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1、构建风力发电机的移 动测试平台：电压跌 落发生器及测量、处 理、记录通过 PXI 机箱 传送断路器的状态， 并执行用户发出的指 令。如果数据通信中 断或应用失效，系统 将所有开关及断路器 置于安全状 态。- Ana Morales, Energy To Quality S.L.The Challenge:在风电场的风力涡轮 发电机满量程测试 中，对中等电压跌落 发生器（最高 36kV）实现绝对 安全控制，能够在特 定相角闭合断路器， 通过特殊系统来记录 信号并进行数据后处 理。The Solution:带数据采集卡及 HV 数字输入/输 出的 NI PXI/SCXI 混合机箱，配以数字 保护继
2、电器来保障安 全性，通过 LabVIEW友好 的用户界面来实现控 制及信号采集，调用 Matlab 函数 实现后处理。Author (s):Xavier Robe - Energy To Quality S.L.Ana Morales - Energy To Quality S.L.介绍：Energy To Quality (E2Q)公司在现 场测试风力涡轮发电 机方面已有 2 年多 的经验。测试设备被 安装在拖车中，并能 够在中压电网中产生 短路电路。根据电压 分压器的原理，短路 电路实际上由断路器 激励产生。为了提供 友好的用户界面，并 满足用户的最新需 求，最新版的电压跌 落发生器通过
3、NI PXI/SCXI 系统来控制。在中压 及高压等级上，需要 考虑的首要因素是操 作人员的安全性，其 次是设备的安全性。需求：人为地在中压电网中 产生短路电路有一定 风险，首先要考虑的 也是最重要的，就是 之前提到的人员安全 问题。除了设备器件 的尺寸和标准测量保 护之外，控制系统要 求很高的可靠性，能 够防止任何可能造成 人员和设备损害的误 操作。此外，要求友 好的用户界面，能够 近似实时地显示测试 信号。近来，用户提 出了新的控制性能需 求：断路器要能够在 特定相角产生电压跌 落。实际上，风力涡 轮发电机上安装的电 力电子转换器能够在 这一闭合角作相应操 作，系统必须能够控 制（断/通）
4、 4MV 开关及断路 器，同时能够在任一 时刻实现短路、通路 或接地。系统实现：断路器的控制电压为 125Vdc，由整 流器和一组备用电源 提供，并且能够指示 具体状态。电压和电 流的测量由 110Vac 的二 级电压电流变压器完 成。评估各类需求， 实际系统选择了 NI PXI/SCXI 机箱，它具有比标准 PXI 系统更高的 输入电压。由于开关 闸上将消耗很高功 率，为了克服这一问 题，控制断路器数字 输出与可编程数字保 护继电器连接，实现 对中压器件的控制。 PXI 的数字输出 与继电器的数字输入 相连。由于加入了保 护继电器，NI PXI/SCXI 控制系统自身的保护 功能就不需要了，
5、因 此节省下来的计算能 力可用于应对第二个 挑战：超高速相位角 估计。这里通过 LabVIEW 编 程来优化系统性能。 对于需要消耗大量时 间的图形化用户界面 运算，在远程计算机 上实现。远程计算机 在拖车的安全距离之 外，通过 TCP 协 议与 PXI 机箱通 信。PXI 机箱传 送断路器的状态，并 执行用户命令。如果 通信中断或应用程序 崩溃，系统会将所有 开关及断路器置于 安全状态。在新设计中，状态将 显示在用户界面上， 从而相对简化了对电 压跌落器的操作。操 作人能够通过断通键 控制所有开关及断路 器；程序中的互锁功 能可以自动防止误操 作。操作者还可以在 产生电压跌落的过成 中设置不
6、同的参数， 如：持续时间、有功 功率范围、无功功率 范围及相角等。在开 始之后，系统等待状 态定义，决定对断路 器的断通控制。有功 功率、无功功率及相 角都由特定的算法实 时计算得到。为实现 精确地在特定相角闭 合还需要相当高的采 样率（几 kHz）。同一系统同时被用于 在电压跌落测试中记 录信号。系统采用 IEEE COMTRADE 格式保存时间序列。 后处理及报表自动生 成通过于独立的 Matlab 应用 程序接口而完成。测 试后一分钟内就能得 到结果，了解风力涡 轮发电机是否根据传 输网络操作者的要 求，在低电压状态下 运行。结论：移动式电压跌落发生 器的控制系统已经完 成现场测试与实现
7、， 与以往系统相比，它 具有三大显著优势： 图形化友好的用户界 面、逻辑编程避免误 操作、相角控制的新 功能。用户能在一分 钟之内得到测试结 果，了解风力涡轮发 电机是否满足工作要 求。设计的多功能性 使得控制系统能够通 过简单的调整而满足 今后几年内用户可能 提出的性能要求。Author Information:Xavier RobeEnergy To Quality S.L.1/42/43/4LegalThis case study (this case study) was developed by a National Instruments (NI) customer. THIS CASE STUDY IS PROVIDED AS IS WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND AND SUBJECT TO CERTAIN RESTRICTIONS AS MORE SPECIFICALLY SET FORTH IN NI.COMS TERMS OF USE .4/4
