海裝風電2MWppt課件

1、2.0MW風電機組培訓教材控制系統(tǒng)1;.21 概述概述H93CH-2.0MW型風電機組是變槳變速功率調(diào)節(jié)、三葉片、上風向、水平軸、雙饋式并網(wǎng)型風力發(fā)電設備，按照GL、IEC TC2A+風況進行設計計算，整個機組的噪聲特性符IEC61400-11標準的規(guī)定，整機見下圖。34 11 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)風輪直徑93.6m掃掠面積6877m2風輪布置形式上風向葉片數(shù)量3旋轉(zhuǎn)方向順時針（cw），面向風輪額定功率2068kW無功功率調(diào)節(jié) 0.9（感性）10.9（容性）輸出電壓690 V10%電網(wǎng)頻率50 Hz1%切入風速3m/s切出風速25m/s（600s平均風速）5額定風速 9.7m/s轉(zhuǎn)速范圍8

2、.716.8rpm額定轉(zhuǎn)速15 rpm安全風速70m/s（50年一遇，3秒平均風速）功率調(diào)節(jié)方式電氣變槳葉片變槳范圍091風輪仰角5風輪錐角3.5設計使用壽命20年防雷保護等級IEC 61400-24 級注*：空氣密度為1.169kg/m3下的值。612風機控制系統(tǒng)布局風機控制系統(tǒng)布局72 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)H93CH-2.0MW風電機組控制系統(tǒng)是全自動化運行設備、實時監(jiān)測、控制風力發(fā)電機組運行，只有設備維護時才需要手動操作。控制系統(tǒng)內(nèi)置單機遠程監(jiān)控功能，可以通過網(wǎng)絡監(jiān)視、控制風電機組運行?？刂葡到y(tǒng)還具有運行數(shù)據(jù)記錄功能，可以查看運行日志?？刂葡到y(tǒng)主要由PLC及I/0模塊、供電設備、傳感器、執(zhí)行

3、器件等構(gòu)成，這些控制設備、執(zhí)行器件安裝于塔基、機艙控制柜以及變槳控制柜。82.1 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成9塔基控制柜塔基控制柜包含輔助電源、PLC及I/O模塊、電網(wǎng)測量、安全鏈、以太網(wǎng)交換機、控制柜散熱控制及加熱控制、雷電保護等。 102.3 塔基控制柜塔基控制柜塔基控制柜的控制柜門上設置有緊急停機開關(guān)、啟動按鈕、停機按鈕、復位按鈕、維護鑰匙開關(guān)、故障指示燈、待機指示燈、運行指示燈、維護狀態(tài)指示燈、安全鏈指示燈、緊急停機開關(guān)動作指示燈、電網(wǎng)連接指示燈、輔助電源開關(guān)。所有這些操作、顯示器件可以完成對控制系統(tǒng)的啟動、停機和復位、緊急停機、維護狀態(tài)切換等操作，并指示其工作狀態(tài)。11緊急停機開關(guān)：按

4、下時斷開安全鏈，機組緊急停機；拉出時接通安全鏈。啟動按鈕：啟動風電機組。停機按鈕：停止風電機組運行。復位按鈕：復位風電機組。維護鑰匙開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“0”位置），置控制系統(tǒng)為正常運行狀態(tài)；順時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“1”位置），置控制系統(tǒng)為維護狀態(tài)，此時可以使用機艙控制柜門上左變槳、右變槳、左偏航、右偏航及機艙遠程操作控制盒上的制動盤制動控制風電機組。待機指示燈（綠色）：指示燈長亮表明風電機組處于準備運行狀態(tài)，可以啟動；指示燈閃爍：表明控制系統(tǒng)自動啟動模塊已經(jīng)激活，經(jīng)過一段時間后設備會自動啟動，或者表示故障信號已被復位。12運行指示燈（綠色）：指示燈亮 ，表明風電機組處于正常運行狀態(tài)。故障指示燈（

5、紅色）：表明風電機組出現(xiàn)故障。維護狀態(tài)指示燈（藍色）：表明風電機組處于維護狀態(tài)下，塔基控制柜或機艙控制柜門上的維護鑰匙開關(guān)處于“0”位置。安全鏈指示燈（紅色）：表明安全鏈斷開。緊急停機開關(guān)動作指示燈（紅色）：表明緊急停機開關(guān)斷開。電網(wǎng)連接指示燈（綠色）：表明風電機組與電網(wǎng)連接。輔助電源開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動到“OFF”位置，則關(guān)閉塔基、機艙和輪轂的所有輔助電源；順時針轉(zhuǎn)動到 “ON”位置，則接通塔基、機艙和輪轂的所有輔助電源13機艙控制柜：機艙控制柜包含齒輪箱監(jiān)測與控制、發(fā)電機監(jiān)測與控制、制動器監(jiān)測與控制、偏航監(jiān)測與控制、風速風向/環(huán)境監(jiān)測、潤滑油/冷卻水監(jiān)測與控制、潤滑油離線過濾裝置監(jiān)測與控制、機

6、艙溫度監(jiān)測與控制、安全鏈路、I/O模塊、維護控制、控制柜散熱和加熱控制、雷電保護等 142.3 機艙控制柜機艙控制柜機艙控制柜的控制柜門上設置有緊急停機開關(guān)、啟動按鈕、停機按鈕、復位按鈕、維護鑰匙開關(guān)、左變槳、右變槳、左偏航、右偏航、故障指示燈、待機指示燈、運行指示燈、維護狀態(tài)指示燈、安全鏈指示燈、緊急停機開關(guān)動作指示燈、電源開關(guān)。這些操作、顯示器件可以完成對控制系統(tǒng)的啟動、停機和復位、緊急停機、維護狀態(tài)切換、維護狀態(tài)下的左右變槳、維護狀態(tài)下的左右偏航等操作，并指示系統(tǒng)故障。15機艙控制柜的控制柜門上設置有緊急停機開關(guān)、啟動按鈕、停機按鈕、復位按鈕、維護鑰匙開關(guān)、左變槳、右變槳、左偏航、右偏航

7、、故障指示燈、待機指示燈、運行指示燈、維護狀態(tài)指示燈、安全鏈指示燈、緊急停機開關(guān)動作指示燈、電源開關(guān)。這些操作、顯示器件可以完成對控制系統(tǒng)的啟動、停機和復位、緊急停機、維護狀態(tài)切換、維護狀態(tài)下的左右變槳、維護狀態(tài)下的左右偏航等操作，并指示系統(tǒng)故障。16緊急停機開關(guān)：按下時斷開安全鏈，機組緊急停機；拉出時接通安全鏈。啟動按鈕：啟動風電機組。停機按鈕：停止風電機組運行。復位按鈕：復位風電機組。維護鑰匙開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“0”位置），置控制系統(tǒng)為正常運行狀態(tài)；順時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“1”位置），置控制系統(tǒng)為維護狀態(tài)，此時可以使用機艙控制柜門上左變槳、右變槳、左偏航、右偏航及機艙遙控手柄上的制動盤制動控

8、制風電機組。左變槳：在維護狀態(tài)下，完成變槳角度由89向40移動。右變槳：在維護狀態(tài)下，完成變槳角度由40向89移動。左偏航：在維護狀態(tài)下，完成風電機組左偏航。右偏航：在維護狀態(tài)下，完成風電機組右偏航。17待機指示燈（綠色）：指示燈長亮表明風電機組處于準備運行狀態(tài)，可以啟動；指示燈閃爍表明控制系統(tǒng)自動啟動模塊已經(jīng)激活，經(jīng)過一段時間后設備會自動啟動，或者表示故障信號已被復位。運行指示燈（綠色）：指示燈亮 ，表明風電機組處于正常運行狀態(tài)。故障指示燈（紅色）：表明風電機組出現(xiàn)故障。維護狀態(tài)指示燈（藍色）：表明風電機組處于維護狀態(tài)下，塔基控制柜或機艙控制柜門上的維護鑰匙開關(guān)處于“0”位置。安全鏈指示燈（

9、紅色）：表明安全鏈斷開。緊急停機開關(guān)動作指示燈（紅色）：表明緊急停機開關(guān)斷開。指示燈閃爍：表示控制系統(tǒng)工作正常。電源開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動到“OFF”位置，則關(guān)閉塔基至機艙和輪轂的所有輔助電源；順時針轉(zhuǎn)動到 “ON”位置，則接通塔基至機艙和輪轂的所有輔助電源。18機艙控制柜手柄：緊急停機開關(guān)：按下時斷開安全鏈，機組緊急停機；拉出時接通安全鏈。啟動按鈕：啟動風電機組。停機按鈕：停止風電機組運行。制動：按“制動”，則剎車制動。19安全鏈是獨立于控制系統(tǒng)的安全控制，若安全鏈任一接點中斷，將由安全系統(tǒng)執(zhí)行緊急停機，將觸發(fā)以下事件： 變槳電機和蓄電池組接通,葉片以7/s的速度順槳，直到觸發(fā)91行程開關(guān)； 制動

10、器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速5rpm時投入,以最大力矩制動 風電機組在零功率脫網(wǎng) 禁止偏航 安全鏈被觸發(fā),在故障排除后,只能通過塔基或機艙控制柜上的“復位”，按鈕手動復位,風電機組才允許重新運行。202.6 控制系統(tǒng)運行控制系統(tǒng)運行控制系統(tǒng)實時采集風電機組各分系統(tǒng)參數(shù)及環(huán)境參數(shù)，以及各控制系統(tǒng)按鈕信號，根據(jù)控制系統(tǒng)策略對風機進行實時控制。另外，還可以根據(jù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的控制命令進行控制。控制系統(tǒng)靠傳感器數(shù)據(jù)來實現(xiàn)實時、連續(xù)的監(jiān)控，一旦參數(shù)不在預先設定的范圍，將按照故障等級控制風電機組發(fā)出的故障報告、正常停機、快速停機或緊急停機，并將記錄下故障時的風機數(shù)據(jù)?？刂栖浖罁?jù)風機控制要求，控制程序由主控制流程和各個

11、監(jiān)控子模塊組成，所有的模塊根據(jù)重要性和實時性要求，分別作1s任務、500ms任務、20ms任務執(zhí)行。另外，控制系統(tǒng)設置有獨立的安全系統(tǒng)，由超速安全鏈信號、振動開關(guān)、扭纜開關(guān)、控制器安全鏈接點、輪轂安全接點、緊急停機開關(guān)等串聯(lián)成。若安全鏈路由于前述任一接點中斷而斷開，將由安全系統(tǒng)執(zhí)行緊急停機。212.6.1 工作模式工作模式22初始化：PLC上電自檢后執(zhí)行初始化程序，讀取初始化數(shù)據(jù)，并設置初始化控制參數(shù)。初始化時間約20S，如果初始化正常，則20S后進入待機模式。待機模式：如果將維護鑰匙開關(guān)切換到“維護”狀態(tài)，則控制系統(tǒng)進入維護模式。如果有導致停機的故障、或者按下停機按鈕、或者遠程停機命令將進入

12、停機模式。如果沒有故障，則進入自檢。如果變槳測試狀態(tài)正常、沒有故障、無須解纜、齒輪箱油溫正常，則允許進入啟動模式。如果滿足自動啟動條件或者手動啟動，則進入啟動模式。啟動模式：如果有導致停機的故障、或者按下停機按鈕、或者遠程停機命令、或者切換到維護、或者風力不夠、或者需要解纜，則進入停機模式。23如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于設定轉(zhuǎn)速、風向偏移小于設定值，而且沒有風暴，則進入加速運行模式。加速運行模式：此時葉片角根據(jù)發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速、風速、葉片類型得出，目的是減小角度使發(fā)電機（或轉(zhuǎn)子）加速。如果發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到發(fā)電轉(zhuǎn)速，則進入發(fā)電運行模式。發(fā)電運行模式，此時：根據(jù)轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線控制發(fā)電機轉(zhuǎn)矩和葉片角，輸出電功率。

13、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在8.716.8rpm。 如果機艙于風向偏差大于規(guī)定值，或者出現(xiàn)風暴，或者出現(xiàn)導致停機的故障、按下停機按鈕、遠程停機命令、切換到維護模式等，則進入停機模式。 24停機模式：風電機組發(fā)生導致停機的故障、或者按下停機按鈕、或者遠程停機命令、或者運行過程中切換到維護狀態(tài)等，控制系統(tǒng)將進入停機模式。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于2rpm，則進入待機模式。維護模式：將維護鑰匙開關(guān)切換到“維護”狀態(tài)，則控制系統(tǒng)進入維護模式。依據(jù)維護控制命令可以分別進行變槳、偏航、控制器等維護測試。252.6.2 運行監(jiān)控運行監(jiān)控控制系統(tǒng)將檢測風電機組運行的所有參數(shù)，控制機組正常運行。如果某個重要參數(shù)的測量值在預定范圍之外，

14、將控制機組停機。視故障的嚴重性程度，機器執(zhí)行一般停機、快速停機、緊急停機，或者只發(fā)出故障報告而不停機。機組出現(xiàn)故障時，將記錄故障信息和故障時的運行參數(shù)報告。262.6.3 轉(zhuǎn)速監(jiān)控轉(zhuǎn)速監(jiān)控控制系統(tǒng)將檢測主軸轉(zhuǎn)速（2個模擬量）、編碼器主軸轉(zhuǎn)速信號、發(fā)電機（由變頻器采集）轉(zhuǎn)速信號。經(jīng)過控制系統(tǒng)處理，將得到以下信號：計算用于控制的轉(zhuǎn)速信號；轉(zhuǎn)速校驗：如果轉(zhuǎn)速差超過rpm，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過rpm，則發(fā)出轉(zhuǎn)速比較故障，執(zhí)行正常停機；臨界轉(zhuǎn)速檢測：如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過rpm，則發(fā)出超臨界轉(zhuǎn)速故障，執(zhí)行快速停機；緊急停機轉(zhuǎn)速檢測：如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過rpm，則發(fā)出超緊急轉(zhuǎn)速故障，執(zhí)行緊急停機，禁止自動啟動。272.6

15、.4 溫度監(jiān)控溫度監(jiān)控控制系統(tǒng)將監(jiān)測齒輪箱系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、變頻器、控制柜、主軸承、環(huán)境、變槳系統(tǒng)等溫度，控制軟件將依據(jù)所測溫度值進行控制。極限溫度控制：如果所監(jiān)測到的溫度超過所允許的極限值，則進入故障停機。降容運行：當某些與發(fā)電運行有關(guān)的溫度上升到一定程度，控制系統(tǒng)將控制機組降容運行。報警控制：當某些溫度值超過報警點時，將發(fā)出報警信號。其他控制：根據(jù)溫度控制齒輪箱潤滑油加熱、油冷風扇啟動、發(fā)電機冷卻水加熱、水冷風扇啟動、控制柜散熱、控制柜加熱、等等。282.6.5 電網(wǎng)監(jiān)控電網(wǎng)監(jiān)控控制系統(tǒng)將監(jiān)測電網(wǎng)電壓、電流、頻率等參數(shù)，計算有功功率及無功功率，并依據(jù)所測參數(shù)值對風電機組進行控制。電網(wǎng)參數(shù)極

16、限控制：如果所檢測的電網(wǎng)參數(shù)超過運行極限值，則導致故障停機。292.6.6 風速風向監(jiān)控風速風向監(jiān)控控制系統(tǒng)通過對風速、風向的監(jiān)測，控制機組運行。風暴停機：除“維修”模式外，機組在其他運行模式下都有可能碰到需要風暴停機的情況，此時系統(tǒng)執(zhí)行正常停機。小風停機：轉(zhuǎn)速低于設定值，則小風停機。偏航控制：當機艙與風向偏差大于設定值時，啟動偏航。風速校驗：取2個傳感器信號互相校驗，發(fā)出傳感器故障信號，并取合適的風速值用于控制。風向校驗：取2個傳感器信號互相校驗，發(fā)出傳感器故障信號，并取合適的風速值用于控制。302.6.7 振動加速度監(jiān)控振動加速度監(jiān)控機艙控制柜內(nèi)的振動加速度檢測模塊檢測機艙振動加速度，當加

17、速度大于設定值時，執(zhí)行正常停機。另外，當機艙振動開關(guān)動作后，將觸發(fā)安全鏈，執(zhí)行緊 急停機。 加速度傳感器 振動開關(guān)312.6.8 機艙位置監(jiān)控機艙位置監(jiān)控依據(jù)風速大小、運行模式、機艙位置等控制風機小風解纜或停機解纜或禁止自動啟動或緊急停機。 風向儀 風速儀322.6.9 偏航、主軸制動系統(tǒng)監(jiān)控偏航、主軸制動系統(tǒng)監(jiān)控控制系統(tǒng)將檢測液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)信號、主軸剎車狀態(tài)信號，并根據(jù)風電機組運行狀況對制動系統(tǒng)進行控制。332.6.10 齒輪箱系統(tǒng)控制齒輪箱系統(tǒng)控制控制系統(tǒng)將監(jiān)測齒輪箱及其潤滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)信號，并根據(jù)風電機組運行狀況對其進行控制。342.6.11 發(fā)電機系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)電機系統(tǒng)監(jiān)控控制系統(tǒng)將監(jiān)測發(fā)電機及其冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)信號，并根據(jù)風電機組運行狀況對其進行控制。352.6.12 偏航系統(tǒng)監(jiān)控偏航系統(tǒng)監(jiān)控控制系統(tǒng)根據(jù)風向和風電機組運行狀況對其進行控制。下圖為偏航驅(qū)動，偏航位置編碼器及偏航位置開關(guān) 。362.6.13 風電機組啟動運行風電機組啟動運行 當所有安裝/接線完成并檢查正確后,可以啟動風電機 組運行. 拉出塔基控制柜、機艙控制柜的緊急停機開關(guān)； 檢查所有控制柜的開關(guān)處于閉和狀態(tài)； 接通外部3690V主電源； 控制系統(tǒng)進入初始化階段，大約20