阅读说明：本技术 一种风力发电组及其控制系统 (Wind power generation set and control system thereof ) 是由 刘亚林 韩花丽 张朝远 雷春宇 谭术平 王灿 邓川林 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风力发电组的控制系统,包括：设置在控制柜中的控制器；通过通信总线与控制器通信连接的多个分布式IO模块,每个分布式IO模块通过电缆线与相应的工作设备连接,用于实现控制器与相应的工作设备之间的通信；并且,任意一个分布式IO模块均设置在相应的工作设备所处于的工作现场。应用本发明所提供的方案,有利于节约电缆成本,也提高了系统可靠性。本发明还提供了一种风力发电组,具有相应技术效果。(The invention discloses a control system of a wind power generation set, which comprises: the controller is arranged in the control cabinet; the distributed IO modules are in communication connection with the controller through a communication bus, and each distributed IO module is connected with corresponding working equipment through a cable for realizing communication between the controller and the corresponding working equipment; and any one distributed IO module is arranged on the working site where the corresponding working equipment is located. The scheme provided by the invention is beneficial to saving the cable cost and improving the system reliability. The invention also provides a wind power generation set which has corresponding technical effects.)

一种风力发电组及其控制系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电组及其控制系统。

背景技术

风力发电机组的控制系统是每台风机的控制核心，控制系统架构的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少及设备的安全。控制系统的处理系统单元通常由控制器+I/O站组成，控制器构成实时多任务操作系统，所有的控制逻辑、控制策略、控制算法全部由控制器完成。I/O站则进行IO信号的采集、输出，还可以与其它系统进行通讯。

现有的风电机组控制系统多采用塔基控制单元和机舱控制单元组成，可参阅图1所示，控制器放置在塔基和机舱中，I/O站点也是布置在塔基、机舱控制柜中。此外，部分风电机组也会采用控制器和IO站点集中布置于机舱控制柜的方式。

风力发电机组的整体结构较为复杂，涉及到与控制系统具有IO连接或需要控制系统对其进行IO数据采集的设备众多，例如图1中示出的发电机、齿轮箱、液压系统、冷却系统、环境监测系统等。并且需要说明的是，每一个系统包含有众多的IO点，即图1中每一根标识的电缆通常由多根电缆组成。因此，大量的信号电缆需要连接至控制系统IO，所需的电缆数量众多，长度较长，使得成本较高，并且在实际应用中故障率较高，降低了系统可靠性。

综上所述，如何有效地节约电缆成本，提高系统可靠性，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电组及其控制系统，以有效地节约电缆成本，提高系统可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种风力发电组的控制系统，包括：

设置在控制柜中的控制器；

通过通信总线与所述控制器通信连接的多个分布式IO模块，每个所述分布式IO模块通过电缆线与相应的工作设备连接，用于实现所述控制器与相应的工作设备之间的通信；并且，任意一个所述分布式IO模块均设置在相应的工作设备所处于的工作现场。

优选的，任意一个所述分布式IO模块均设置在相应的工作设备的接线盒中或者预设在工作现场的IO采集箱中。

优选的，所述控制器包括设置在机舱控制柜中的第一控制器和设置在塔基控制柜中的第二控制器；

所述通过通信总线与所述控制器通信连接的多个分布式IO模块，包括：

通过通信总线仅与所述第一控制器通信连接的第一类分布式IO模块；

通过通信总线仅与所述第二控制器通信连接的第二类分布式IO模块；

通过通信总线与所述第一控制器和所述第二控制器均通信连接的第三类分布式IO模块。

优选的，所述第一类分布式IO模块至少包括：发电机分布式IO模块，齿轮箱分布式IO模块，液压站分布式IO模块，冷却系统分布式IO模块，润滑分布式IO模块，气象站分布式IO模块；

所述第二类分布式IO模块至少包括：变压器分布式IO模块，环网柜分布式IO模块，除湿通风设备分布式IO模块；

所述第三类分布式IO模块至少包括：环境监测设备分布式IO模块。

优选的，所述第一控制器和所述第二控制器均为PLC控制器。

优选的，所述第一控制器和所述第二控制器之间通过光纤进行通信连接。

一种风力发电组，其特征在于，包括上述任一项所述的风力发电组的控制系统。

应用本发明实施例所提供的技术方案，各个分布式IO模块并不设置在控制柜中，具体的，任意一个分布式IO模块均设置在相应的工作设备所处于的工作现场，每个分布式IO模块通过通信总线与控制器通信连接，可以实现控制器与相应的工作设备之间的通信，使得本申请的方案无需利用大量的电缆从工作设备所处于的工作现场连接至控制柜，而是通过较少的通信总线来实现本申请的目的。因此，本申请的方案有利于节约电缆成本，也提高了系统可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统方案中的风力发电组的控制系统的结构示意图；

图2为本发明中一种风力发电组的控制系统的结构示意图；

图3为本发明一种

具体实施方式

中的风力发电组的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种风力发电组的控制系统，有利于节约电缆成本，也提高了系统可靠性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图2，图2为本发明中一种风力发电组的控制系统的结构示意图，该风力发电组的控制系统可以包括：

设置在控制柜中的控制器10。

控制器10可以采用计算机，微控制器，PLC等类型，负责实现风机运行过程中的各种控制功能。

通过通信总线与控制器10通信连接的多个分布式IO模块20，每个分布式IO模块20通过电缆线与相应的工作设备连接，用于实现控制器10与相应的工作设备之间的通信；并且，任意一个分布式IO模块20均设置在相应的工作设备所处于的工作现场。图2中仅示出了3个工作设备，在实际应用中，通常会具有更多数量的工作设备，并且，不同的工作设备的部件的构成不同，分布式IO模块20可以通过电缆线与相应的工作设备中的每一个需要进行IO通信的部件连接，例如图2的实施方式中，分布式IO模块20通过电缆线与两个部件或者三个部件连接。

控制器10内部可以设置多个总线通信单元，从而通过通信总线与每一个连接的分布式IO模块20进行通信，而每一个分布式IO模块20则通过电缆线连接到了相应的工作设备，因此实现了相应的工作设备与控制器10之间的通信。通信总线所采用的通信协议可以根据实际需要进行设置。

通过各个分布式IO模块20，控制器10可以实现信号的采集以及传输。此外还需要说明的是，在实际应用中，对于任意一个分布式IO模块20，该分布式IO模块20还可以与其他系统进行通讯连接。

本申请的方案中，任意一个分布式IO模块20均设置在相应的工作设备所处于的工作现场，使得所需的电缆长度较短，不会出现如传统方案中大量的电缆均连接到控制柜的情况，而是通过少量的通信总线连接至控制器10，即降低了连接到控制器10的接线数量，使得布线也更加容易，此外，也有利于降低故障率，并且通信总线对干扰也具有较强的抵抗能力，有利于提高信号质量。

对于任意一个分布式IO模块20而言，该分布式IO模块20设置在相应的工作设备附近，具体的位置可以根据需要进行设定。在本发明的一种具体实施方式中，任意一个分布式IO模块20均设置在相应的工作设备的接线盒中或者预设在工作现场的IO采集箱中。

该种实施方式中，考虑到部分类型的工作设备较大，且具有较大的接线盒，可以用于放置分布式IO模块20。而部分类型的工作设备的接线盒较小或者不具有接线盒，因此本申请设置了IO采集箱用以放置分布式IO模块20。可以理解的是，IO采集箱可以放置在相关传感器较为集中的地方。

可参阅图3，在本发明的一种具体实施方式中，考虑到通常的风力发电机组均设置有机舱控制柜和塔基控制柜，因此本申请的控制器10可以包括设置在机舱控制柜中的第一控制器11和设置在塔基控制柜中的第二控制器12，分别负责不同的功能。相较于采用单一的控制器10的方案，对控制器10的性能要求较高，而采用机舱控制柜中的第一控制器11和塔基控制柜中的第二控制器12的方案，有利于降低实现成本。

相应的，通过通信总线与控制器10通信连接的多个分布式IO模块20，可以包括：

通过通信总线仅与第一控制器11通信连接的第一类分布式IO模块20；

通过通信总线仅与第二控制器12通信连接的第二类分布式IO模块20；

通过通信总线与第一控制器11和第二控制器12均通信连接的第三类分布式IO模块20。

第一类分布式IO模块20，第二类分布式IO模块20以及第三类分布式IO模块20的具体构成可以根据实际情况进行设定和调整，例如在图3的一种具体实施方式中，考虑到机舱控制柜通常可以采集机舱内振动开关、油位、压差、磨损等开关量信号；采集并处理风轮转速、发电机转速、风速风向、温度、振动等模拟量信号，因此，第一类分布式IO模块20可以至少包括：发电机分布式IO模块20，齿轮箱分布式IO模块20，液压站分布式IO模块20，冷却系统分布式IO模块20，润滑分布式IO模块20，气象站分布式IO模块20。

考虑到塔基控制柜主要用于完成数据采集及I/O信号处理，逻辑功能判定，与中央监控系统通信，传递信息；对变压器、环网柜、环境温度等作监控。因此，第二类分布式IO模块20可以至少包括：变压器分布式IO模块20，环网柜分布式IO模块20，除湿通风设备分布式IO模块20；

第三类分布式IO模块20至少包括：环境监测设备分布式IO模块20。

该种实施方式中的分布式IO模块20的设置，有利于实现对风力发电组的各个工作设备的全面控制与通信。

第一控制器11和第二控制器12的具体类型也可以根据需要进行设定和调整，例如考虑到PLC控制器可靠性高，抗干扰能力强，适用性强，容易改造，因此在具体实施时，第一控制器11和第二控制器12可以均为PLC控制器。

第一控制器11和第二控制器12之间需要通信连接，通常可以通过光纤进行通信连接，保证二者间具有较高的通信速率。

应用本发明实施例所提供的技术方案，各个分布式IO模块20并不设置在控制柜中，具体的，任意一个分布式IO模块20均设置在相应的工作设备所处于的工作现场，每个分布式IO模块20通过通信总线与控制器10通信连接，可以实现控制器10与相应的工作设备之间的通信，使得本申请的方案无需利用大量的电缆从工作设备所处于的工作现场连接至控制柜，而是通过较少的通信总线来实现本申请的目的。因此，本申请的方案有利于节约电缆成本，也提高了系统可靠性。

相应于上面的风力发电组的控制系统的实施例，本发明实施例还提供了一种风力发电组，可以包括上述任一实施例中的的风力发电组的控制系统，可与上文相互对应参照，此处不再重复说明。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。