基于CAN总线的风电场电能质量监测与优化

风能是一种可再生的绿色能源,清洁、无污染,取之不尽、用之不竭。利用风能发电是当今世界各国为解决能源紧缺、提高环境质量而采取的一项有效措施。但由于风速、风向存在随机性、间歇性的特点,导致风力发电机组输出功率的电能品质不够好。随着风电场装机容量的不断增加,风电场给电网带来电能质量、系统稳定性等一系列的问题,因而风电场的电能质量分析与改善成为发展风电的一个重要环节。 系统以CAN总线作为风电场监测系统的数据传输载体,对风电场运行过程中的各种电能质量指标进行实时监测,得出风电场运行状态,并给出了指标的计算过程和原理。电能质量指标主要包括:电压有效值、电流有效值、有功与无功功率、电压波动、三相不平衡度、以及闪变等。系统利用工控机高速CPU的运算优势,很好地解决了大量数据运算的时间损耗与监测实时性的矛盾。 论文总结了目前风电场监测系统的应用现状,重点介绍了CAN总线的发展、结构、原理,以及整个风电场监测系统的工作方式以及通讯协议和各个环节;并给出了电能质量的计算方法和软件实现过程。整个监测系统软件使用可视化编程工具Visual Basic来实现,建立了友好的操作界面,具有图标显示、数据打印、数据存储等功能。 风电场电能质量的优化措施,包括了风电场的防雷、有效接地方案、监测系统本身的电磁兼容;将模糊自适应控制应用于风力机的控制当中,有效地优化了发电机的功率输出;通过风电场选址以及将新型电力电子技术应用于优化风电场电能质量输出等。对整个监测系统进行了测试,分析了系统的效果及可靠性,并从系统硬件电路误差以及软件算法两方面进行了误差分析。 最后,对全文作出了总结,同时提出了基于CAN总线的风电场电能质量监测与优化系统的不足之处,指出风电场监测系统今后的发展方向。