(fēng)電場的仿真模型，對風(fēng)電場的控制網(wǎng)絡(luò)有嚴(yán)格的規(guī)定。全套系統(tǒng)采用倍�？刂萍夹g(shù)的5MW風(fēng)機(jī)已經(jīng)于2009年在德國的第一個海上風(fēng)場“Alpha Ventus”進(jìn)行了測試和試驗。 
  倍福 PC控制技術(shù)理念為集成大量的高于標(biāo)準(zhǔn)控制之外的高級功能預(yù)留了足夠的空間。高性能CPU、高速I/O端子模塊、EtherCAT通信和TwinCAT自動化軟件為實現(xiàn)風(fēng)電場極速控制提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。倍�；�于EtherCAT的風(fēng)電場實時電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)解決方案實現(xiàn)了小于1ms 的反應(yīng)時間，增加了電網(wǎng)兼容性。EtherCAT拓?fù)渲械乃�有分布式時鐘可通過傳輸延遲的測量進(jìn)行同步，使用這項技術(shù)甚至還可以實現(xiàn)風(fēng)場內(nèi)的各風(fēng)機(jī)變流器的IGBT同步。風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組大量的同步數(shù)據(jù)的采集并存入數(shù)據(jù)庫，為整個風(fēng)電場的能量控制、監(jiān)控與預(yù)警和風(fēng)機(jī)功率提升等的研究提供了大數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。 
[1] 《GB/T 19963-2011 風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》 
[2]  Hau, Melanie and Shan, Martin. Windparkregelung zur Netzintegration. 
16th Kassel Symposium Energy Systems Technology, 2011.  [3] 《GB/T 31230-2014 工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線EtherCAT》 
[4] 《NB/T 31003-2011 大型風(fēng)電場并網(wǎng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范》