风能作为一种丰富清洁的绿色能源，是近期内最有大规模开发利用前景的可再生能源。大中型风力发电机组联网发电是当前世界范围内风能利用的主要形式。我国风能资源居世界前列，但我国风能开发利用水平远落后于国际先进水平，风电机组的自主生产能力较差。“九五”期间，中国科学院电工研究所对600/125kW定桨距失速型双绕组风力发电机组的电气控制技术进行了科技攻关，机组的电气控制系统是基于西门子S7―300的可编程控制器（PLC）控制。目前攻关任务已经圆满完成，研制的电气控制系统已随整机在新疆达坂城风电场投人运行，状况良好。其中电量参数采集是电气控制系统的重要组成部分。在风电机组电控系统中，PLC需要随时采集电网的三相电压、电流、功率因数、频率、功率以及发电量等参数并及时跟踪电网参数的变化情况，以保证风力发电机组能够正常安全可靠运行。另外，电量参数也是电控系统数据统计的重要依据。
2风力发电机组电量采集系统的设计2.1通信模块的选取如果选用分立元件组成的信号接口电路来处理电压、电流等电量参数，则不仅降低了系统工作的可靠性和抗干扰性，而且占用了PLC的许多I/O资源。考虑到风力发电机组的电控系统工作于恶劣的自然环境和强电磁干扰中，对控制系统的可靠性和抗干扰性提出了很高的要求，为此我们选用了西南自动化研究所的WBZ隔离型多参数电量采集模块和西门子S7300系列PLC的具有通信功能的―30 CP340模块。WBZ模块具有数据通信功能，它可以按照设定的通信协议将各电网参数传送给CP340，然后CP340通过模块背部的总线将数据传送给PLC的数据存储区。
2.2WBZ电置采集模块通信协议的设计WBZ型电量采集模块功能强大，测量精度高，抗干扰性强，可以进行三相有功电度（E）、三相无功电度（只）、三相有功功率（P）、三相无功功率（Q）、功率因数（C）、频率（/）、三相电压（t/a、L/b、和三相电流（a、4、共计12个电网参数的测量，其测量的精度等级与范围分别为系统响应时间小于300ms. CP340模块集成有三种异步串行通信标准接用适于半双工通信方式的RS485通信接口。CP340模块针对不同的通信接口预置了三种串行通信接口的驱动协议：PRINTER协议、ASC协议和3964（R）协议。其中PRINTER协议只用于单向数据通信，3964（R）协议只用于半双工通信，ASC协议是一种通信体之间可用于点对点联接的数据传输协议，它适用于RS232C、RS422/485以及20mA电流环三种异步串行通信接口，可用于半双工通信的全双工通信。而3964（R）协议不适用于RS485串行通信接口；当选用RS422/485串行通信接口时，ASC协议既适用于二线制接法的RS485通信接口，又适用于四线制接法的RS422通信接口。因此这里选用ASC协议，两条数据线间电平设为R（A）：0V，R（B）：5V. CP340模块在RS485通信接口与ASC协议下，有三种判断所接收数据帧是否结束的工作方式：①字节延迟时间截止。②收到结束码截止。③收到固定数目的字节截止。字节延迟时间截止，是指CP340在接收数据时，当数据帧最后一个字节到达后，延迟时间期满时表示该帧数据接收结束。利用这种方式时，需要定义字节延迟时间。收到结束码截止就是在接收数据时，若收到一个定义的结束码，则停止接收数据，此时需要定义结束码，而且要和从站发出的结束码一致。若发送的数据帧中出现与结束码一样的数据，则此数据需拆开发送。
第三种方式是指收到一定数目的数据字节后停止接收。当从站发出的响应帧字节数目固定不变时，适合采用这种方式。这里选用第二种工作方式。
2.4电最采集系统的实现根据设定的通信协议，CP340模块（主站）首先向电量采集模块（从站）发出命令帧，电量采集模块接收到命令帧后作出响应，发出响应帧，每个响应帧的长度为30bit.这个响应帧包含我们所要的电网参数，其输出数据的先后顺序设定如下：三相有功电度（E）、三相无功电度（R）、三相有功功率（P）、三相无功功率（Q）、功率因数（C）、频率（/）、三相电压7a、Ub、U和三相电流（18、4、主站收到响应帧的每个字节后产生一次中断，并在中断程序中判断该字节是否是定义的数据帧结束码，是则说明该帧数据接收完毕，不是则继续接收。主站在接收完每个数据帧后设置中断程序，在中断程序中接着向从站发送命令帧。
由于电量采集模块检测的电量多为实时数据，如果由于某种原因发生通信错误，比如掉帧、乱码等，此时忽略该帧；如果电量采集模块检测的电量为不可丢失的重要参量，比如电度（增量），必须确保数据的可靠传输，以免引起累计误差。
对于上述第一种情形，无需上位机确认；对于第二种情形，先将当前传送数据帧的帧号反馈回电量采集模块，此后等待上位机的确认信息。如果电量采集模块未收到确认命令，当上位机再次发出读数据命令时，电量采集模块重传旧数据；如果电量采集模块收到确认命令，则将旧数据清除。当上位机再次发出读数据命令时，电量采集模块传送新数据。
风电机组的电量采集系统结构如图所示。CP340模块进行通信时，主要使用两个数据通信模块来实现。发送数据采用P-SEND，接收数据采用P-RCV.其中发送命令帧程序如下：CP340的地址大型风力发电机组的电量采集系统接收响应帧程序如下：：=13//指明接收的数据要存放的数据块DBfrNO：=0//指明数据存放数据块中的起始地址NDR：=M64.0ERROR：=M64.1LEN：=MW72STATUS：=MW70电网。S数据通信结果的处理段，用于存放接收到的响应帧信息。但采集到的数据并不能直接使用，需要经过数据格式的处理。三相有功功率、无功功率的单位为标称值的万分数，因此需要先转化为浮点数，再除以10000，得到单位为kW的浮点数据；功率因数的单位为标称值的万分数，需要先将数据转化为浮点数，再除以10000；频率可精确到0.01Hz，先将数据转化为浮点数，再除以100，得到单位为Hz的浮点数据；三相电压的单位为标称值的万分数，因此转化为浮点数后，除以10000，得到单位为V的浮点数据；三相电流转化为浮点数后，根据所选电流互感器的系数，经过简单处理后得到单位为A的浮点数据。
3结束语该电量采集系统作为风电机组电控系统的一部分已在现场投入运行，并取得了满意的效果。一年多的运行状况表明，该系统运行可靠，抗干扰性强，电控系统能够准确快速地跟踪到电网各参数的变化，并及时作出反应，从而保证了风电机组电控系统和远程监控系统的正常运行。
（上接第22页）3陈德桂。国外智能化电动机保护继电器与控制器。低压6林诗庄，蔡泽祥。大型电动机故障诊断于保护理论综述。广东电力，2001（6）7王易。现场总线技术的特点和应用。通信电源技术，