案例分析 - 华润新能源控股有限公司在线培训考试系统

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1、2013年4月10日内部资料，注意保密风电机组振动、功率、转速及风速控制与保护袁炜21.问题概述2.设计与保护3.原理及控制4.案例分析5.交流案例分析原理及控制设计及保护问题概述1问题概述事件一：东汽风机在风场（巴音锡勒、承德祥）2010.09投运至今，频繁在低风速或高风速出现塔筒共振、驱动链加速度故障和部分超速故障。事件二：阳西龙高山风电场VestasV52/850kw风力发电机组自2010年9月投运以来，部分机组频繁报出风轮超速(（Error:154)和机组超速保护（VOG）故障（Error:159)以及部分振动故障。事件三：2013.3.820:0

2、0～3.924:00，东北、华北、华东、华中区域在风机轮毂高度风速达到10级（24.5m/s）以上狂风，导致运行风机出现：（1）超风速停机；（2）振动加速度或转速超速故障停机。案例分析原理及控制设计及保护问题概述2.1转速设计及保护案例分析原理及控制设计及保护问题概述2.2风速设计及保护案例分析原理及控制设计及保护问题概述2.3振动设计及保护案例分析原理及控制设计及保护问题概述2.4功率设计及保护案例分析原理及控制设计及保护问题概述2.5总结无论是风力发电机组的转速、功率或振动加速度运行值都与风力发电机组的控制设计紧密相关，因此深入研究分析风力发电机组的控

3、制就清楚知道上述变量设计及保护的依据。案例分析原理及控制设计及保护问题概述3.1受力分析◆叶片受力示意图案例分析原理及控制设计及保护问题概述3.1受力分析◆叶片受力分析案例分析原理及控制设计及保护问题概述3.1受力分析◆气动、倾斜力矩案例分析原理及控制设计及保护问题概述3.1受力分析◆传动链：发电机的最佳转矩：最大功率输出：案例分析原理及控制设计及保护问题概述传动链运动方程3.1受力分析◆塔筒运动模型案例分析原理及控制设计及保护问题概述振动问题是严重影响机械系统性能好坏和使用寿命长短的重要破坏因素。风力发电机组由于外部风况的随机性以及风切变，风轮系统的受力

4、的动态变化，导致风力机受到X、Y、Z里的变化，因此风力发电机组在X、Y向产生变化的加速度。由于风轮、塔架、传动链为弹性物体均存在固有频率，如果他们之间相互作用产生激励可能导致谐振，其中塔架-与风轮的耦合导致整机振动是最常见和最严重的振动问题，必须是风力发电机组设计研究的重点即如何控制或抑制风力发电机组共振（谐振）、塔筒振动案例分析原理及控制设计及保护问题概述3.2振动◆概述3.3控制策略分析◆控制模型风力发电机组的简化气动模型最大（佳）功率输出：案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆控制模型3.3控制策略分析风力发电机组的运行状态方程：发电机的最佳转矩：并

5、网运行时实际是一个动态功率平衡的发电系统，A点泰勒级数展开：案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆控制模型3.3控制策略分析变速变桨风力发电机组的变桨距执行机构是通过液压装置或电机控制系统实现，其等效模型为一阶惯性环节函数：考虑发电系统功率平衡时变桨距执行机构动态特方程如下为：桨距角偏移给定值。将上等式带入函数。于是：案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆控制策略—桨距角3.3控制策略分析案例分析原理及控制设计及保护问题概述案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆控制策略—转矩3.3控制策略分析3.4影响振动的因素案例分析原理及控制设计及保护问题概述4.1东

6、汽机组故障分析案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆塔筒共振故障★低风速启动时，在启动风速附近，转速无法快速提升至并网转速或下降，导致振动停机，则快速回落到临界区下限以下。运行效果案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆驱动振动加速度控制4.1东汽机组故障分析案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆驱动加速度东汽处理方案★变桨系统的跟随性偏弱，软件改进：电机加速度时间参数由500改为400。★主控算法中的调节参数需要完善：调整转速力矩表，调整主控PI参数，功率波动减小。4.1东汽机组故障分析案例分析原理及控制设计及保护问题概述4.1振动◆东汽处理方案案例分析原

7、理及控制设计及保护问题概述4.1东汽机组故障分析◆超速故障风速超过15m/s时机组常报超速故障。处理方案如下：（1）“阵风转速”参数设置1960↗1990rpm；（2）校正叶片安装零位负向偏差。案例分析原理及控制设计及保护问题概述4.2阳西风场VOG故障◆超速故障概述2012年123456789101112故障次数1574346671341207425433377案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆超速保护机理4.2阳西风场VOG故障CT279案例分析原理及控制设计及保护问题概述◆超速故障原因分析4.2阳西风场VOG故障CT279案例分析原理及控制设计及

8、保护问题概述4.3狂风导致风机停机故障概述2013年3月8日20: