UPS在潮间带海上风机的创新应用

       传统的风机一般安装在空旷地区，我国北方地区由于广阔的地理结构，导致目前大多数风力发电都集中在内蒙古、青海、新疆、河北张家口等地区，由此带来的是高原机型的产生。为了进一步利用更多的地理环境，众多的风机生产厂家纷纷推出了低风速机型来拓展市场。而海上风机的发展则是大家所关注的下一点。我国第一台海上风机组成功安装已经有5年时间，但是在推广速度上却遇到各种各样的问题，比如风机的运输，风机的远程监控以及如何维护则一直都是各大厂家一直探索的课题。

       为了提高风机的可靠性，无论是主控柜、变流柜、还是变桨柜，各大厂家都安装了直流UPS为24V DC的控制器后备供电。一旦电网发生故障，那么直流UPS会切换到电池模式持续给控制器供电。而风场工作人员则通过UPS的干结点（4~20mA ）报警得知UPS的使用状态，以及是否有报警产生。一旦有报警产生，现场人员必须尽快赶到指定风机位置，查明故障现象，并适时排除故障，甚至更换电池来保证风机正常工作。

       在海上应用中，由于我国海上风电的优势资源与欧洲不同，尽管潮间带的资源局限于长江口以北各省，包括江苏，上海和山东沿海地区，但平均风速在6~7米每秒，再加上这些地区靠近电力负荷中心，与中深海相比较而言，在潮间带建设风电场的成本和难度较低。尽管潮间带距离陆地较近，但是维护成本还是远高于陆地风场。（如图一所示）

 图一 ：潮间带风机

       那么在潮间带海上风机，我们现有的UPS是否需要改进以适应更高可靠性的要求呢？答案是肯定的。

       首先，我们发现， UPS的设置必须要在现场通过UPS面板的旋钮进行设置才能改变UPS的功能，而海上风机一般都需要坐船到风机附近，一旦需要大面积调整，则花费的人力物力则相当巨大。

       其次，现有的UPS报警都是集中在干结点报警，而UPS何时进行报警，电池的寿命还有多长时间，是否需要立刻前往现场进行更换电池，还是说可以定期在寿命到达前统一安排维修计划，这些我们都无从而知。

       总所周知，菲尼克斯电气在国内外风电领域有广泛的应用，我们的UPS有的已经安全运行长达10年以上，但同时我们也很关注海上应用的新问题和新需求。为此，在2011年我们推出了全新系列的智能型不间断电源 QUINT UPS-IQ（如图二所示），该UPS围绕电池的监控提出了3大管理技术。

图二 ：QUINT UPS-IQ

第一、 SOC（State of Charge）

       UPS将实时显示UPS的实时充电情况，如充电电量达到100%；可缓冲时间为2小时。这样您可以及时了解现场的最新工况是否能够满足正常工作。

第二、 SOH(State of Health)

       UPS将告知您的电池具体寿命时间，精确到年月，如1年3个月，这样现场维护人员可以统一设置寿命报警点，比如设置寿命还有3个月报警，那么现场人员可以根据风场报警的电池数量，在相对数量集中的情况下安排维护计划，不仅降低了维修的紧迫性，同时也提高了维修效率。

第三、 SOF(State of Function)

     UPS能及时反馈电池的实际性能表现，尤其是当电池在现场使用了1年以上，由于环境温度，充放电次数的影响，对电池的性能会产生一定程度的影响，因为一旦显示的电池性能低于原始设计的最低要求，那么在遇到市电故障时控制器将无法及时采集数据，尽早更换电池，从而避免造成重大影响。

       关于报警方式，传统的干结点报警无法实现对以上3种参数的准确传递，那么坐在中控室的值班人员如何能够读取到相关信息呢？

       我们提供4种主要的通讯方式来实现信息的传递。

       第一种：USB通讯，这种方法最好的好处在于可以通过UPS面板转接口直接连接工控机或者电脑，通过免费的UPS-CONF监控软件可以轻松快速的读取并设置UPS功能参数，如后备时间，最大充电电压，最大充电电流等。适合于对现场维护要求比较高且需要经常优化参数配置的客户。（如图三所示）

图三： USB 通讯的报警方式

       第二种：Modbus协议通讯，该方式通过开放UPS状态以及报警的地址，让客户可以集成到主控软件当中，这样可以快捷的采集到所需要的报警信号。

       第三种：以太网通讯（如图四所示）通过转接模块用以太网的方式组成环网，相比较Modbus而言，传递数据的速度和容量更大，也更加符合高级控制系统的要求。

图四： 以太网通讯的报警方式

       第四种，PLC直接通讯（如图五所示）目前该方案使用与菲尼克斯电气提供的PLC系列产品，通过模块化结构将UPS与PLC配合使用，相得益彰。

图五： PLC直接通讯的报警方式

       综上所述，满足各种通讯要求的UPS模块今后将在潮间带的风机应用中得到越来越多的关注。同时，提供铅酸电池，锂离子电池，超级电容等满足-40~+60度恶劣应用环境多达700种UPS方案，为您的系统提高灵活性和可靠性。