【正文】 采用 機組開機正常順序控制，對于定槳距失速異步風(fēng)力發(fā)電機組采取軟 切控制 限制并網(wǎng)時對電網(wǎng)的電沖擊；對于同步風(fēng)力發(fā)電機，采取同步、同相、 同壓 并網(wǎng)控制，限制并網(wǎng)時的電流沖擊。 二 、 安全保護(hù) 3．參數(shù)越限保護(hù) 1)超速保護(hù) ： ① 當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測到發(fā)電機或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速 的 110％時，控制器將給出正常關(guān)機指令 ； ② 防止風(fēng)輪超速，采取硬件設(shè)臵超速 上限 ，此上限高于軟件設(shè)臵的超速上限，一般在低速軸處設(shè)臵葉輪轉(zhuǎn)速傳感器 ，一旦 超出檢測上限，就引發(fā)安全保護(hù)系統(tǒng)動作 。 二 、 安全保護(hù) 2．電網(wǎng)失電保護(hù) 風(fēng)力發(fā)電機組離開電網(wǎng)的支持是無法工作的 。 ? 對于 變槳距 風(fēng)力發(fā)電 機組，必須調(diào)解葉片槳距角，實現(xiàn)功率輸出的調(diào)節(jié)，限制最大功率的 輸出 ，保證發(fā)電機運行安全 。當(dāng)發(fā)電機脫網(wǎng)時，能確保機組安全關(guān)機 ； ⑤ 在 機組運行過程中， 能對 電網(wǎng)、風(fēng)況和機組的運行狀況進(jìn)行監(jiān)測和記錄，對出現(xiàn)的異常情況能夠 自行判斷 并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，并能夠根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，生成各種圖表，以 反映風(fēng)力發(fā)電 機組的各項性能指標(biāo) ； ⑥ 對于 在風(fēng)電場中運行的風(fēng)力發(fā)電機組還應(yīng) 具備遠(yuǎn)程通信 的功能。 3) 對定子 側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓、電流測量，除了用于監(jiān)控過電壓、低電壓 、過電流 、低電流、三相不平衡外，也用于統(tǒng)計發(fā)電量，以及并網(wǎng)前后的相序 檢測 。 2) 通過 接收變槳系統(tǒng)溫度反饋和順槳反饋，發(fā)送信號使變槳距系統(tǒng)緊急 順槳 和復(fù)位。它一方面與各個功能塊相 聯(lián)系 ，接收信息，并通過分析計算發(fā)出指令。山東職業(yè)學(xué)院機電 裝備 系 新能源應(yīng)用技術(shù)教研室 主講教師：張為賓 1 控制系統(tǒng) 2 W2023型風(fēng)機控制系統(tǒng) 主要內(nèi)容 控制系統(tǒng) 1 安全保護(hù) 2 安全鏈 3 信號測量 4 一、控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 風(fēng)力發(fā)電機組的 控制系統(tǒng)采用 微機 控制 ， 屬于離散型控制 。另一方面與遠(yuǎn)程控制單元通信， 溝通 信息及傳遞指令。通過變槳距系統(tǒng) RS485通信，控制槳距角變化，實現(xiàn)最大風(fēng)能 捕獲和 功率控制。 4） 通過 和機艙控制柜相連的信號線實現(xiàn)系統(tǒng)安全關(guān)機、緊急關(guān)機、安全鏈 復(fù)位等功能。 二 、 安全保護(hù) 安全 保護(hù) 風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)具有兩種基本功能 ： 一 個是運行管理功能 ， 一個 是安全保護(hù)功能。 ? 當(dāng) 大風(fēng)關(guān)機時，機組必須按照安全程序關(guān)機。 一旦 失電，空氣動力制動 和機械 制動系統(tǒng)動作，相當(dāng)于執(zhí)行緊急關(guān)機程序。 2)超電壓保護(hù)： 超電壓保護(hù)是指對電氣裝臵元件遭到的瞬間高壓沖擊所 進(jìn)行 的保護(hù)，通常對控制系統(tǒng)交流電源進(jìn)行隔離穩(wěn)壓保護(hù)，同時裝臵加高壓瞬態(tài)吸收 元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。 6．關(guān)機保護(hù) 風(fēng)力發(fā)電機組在小風(fēng)、大風(fēng)及故障時需要安全關(guān)機，關(guān)機的順序應(yīng)先空氣動力 制動，然后，軟切除脫網(wǎng)關(guān)機。 二 、 安全保護(hù) 抗干擾 措施有 ： ① 進(jìn)入微控制器所有輸入信號和輸出信號均采用光隔離器 ，實現(xiàn) 微機控制系統(tǒng)內(nèi)部與外界完全的電氣隔離 ； ② 控制系統(tǒng)數(shù)字地和模擬地 完全 分開 ； ③ 控制器各功能板所有電源均采用隔離電源 ； ④ 輸入輸出的信號線 均采用 帶護(hù)套的抗干擾屏蔽線 ； ⑤ 微控制器的系統(tǒng)電路板由帶有屏蔽作用的鐵 盒封裝 ，以防外界的電磁干擾 ； ⑥ 采用有效的接地系統(tǒng)等。將可能對 風(fēng)力發(fā)電機組 造成致命 傷害的 故障節(jié)點串聯(lián)成一 個回路 ，一旦其中有一 個動作 ，便會引起緊急 關(guān)機 反應(yīng) 。 三 、 安全鏈 四 、 信號測量 信號 測量 1)速度信號： 發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、偏航轉(zhuǎn)速和方向等。 5)液流特性： 液壓或氣壓、液壓油位等。 ? 變 槳系統(tǒng)作為風(fēng)機的低速軸剎車系統(tǒng)，每個葉片具有獨立的電變槳控制，各自備有蓄電池以保證失電安全 。 柜門面板 操作 塔底控制柜 塔底控制柜柜門面板由觸摸屏、指示燈、按鈕和開關(guān) 組成： 表 2 塔底控制柜按鈕說明 編號 按鈕名稱 按鈕圖 按鈕含義 1 啟動按鈕 按下 系統(tǒng)啟動 2 停 止按鈕 按下 系統(tǒng)停止 3 復(fù)位按鈕 按下 系統(tǒng)復(fù)位 表 3 塔底控制柜開關(guān)說明 編號 開關(guān)名稱 開關(guān)圖 開關(guān)含義 1 維護(hù)開關(guān) 鑰匙開關(guān) 使系統(tǒng)進(jìn)入服務(wù)模式 2 艙內(nèi)燈開關(guān) 塔底內(nèi)部空間照明 3 艙外燈開關(guān) 塔底外部樓梯照明 4 緊停開關(guān) 拍下 緊停觸發(fā) 柜門面板操作 表 1 塔底控制柜指示燈說明 編號 指示燈名稱 指示燈圖 指示燈含義 1 故障指示燈 系統(tǒng)報錯， 運行停止 2 準(zhǔn)備指示燈 系統(tǒng)處于待機模式， 準(zhǔn)備運行 3 操作指示燈 系統(tǒng)處于 正常運行狀態(tài) 4 維護(hù)指示燈 系統(tǒng)處于服務(wù)模式 5 安全系統(tǒng)開指示燈 安全系統(tǒng)緊停觸發(fā) 6 緊停激活指示燈 緊停開關(guān)觸發(fā) 7 轉(zhuǎn)子鎖定指示燈 風(fēng)輪鎖定 8 測試脈沖指示燈 P L C 處于運行狀態(tài) 9 并網(wǎng)指示燈 系統(tǒng)處于 并網(wǎng)運行狀態(tài) 柜門面板操作 機艙控制柜 機艙控制柜柜門面板由嵌入式面板型 PC、指示燈、按鈕和開關(guān) 組成： 表 6 機艙控制柜開關(guān)說明 編號 開關(guān)名稱 開關(guān)圖 開關(guān)含義 1 旁路開關(guān) 鑰匙 開關(guān) 變槳 91 176。 ? 風(fēng)機自啟動倒計時， s； ? 啟動按鈕，停機按鈕，復(fù)位按鈕； 偏航 ? 液壓系統(tǒng)主壓力， bar； ? 偏航位臵， deg(176。 。 顯示屏操作 . 輸入輸出列表 (IO) 點擊 IO列表 按鈕， 顯示 DI和 DO的狀態(tài)。 顯示屏操作 . 歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計 歷史 數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示操作數(shù)據(jù)的歷史記錄，點擊總報表，年報表和月報表按鈕，顯示不同時間跨度的歷史 數(shù)據(jù)。 3 硬件 描述 1） 塔底控制柜 塔 底控制柜主要 控制塔底柜冷卻風(fēng)扇、塔底通風(fēng)風(fēng)扇、變流器風(fēng)扇及塔底主電源 等執(zhí)行機構(gòu)； 塔 底控制柜作為控制系統(tǒng)的主站，控制器采用德國倍福 (Beckhoff)公司的嵌入式 PC，信號采集通過總線端子模塊實現(xiàn) 。 機艙 控制柜按照數(shù)字量與模擬量的劃分方式，將總線端子模塊分為了兩個站點，實現(xiàn)了對機艙內(nèi)相關(guān)物理量的監(jiān)測與處理。 運行 狀態(tài) 初始化模式 當(dāng) 風(fēng)力發(fā)電機組控制器在 重新啟動、參數(shù)修改、程序更改 等情況發(fā)生之后，需要進(jìn)入初始化模式。 當(dāng) 維護(hù)鑰匙開關(guān)鎖定時，系統(tǒng)退出服務(wù)模式進(jìn)入停機模式。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于 1rpm時，倒計時開始。 ② 用戶可以選擇在自檢測程序開始之前，通過 HMI上的按鈕選擇跳過測試，如果進(jìn)入了自檢測程序，檢測過程將不能中途退出。 2176。 運行狀態(tài) 空轉(zhuǎn)模式 ① 設(shè)定最大變槳速度為 10?/s，設(shè)定槳距角最小值為 35?，設(shè)定轉(zhuǎn)速最大值為 2rpm； ② 在 120s內(nèi)，如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大于 8s，則進(jìn)入啟動模式； ③ 如果控制器在空轉(zhuǎn)模式下超過 24小時，或者 10min平均風(fēng)速小于 3m/s，則退出空轉(zhuǎn)模式，回到待機模式。 ； ③ 控制器向變流器發(fā)出勵磁指令，變流器收到勵磁指令后對發(fā)電機進(jìn)行勵磁，并且檢查主斷路器或接觸器兩端的電壓和頻率，確認(rèn)符合并網(wǎng)條件后進(jìn)行并網(wǎng)，將并網(wǎng)信號反饋給控制器； ④ 控制器收到變流器發(fā)出的并網(wǎng)確認(rèn)信號后，確認(rèn)該信號并且進(jìn)入發(fā)電模式； 運行狀態(tài) 發(fā)電模式 ① 設(shè)定最大變槳速度為 10?/s，槳距角位臵和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值通過計算求得； ② 根據(jù)轉(zhuǎn)矩表向變流器輸出轉(zhuǎn)矩要求和功率因數(shù)； ③ 當(dāng)風(fēng)機出于發(fā)電模式下，如果以下條件任意一個滿足則風(fēng)力發(fā)電機組脫網(wǎng)并轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)模式： ? 10min平均風(fēng)速小于 3m/s，持續(xù) 120s ? 有功功率為負(fù)值，持續(xù) 120s ? 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于 ? 如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速介于共振頻率轉(zhuǎn)速上下限之間持續(xù) 20s，則進(jìn)入共振模式。制動功能按照失效保護(hù)的原則進(jìn)行，即失電時處于制動保護(hù)狀態(tài)。 ? 當(dāng)某一個制動程序執(zhí)行時間超過設(shè)定值時，將啟動高一級別的制動程序，這樣就避免了制動失敗時對風(fēng)機造成的影響，提高了風(fēng)機安全的可靠性。 /s的速度變槳至 89176。 制動系統(tǒng) 快速停機 當(dāng) 出現(xiàn)電網(wǎng)故障、通信故障、變流器并網(wǎng)斷路器故障、熔斷器故障、液壓壓力故障、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超限等故障時系統(tǒng)將執(zhí)行快速停機 。 ② 當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于 功率小于 0kW(延時 2s)或 30s平均輸出功率小于 0kW(延時 )或 10m平均輸出功率小于 0kW(延時 0s)時，變流器脫網(wǎng)。 ② 槳葉以 7176。 ④ 當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于 2rpm時，緊急停機結(jié)束。 10％范圍內(nèi)。 變槳系統(tǒng) 槳距控制 槳 距控制的主要目的在于通過對轉(zhuǎn)