倍福基于PC的控制技术在智能电网中的应用

在基于PC的控制技术基础上,Beckhoff现在已经可以提供一个针对能源和过程数据采集的通用解决方案,并能够使用合适的软件功能块满足未来人们对智能电网市场的需要。

现在,全球对能源发展的看法发生了一个巨大的改变—在地球上的每个角落,人们都在思考未来能源供应情况以及如何实现能源的可持续性发展。特别是仍旧要大力推动可再生能源的发展。因此,由于电力的本地生产量不断提升,日益需要有一个智能电网—SmartGrid—来确保高效、可靠的电力供应。在基于PC的控制技术基础上,Beckhoff现在已经可以提供一个针对能源和过程数据采集的通用解决方案,并能够使用合适的软件功能块满足未来人们对智能电网市场的需要。

智能电网指的是对发电机、电网中的电气设备、蓄能器以及用电设备的联网和控制。这里,最重要的一点是对每台设备之间的通讯进行标准化。由于目前仍然有很多标准,因此,一个开放、灵活的控制平台就具有决定性的意义。Beckhoff的紧凑型嵌入式控制器和TwinCAT自动化软件可为此提供一个最佳的解决方案。Beckhoff基于PC的控制器已在很多将构成未来智能电网的应用中得到大量应用,例如,楼宇控制、风力发电机组控制、热电厂、水力发电厂以及电网变电站。

Beckhoff控制器已经为智能电网应用做好准备,因为它们安装了TwinCAT系统

测量功能集成在I/O系统中

I/O总线端子模块可通过插接方式直接连接Beckhoff紧凑型嵌入式控制器,从而有效减少了电气柜内的空间占用。总线端子模块可提供用于工业环境中用到的所有数字量和模拟量信号类型。它们也可以集成测量功能,这些功能对智能电网来说变得越来越重要。例如,Beckhoff的电力测量端子模块可用于测量三相系统中的电流、电压、有功功率、无功功率和视在功率的有效值。电力测量端子模块以10kHz的采样率记录原始的电流和电压数据,并将记录的数据提供给控制PC以进行进一步处理。此外,还有很多可用于测量温度、电阻、压力、振动等的模拟量输入端子模块。测量技术可通过高速和高确定性的现场总线系统集成:EtherCAT。除此之外,EtherCAT提供高精度时间戳和系统内的时钟同步机制,并能够与外部时钟参数(如GPS或IEEE1588)同步。因此,时钟同步也可在智能电网上得到广泛运用。

通过TwinCAT自动化软件实现开放式通讯

一旦总线端子模块通过EtherCAT采集到数字量和模拟量信号,就会将这些信号传输给主控PC。在这里,数据由TwinCAT控制软件接收,以进一步处理和分析这些数据。可提供各种软件库执行这一功能。例如,可以计算电网中非线性负载得出的谐波。TwinCAT不仅能够处理数据,还可以通过各种接口与外界通讯。TwinCAT支持IEC60870-5-101、102、103和104远程控制协议,以及在目前智能电网标准化进程中大量用到的 IEC61850标准。此外,还支持BACnet/IP、ModbusRTU/TCP和M-bus通信协议。在通讯方面,安全是一件非常敏感的事情;在此,OPC-UA可以提供一个安全性非常高的通讯协议。由于TwinCAT具有极好的可升级性和可扩展性,凡是采用Beckhoff控制器的设备(不管是现在还是将来)均可以自动集成到智能电网中。

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