风电控制系统概述.doc

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1、WPCS风电控制系统概述2008-11-710:54:00来源：中国自动化网网友评论0条点击查看一、系统概述　　风力发电场具有机组布置范围广阔，设备运行的自然环境恶劣等特点，WPCS风电控制系统专为大型风力发电机组而设计，产品集成了当代最先进的电力电子、微电子、网络和软件技术，系统的网络结构如下：风电控制系统网络结构图　　WPCS风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。二、风力发电机组控制单元（WPCU）　　风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现

2、场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而WPCS风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等特点，其系统结构如下：　　WPCS风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机架、机舱控制站机架、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。三、远程监控系统（WPCM）　　所有风电机组通过光纤以太网连接至主控室的上位机操作员站，实现整个风场的远程监控，上位机监控软件具有如下功能:　　①系统具有友好的控制界面。　　②系统显示各台机组的运行数据，如每台机组的瞬时发

3、电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等，将下位机的这些数据调入上位机，在显示器上显示出来，必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显示出来。　　③系统显示各风电机组的运行状态，如开机、停车、调向、手/自动控制以及大/小发电机工作等情况，通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况。　　④系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。　　⑤系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内，只需对标明某种功能的相应键进行操作，就能对下位机进行改变设置状态和对其实施控制。　　⑥系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自

4、动记录的功能，以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。四、WPCS风电控制系统功能WPCS风电控制系统具有以下基本功能：1、数据采集（DAS）功能　　机组运行过程中进行监测的相关参数包括：　　（1）电网参数，包括电网三相电压、三相电流、电网频率、功率因数等。电压故障检测：电网电压闪变、过电压、低电压、电压跌落、相序故障、三相不对称等。　　（2）气象参数，包括风速、风向、环境温度等。　　（3）机组状态参数检测，包括：风轮转速、发电机转速、发电机线圈温度、发电机前后轴承温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、电缆扭转、机舱

5、温度等。2、机组启停、发电控制　　（1）主控系统检测电网参数、气象参数、机组运行参数，当条件满足时，启动偏航系统执行自动解缆、对风控制，释放机组的刹车盘，调节桨距角度，风车开始自由转动，进入待机状态。　　（2）当外部气象系统监测的风速大于某一定值时，主控系统启动变流器系统开始进行转子励磁，待发电机定子输出电能与电网同频、同相、同幅时，合闸出口断路器实现并网发电。　　（3）风力机组功率、转速调节　　根据风力机特性，当机组处于最佳叶尖速比λ运行时，风机机组将捕获得最大的能量，虽理论上机组转速可在任意转速下运行，但受实际机组转速限制、系统功率限制，不得不将该阶段

6、分为以下几个运行区域：即变速运行区域、恒速运行区域和恒功率运行区。额定功率内的运行状态包括：变速运行区（最佳的λ）和恒速运行区。　　当风机并网后，转速小于极限转速、功率低于额定功率时，根据当前实际风速，调节风轮的转速，使机组工作在捕获最大风能的状态。3、风电控制系统辅助设备逻辑　　（1）发电机系统　　监控发电机运行参数，通过3台冷却风扇和4台电加热器，控制发电机线圈温度、轴承温度、滑环室温度在适当的范围内，相关逻辑如下：　　当发电机温度升高至某设定值后，起动冷却风扇，当温度降低到某设定值时，停止风扇运行；当发电机温度过高或过低并超限后，发出报警信号，并执行

7、安全停机程序。　　当温度越低至某设定值后，起动电加热器，温度升高至某设定值后时，停止加热器运行；同时电加热器也用于控制发电机的温度端差在合理的范围内。　　（2）液压系统　　机组的液压系统用于偏航系统刹车、机械刹车盘驱动。机组正常时，需维持额定压力区间运行。　　液压泵控制液压系统压力，当压力下降至设定值后，启动油泵运行，当压力升高至某设定值后，停泵。　　（3）气象系统　　气象系统为智能气象测量仪器，通过RS485口和控制器进行通讯，将机舱外的气象参数采集至控制系统。　　根据环境温度控制气象测量系统的加热器以防止结冰。闪光障碍灯控制，每个叶片的末端安装闪光障碍

8、灯，在夜晚点亮。机舱风扇控制机舱内环境温度。　　（4）电动变桨距系