風力發(fā)電機組的控制與安全系統(tǒng)技術要求

第九章風發(fā)電機的控制與安系統(tǒng)技要求風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)工作的安全可靠性已成為風力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用為風電場長期安全可靠運行的重大問題實際應用過程中其是一般風力發(fā)電機組控制與檢測系統(tǒng)中制統(tǒng)滿足用戶提出功能上的要求是不困難的往不是控制系統(tǒng)功能而是它的可靠性直接影響風力發(fā)電機組的聲譽的力發(fā)電機組控制系統(tǒng)功能很強由工作不可靠，經(jīng)常出故障，而出現(xiàn)故障后對一般用戶來說維修又十分困難，樣一套控制系統(tǒng)可能發(fā)揮不了它應有的作用成不應有的損失因此對于一個風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的設計和使用者來說，系統(tǒng)的安全可靠性必須認真加以考慮，必須引起足夠的重視。我們的目的是希望通過控制與安全系統(tǒng)設計取必要的手段使我們的系統(tǒng)在規(guī)定的時間內不出故障或少出故障故障之后能夠以最快的速度修復系統(tǒng)使之恢復正常工作。第一節(jié)控制安全系統(tǒng)的技術求一、風力發(fā)電機組的運行的控制要求（一）控制思想我國風電場運行的機組多數(shù)以定槳距失速型機組為主失速型風力發(fā)電機組就是當風速超過風力發(fā)電機組額定風速以上時確保風力發(fā)電機組功率輸出不再增加致風力發(fā)電機組過載通空氣動力學的失特性葉片發(fā)生失速從而控制風力發(fā)電機組的功率輸出以槳失速型風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制思想和控制原則以安全運行控制技術要求為主率制由葉片的失速性來完成力電機組的正常運行及安全性取決于先進的控制策略和優(yōu)越的保護功能制統(tǒng)應以主動或被動的方式控制機組的運行系運行在安全允許的規(guī)定范圍內，且各項參數(shù)保持在正常工作范圍內控系統(tǒng)可以控制的能和參數(shù)包括功率極限、風輪轉速氣載的連接、起動及停機過程電或負載丟失的停機、紐纜限制、機艙時風行時電量和溫度參數(shù)的限制。如風力發(fā)電機組的工作風速是采用BIN法計算10min平均值確定小風脫網(wǎng)風速和大風切出風速個數(shù)極限控制采用回差法點和下行點不同實運行情況而定。對于變槳距風力發(fā)電機組與定槳距恒速型風力發(fā)電機組控制方法略有不同率調節(jié)方式不同，它采用變槳距方式改變風輪能量的捕獲，從而使風力發(fā)電機組的輸出功率發(fā)生變化，最終達到限制功率輸出的目的。保護環(huán)節(jié)以失效保護為原則進行設計控制失敗內部或外部故障影響導致出現(xiàn)危險情況引起機組不能正常運行時系安全保護裝置動作保風力發(fā)電機組處于安全狀態(tài)在下列情況系統(tǒng)自動執(zhí)行保護功能：超速、發(fā)電機過載和故障、過振動、電網(wǎng)或負載丟失、脫網(wǎng)時的停機失敗等。保護環(huán)節(jié)為多級安全鏈互鎖，在控制過程中具有邏與的功能，而在達到控制目標方面可實現(xiàn)邏輯或”的結果。此外，系統(tǒng)還計了防雷裝置，對主電路和控制電路分別進行防雷保護制線路中每一電源和信號輸入端均設有防高壓元件控設有良好的接地并提供簡單而有效的疏雷通道。（二）自動運行的控制要求1.機并網(wǎng)控制當風速10min平值在系統(tǒng)工作區(qū)域內，機械閘松開，葉尖復位，風力作用于風輪旋轉平面上發(fā)機組慢慢起動電轉速大于20%額定轉速持續(xù)5%，轉速仍達不到60%定轉速，發(fā)電機進入電網(wǎng)軟拖動狀態(tài)軟拖方式視機組型號而定。正常情況下風發(fā)電機組轉速連增高不必軟拖增速當轉速達到軟切轉速時風發(fā)電機組進入軟切入狀態(tài)當轉速升發(fā)電機同步轉速時路主接觸器動作機并入電網(wǎng)運行。對于有大、小發(fā)電機的失速型風力發(fā)電機組，按風速范圍和功率的大小，確定大、小電機的投入軟切入控制方式確定照本章第二節(jié)第四條大電機和小電機的發(fā)電工作轉速不一致，通常為1000r/min，在小電機脫網(wǎng)，大電機并網(wǎng)的切換過程中，要求嚴格控制，通常必須在幾秒內完成控制。小風和逆功率脫網(wǎng)小風和逆功率停機是將風力發(fā)電機組停在待風狀態(tài)，當10min平風速小于小風脫網(wǎng)風速或發(fā)電機輸出功率負到一定值后，風力發(fā)電機組不允許長期在電網(wǎng)運行，必須脫網(wǎng)，處于自由狀態(tài)，風力發(fā)電機組靠自身的摩擦阻力緩慢停機，進入待風狀態(tài)。當風速再次上升風力發(fā)電機組可自動旋轉起來到并網(wǎng)轉速風力發(fā)電機組又投入并網(wǎng)運行。普通故障脫網(wǎng)停機機組運行時發(fā)生參數(shù)越限態(tài)異常等普通故障后風力發(fā)電機組進入普通停機程序，機組投入氣動剎車，軟脫網(wǎng)，待低速軸轉速低于一定值后，再抱機械閘，如果是由于內部因素產生的可恢復故障算機可自行處理無需維護人員到現(xiàn)場即可恢復正常開機。緊急故障脫網(wǎng)停機當系統(tǒng)發(fā)生緊急故障如風力發(fā)電機組發(fā)生飛車速振動及負載丟失等故障時，風力發(fā)電機組進入緊急停機程序，機組投入氣動剎車的同時執(zhí)行90°偏航控制，機艙旋轉偏離主風向，轉速達到一定限制后脫網(wǎng)，低速軸轉速小于一定轉速后，抱機械閘。安全鏈動作停機安全鏈動作停機指電控制系統(tǒng)軟保護控制失敗時，為安全起見所采取的硬性停機葉氣動剎車、械剎車和脫網(wǎng)同時動作，風力發(fā)電機組在幾秒內停下來。大風脫網(wǎng)控制當風速10min平值大于25m/s時風力發(fā)電機組可能出現(xiàn)超速和過載，為了機組的安全風發(fā)電機組必須進行大風脫網(wǎng)停機發(fā)機組先投入氣動剎車，同時偏航90°，等功率下降后脫網(wǎng)20s后者低速軸轉小于一定值時，抱機械閘，風力發(fā)電機組完全停止當速回到作風速區(qū)后風力發(fā)電機組開始恢復自動對風轉速上升后，風力發(fā)電機組又重新開始自動并網(wǎng)運行。對風控制風力發(fā)電機組在工作風速區(qū)時根據(jù)機艙的控制靈敏度確定每次偏航的調整角度用種方法判定機艙與風的偏離角度據(jù)偏離的程度和風向傳感器的靈敏度時刻調整機艙偏左和偏右的角度。偏轉900對控制風力發(fā)電機組在大風速或超轉速工作時了風力發(fā)電機組的安全停機，必須降低風力發(fā)電機組的功率，釋放風輪的能量。當10min平均風大于25m/s或力發(fā)電機組轉速大于轉速超速上限時，風力發(fā)電機組作偏轉控制，同時投入氣動剎車，脫網(wǎng)，轉速降下來后，抱機械閘停機。在大風期間實行90°跟風控制，以保證機組大期間的安全。功率調節(jié)當風力發(fā)電機組在額定風速以上并網(wǎng)運行時，對于失速型風力發(fā)電機組由于葉片的失速特性，發(fā)電機的功率不會超過額定功率的。一旦發(fā)生過載，必須脫網(wǎng)停機。對于變槳距風力發(fā)電機組必須進行變距調節(jié)小風輪的捕風能力以達到調節(jié)功率的目的，通常槳距角的調節(jié)范圍-2°-86°10.軟入控制風力發(fā)電機組在進入電網(wǎng)運行時須進行軟切人控機組脫離電網(wǎng)運行時，也必須軟脫網(wǎng)控制。利用軟并網(wǎng)裝置可完成軟切/出的控制。通常并網(wǎng)裝置主要由大功率晶閘管和有關控制驅動電路組成目的就是通過不斷監(jiān)測機組的三相電流和發(fā)電機的運行狀態(tài)軟入裝置通過控制主回路晶閘管的導通角制發(fā)電機的端電壓，達到限制起動電流的目的在電機轉速接近同步轉速時路接觸器動作將回路晶閘管斷開，軟切入過程結束，軟并網(wǎng)成功。通常限制軟切入電流為額定電流的.5倍。（三）控制保護要求主電路保護在變壓器低壓側三相四線進線處設置低壓配電低壓斷路器，以實現(xiàn)機組電氣元件的維護操作安全和短路過載保護，該低壓配電低壓斷路器還配有分動脫扣和輔動觸點。發(fā)電機三相電纜線入口處也設有配電自動空氣斷路器來實現(xiàn)發(fā)電機的過電流過載及短路保護。過電壓、過電流保護主電路計算機電源進線端、控制變壓器進線端和有關伺服電動機進線端，均設置過電壓、過電流保護措施。如整流電源、液壓控制電源、穩(wěn)壓電源、控制電源一次側、調向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機械閘系統(tǒng)、補償控制電容都有相應的過電流、過電壓保護控制裝置。防雷設施及熔絲主避雷器與熔絲合理可靠的接地線為系統(tǒng)主避雷保護時制系統(tǒng)有專門設計的防雷保護裝置計機電源及直流電源變壓器一次側有號的輸入端均設有相應的瞬時超電壓和過電流保護裝置。熱繼電保護運行的所有輸出運轉機構如發(fā)電機、電動機、各傳動機構的過熱、過載保護控制裝置。接地保護由于設備因絕緣破壞或其他原因可能引起出現(xiàn)危險電壓的金屬部分實現(xiàn)保護接地。所有風力發(fā)電機組的零部件、傳動裝置、執(zhí)行電動機、發(fā)電機、變壓器、傳感器、照明器具及其他電器的金屬底座和外殼氣備的傳動機構架機艙配電裝置的金屬框架及金屬門；配電、控制和保護用的盤（臺、箱）的框架；交、直流電力電纜的接線盒和終端盒金屬外殼及電纜的金屬保護層和竄線的鋼管流感器和電壓互感器的二次線圈雷器、保護間隙和電容器的底座、非金屬護套信號線—根屏蔽芯線；上述都要求保護接地。二、控制安全系統(tǒng)安全運行的技術要求控制與安全與系統(tǒng)是風力發(fā)電機組安全運行的大腦指揮中心系的安全運行就是保證了機組安全運行風發(fā)電機組運行所涉及的內容相當廣泛就運行工況而言起動、停機、功率調解、變速控制和事故處理等方面的內容。風力發(fā)電機組在起停過程中組各部件將受到劇烈的機械應力的變化對全運行起決定因素是風速變化引起的轉速的變化以轉速的控制是機組安全運行的關鍵力電機組的運行是一項復雜的操作，涉及的問題很多，如風速的變化、轉速的變化、溫度的變化、振動等都是直接威脅風力發(fā)電機組的安全運行。（一）控制系統(tǒng)安全運行的必備條件風力發(fā)電機組開關出線側相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標稱值相等，三相電壓平衡。風力發(fā)電機組安全鏈系統(tǒng)硬件運行正常。調向系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風速儀和風向標處于正常運行的狀態(tài)。制動和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內。齒輪箱油位和油溫在正常范圍。各項保護裝置均在正常位置，且保護值均與批準設定的值相符。各控制電源處于接通位置。監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運行狀態(tài)。在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運行一個月以上的風力發(fā)電機組再投入運行前應檢查絕緣，合格后才允許起動。經(jīng)維修的風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)在投入起動前，應辦理工作票終結手續(xù)。（二）風力發(fā)電機組工作參數(shù)的安全運行范圍風速自然界風的變化是隨機的沒有規(guī)律的風速在3-25m/s的定工作范圍時對風力發(fā)電機組的發(fā)電有影響，當風速變化率較大且風速超過25m/s以上時則對機組的安全性產生威脅。轉速風力發(fā)電機組的風輪轉速通常低于發(fā)機的最高轉速不超過額定轉速的0%，同型號機組數(shù)字不同。當風力發(fā)電機組超速時，對機組的安全性產生嚴重威脅。功率在額定風速以下時，不作功率調節(jié)控制，只有在額定風速以上應作限制最大功率的控制，通常運行安全最大功率不允許超過設計值20%。溫度運行中風力發(fā)電機組的各部件運轉將會引起溫升制器環(huán)境溫度應為0-30℃，齒輪箱油溫小于℃，發(fā)電機溫度小于150℃，傳動等環(huán)節(jié)溫度于70。電壓發(fā)電電壓允許的范圍在設計值的10%當間值超過額值的30%時為系統(tǒng)故障。頻率機組的發(fā)電頻率應限制在50Hz±1Hz，否則為系統(tǒng)故障。壓力機組的許多執(zhí)行機構由液壓執(zhí)行機構完成，所以各液壓站系統(tǒng)的壓力必須監(jiān)控，由壓力開關設計額定值確定，通常低于100HPa（三）系統(tǒng)的接地保護安全要求配電設備接地。變壓器、開關設備和互感器外殼、配電柜、控制保護盤，金屬構架、防雷設施及電纜頭等設備必須接地。塔筒與地基接地裝置，接地體應水平敷設。塔內和地基的角鋼基礎及支架要用截25mm×4mm的扁鋼相連作接地干線，筒做一組，地基做一組，兩者焊接相連形成接地網(wǎng)。接地網(wǎng)形式以閉合型為好。當接地電阻不滿足要求時，引入外部接地體。接地體的外緣應閉合，外緣各角要作成圓弧形，其半徑不宜小于均壓帶間距的一半，埋設深度應不小于0.6m，并敷水平均壓帶。變壓器中線點的工作接地和保護地線，要分別與人工接地網(wǎng)連接。避雷線宜設單獨的接地裝置。整個接地網(wǎng)的接地電阻應小于4電纜線路的接地。當電纜絕緣損壞時，在電纜的外皮、鎧甲及接線頭盒均可能帶電，要求必須接地。如果電纜在地下敷設，兩端都應接地。低壓電纜除在潮濕的環(huán)境須接地外，其他正常環(huán)境不必接地。高壓電纜任何情況都應接地。三、控制與安全系統(tǒng)安裝和維護的技術要求（一）一般安全守則維修前機組必須完全停止下來，各維修工作按安全操作規(guī)程進行。工作前檢查所有維修用設備儀器，嚴禁使用不符合安全要求的設備和工具。各電器設備和線路的絕緣必須良好，非電工不準拆裝電器設備和線路。嚴格按設計要求進行控制系統(tǒng)硬件和線路安裝，全面進行安全檢查。電壓、電流、斷流容量、操作次數(shù)、溫度等運行參數(shù)應符合要求。設備安裝好后，試運轉合閘前，必須對設備及接線仔細檢查，確認無問題時方可合閘。操作刀閘開關和電氣分合開關時，必須帶絕緣手套，并要設專門人員監(jiān)護。電動機、執(zhí)行機構進行實驗或試運行時也有專人負責監(jiān)視不得隨意離開如發(fā)現(xiàn)異常聲音或氣味時，應立即停止機器切斷電源進行檢查修理。安裝電機時，必須檢查絕緣電阻是否合格，轉動是否靈活，零部件是否齊全，同時必須安裝接地線。拖拉電纜應在停電情況下進行因工作需要不能停電時先檢查電纜有無破裂之處，確認完好后，帶好絕緣手套才能拖拉。帶熔斷器的開關，其熔絲應與負載電流匹配，更換熔絲必須向拉開刀開關。電器元件應垂直安裝，一般傾斜不超過5，應使螺栓固定在支持物上，不得采用焊接，安裝位置應便于操作，手柄與周圍建筑物間應保持一定距離，不易被碰壞。低壓電器的金屬外殼或金屬支架必須接地（或接零），電器的裸露部分應加防護罩，雙頭刀開關的分合閘位置上應有防止自動合閘的位置。（二）運行前的檢查和試驗要求控制器內是否清潔，無垢，所安裝的電器其型號、規(guī)格是否與圖紙相符，電器元件安裝是否牢靠。用手操作的刀開關、組合開關、斷路器等，不應有卡住或用力過大的現(xiàn)象。刀開關、斷路器、熔斷器等各部分應接觸良好。電器的輔助觸點的通斷是否可靠，斷路器等主要電器的通斷是否符合要求。二次回路的接線是否符合圖紙要求，線段要有編號，接線應牢固、整齊。儀表與互感器的變比與接線極性是否正確。母線連接是否良好，其支持絕緣子、夾持件等附件是否牢固可靠。保護電器的整定值是否符合要求，熔斷器的熔體規(guī)格是否正確，輔助電路各元件的節(jié)點是否符合要求。保護接地系統(tǒng)是否符合技術要求，并應有明顯標記。表計和繼電器等二次元件的動作是否準確無誤。10）歐姆表測量絕緣電阻值是否符合要求，并按要求作耐壓試驗。（三）控制與安全系統(tǒng)運行的檢查保持柜內電器元件的干燥、清潔。經(jīng)常注意柜內各電器元件的動作順序以是否正確、可靠。運行中特別注意柜中的開斷元件及母線等是否有溫升過高或過熱、冒煙、異常的聲音及不應有的的放電等不正?，F(xiàn)象發(fā)現(xiàn)異常應時停電檢查，并排除故障，并避免事故的擴大。對斷開、閉合次數(shù)較多的斷路器，應定期檢查主觸點表面的燒損情況，并進行維修。斷路器每經(jīng)過一次斷路電流，應及時對其主觸點等部位進行檢查修理。對主接觸器特是動作頻繁的系統(tǒng)應時檢查主觸點表面當現(xiàn)觸點嚴重燒損時，應及時更換不能繼續(xù)使用。定期檢查接觸器、斷路器等電器的輔助觸點及電器的觸點，確保接觸良好。定期檢查電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等整定值是否符合要求，并作定期整定，平時不應開蓋檢修。定期檢查各部位接線是否牢靠及所有緊固件有無松動現(xiàn)象。定期檢查裝置的保護接地系統(tǒng)是否安全可靠。經(jīng)常檢查按鈕、操作鍵是否操作靈活，其接觸點是否良好。第二節(jié)風力電機組控制系統(tǒng)結構原理一、風力發(fā)電機組的控制目標風力發(fā)電機組是實現(xiàn)由風能到機械能和由機械能到電能兩個能量轉換過程的裝置系統(tǒng)實現(xiàn)了從風能到機械能的能量轉換機控制系統(tǒng)則實現(xiàn)了從機械能到電能的能量轉換過程在考慮風力發(fā)電機組控制統(tǒng)的控制目標時結它們的運行方式重點實現(xiàn)以下控制目標：控制系統(tǒng)保持風力發(fā)電機組安全可靠運行時高質量地將不斷變化的風能轉化為頻率、電壓恒定的交流電送人電網(wǎng)?？刂葡到y(tǒng)采用計算機控制技術實現(xiàn)對風力發(fā)電機組的運行參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控顯示及故障處理，完成機組的最佳運行狀態(tài)管理和控制。利用計算機智能控制實現(xiàn)機組的功率優(yōu)化控制，定槳距恒速機組主要進行軟切入、軟切出及功率因數(shù)補償控制槳風力發(fā)電機組主要進行最佳尖速比和額定風速以上的恒功率控制。4.于開機風速并且轉速達到并網(wǎng)轉速的條件下力發(fā)電機組能軟切入自動并網(wǎng)保證電流沖擊小于額定電流。當風速在4之，切入小發(fā)電機組（小于300kW并網(wǎng)運行，當風速在7-30m之，切人大發(fā)電機組（大于500kW）并網(wǎng)運行。主要完成下列自動控制功能：大風情況下當風速達到停機風時力發(fā)電機組應葉尖限速脫網(wǎng)抱液壓機械閘停機，而且在脫網(wǎng)同時，風力發(fā)電機組偏航90°。停機后待風速降到大風開機風速時，風力發(fā)電機組又可自動并人電網(wǎng)運行。為了避免小風時發(fā)生頻繁開機現(xiàn)象并網(wǎng)后內能按風速自動停機樣，在小風自動脫網(wǎng)停機后，5min內能軟切并網(wǎng)。當風速小于停機風速時，為了避免風力發(fā)電機組長期逆功率運行，造成電網(wǎng)損耗，應自動脫網(wǎng)，使風力發(fā)電機組處于自由轉動的待風狀態(tài)。當風速大于開機風速，要求風力發(fā)電機組的偏航機構始終能自動跟風。跟風精度范5°風力發(fā)電機組的液壓機械閘在并網(wǎng)運行、開機和待風狀態(tài)下，應該松開機械閘，其余狀態(tài)下（大風停機、斷電和故障等）均應抱閘。風力發(fā)電機組的葉尖閘除非在脫網(wǎng)瞬間、超速和斷電時釋放，起平穩(wěn)剎車作用。其余時間（運行期間、正常和故障停機期間）均處于歸位狀態(tài)。在大風停機和超速停機的情況下風力發(fā)電機組除了應該脫網(wǎng)閘和甩葉尖閘停機外，還應該自動投入偏航控制風發(fā)電機組的機艙軸心線與風向成一定的角度加力發(fā)電機組脫網(wǎng)的安全度待機艙轉90°機保持與風向偏90°風控制風范圍15°。在電網(wǎng)中斷、缺相和過電壓的情況下，風力發(fā)電機組應停止運行，此時控制系統(tǒng)不能供電如正在運行時風力發(fā)電機組遇到這種情況能自動脫網(wǎng)和抱閘停機此時偏航機構不會動作，風力發(fā)電機組的機械結構部分應能承受考驗。風力發(fā)電機組塔架內的懸掛電纜只允許扭2.5圈統(tǒng)設計了正反扭纜計數(shù)器，超過時自動停機解纜，達到要求后再自動開機，恢復運行發(fā)電。風力發(fā)電機組應具有手動控制功能（包括遠程遙控手操），手動控制自”功能應該解除，相反地投入自動控制時，有“手動功能自動屏蔽。控制系統(tǒng)應該保證風力發(fā)電機組的所有監(jiān)控參數(shù)在正常允許的范圍內，一旦超過極限并出現(xiàn)危險情況，應能自動處理并安全停機。二、控制系統(tǒng)主要參數(shù)1.主技術參數(shù)1）發(fā)電機出功率（額定）2）電機最輸出功率3）作風速圍

P（kWe1.2P（kW）e4-25m/s額定風速切攻風速（平值）切出風速（平值）7）輪轉速發(fā)電機并網(wǎng)轉速發(fā)電機輸出電壓發(fā)電機發(fā)電頻率

V（s）e4m/25m/sN（r/min1000/1500+20r/minV±10%50Hz±0.511）網(wǎng)最大沖擊電流（有效值）＜1.51e12）容補償后功率因數(shù)2.制指標及效果1）式

0.6-0.92專用微控制器2）載開關＜690V，660A3）動對風差范圍

±15°4）力發(fā)電組自動起、停時間＜60s系統(tǒng)測試精度電纜纏繞2.5圈動解纜7）纜時間55min

≥0.5%8）動操作應時間＜3.護功能超電壓保護范圍欠電流保護范圍

連續(xù)30s＞1.3U（V）e連續(xù)30s＜（A）e風輪轉速極限＜40r/min發(fā)電機轉速極限＜1800r/min發(fā)電機過功率保護值發(fā)電機過電流保護值7）風保護速

連續(xù)1.2P（e連續(xù)30＞1.51（Ae連續(xù)600s＞25m/s系統(tǒng)接地電阻＜Ω防雷感應電壓＞三、恒速恒頻風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成框圖如9-1所這定槳距雙速發(fā)電機型機組控制系統(tǒng)的組成于變槳距風力發(fā)電機組只是發(fā)電機軟切人控制略有區(qū)別?？刂葡到y(tǒng)由微機控制器（包監(jiān)控顯示運行控制器、并網(wǎng)控制器、發(fā)電機功率控制器）、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)控輸驅動電路模板（輸出伺服電動機、液壓伺服機構、機電切換裝置）等系統(tǒng)組成。主要有空氣斷路器、控制切換接觸器、過電流、過電壓及避雷保護器件、電流、電壓及溫度的變換電路、發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置、偏航控制系統(tǒng)、相位補償系統(tǒng)、停機制動控制裝置感信號主要由信號接口電路完成們向計算機控制器提供電氣隔離標準信號。這些信號有模擬量20點開關量60多、頻率量10多點，信號的電壓和電流范圍一般為工業(yè)標準信號。1.控系統(tǒng)輸入信號系統(tǒng)監(jiān)測的參數(shù)有三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、出功率、發(fā)電機轉速、風輪轉速、發(fā)電機繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、控制板溫度、機械制動閘片磨損及溫度電扭機艙振動、風速儀和風向標等。為了得到系統(tǒng)運行的情況，系統(tǒng)還需監(jiān)測各接觸器的開關壓閥壓力狀況、偏航運作和按鍵輸入等情況。而控制系統(tǒng)輸出控制的是并網(wǎng)晶閘管觸發(fā)補償旁路接觸器的開合空斷路器的開合空制動、機械制動和偏航。這些控制輸出都需要狀態(tài)反饋，所以系統(tǒng)的輸入量包括20多模擬量點率量60多開關量他們主要為系統(tǒng)的模擬輸入量：發(fā)電機和電網(wǎng)的三相電壓三電流和發(fā)電機繞組溫齒箱油溫環(huán)溫度傳動機構等旋轉機構的熱升溫度；頻率輸入量有風輪轉速、發(fā)電機轉速、風速儀、風向儀，偏航正反向計數(shù)、扭纜正反向計數(shù)等；開關輸入量主要有按鍵信號16個制動閘片磨損、制動閘片熱、風向標0°風向標90°、偏航順時傳感、偏航逆時針傳感、機艙振動、偏航電動機過載、旁路接觸器狀態(tài)、風輪液壓壓力信號（風輪轉速過高時出現(xiàn)）、機械制動液壓壓力高、機械制動液壓壓力低、外部錯誤信號等等。2.控系統(tǒng)輸出信號而系統(tǒng)的控制輸出主要是控制各電磁閥、接觸器線圈、空氣斷路的開合輸出。電磁閥和接觸器側的開合則與發(fā)電動機的并網(wǎng)、偏航電動機（順針和，逆時針）的動作、相位補償?shù)娜酵肚兄苿蛹皺C械制動系統(tǒng)的動作等。還有系統(tǒng)的軟并網(wǎng)和軟脫網(wǎng)控制。此外，對變槳距風力發(fā)電機組還要求根據(jù)風速變化調節(jié)變槳距控制輸出。四、控制系統(tǒng)工作原理主開關合上后風發(fā)電機組控器準備自動運作。首先系統(tǒng)初始化查控制程序微制器硬件和外設傳感器來的脈及比較所選的操作參數(shù)份系統(tǒng)工作表接著就正式起動。起動的第一秒鐘內檢查電網(wǎng)、設置各個計數(shù)器出構初始工作狀態(tài)及晶閘管的開通角。所有這些完成后，風力發(fā)電機組開始自動運行。用于風輪的葉尖本來90°，現(xiàn)在恢復為0°，風輪開始轉動。計算機開始時刻監(jiān)測各個參數(shù)、輸入，判斷是否可以并網(wǎng)，判斷參數(shù)有否超過極限、執(zhí)行偏航、相位補償制或空氣制動。其中相位補償?shù)淖饔迷谟谑构β室驍?shù)保持在0.95-0.99之。其詳細的控制系統(tǒng)工作原理流程框圖（見圖9-2。五、并網(wǎng)控制基本原理恒速恒頻發(fā)電機并網(wǎng)控制系統(tǒng)一般來說比較簡單據(jù)發(fā)電機不同種即采用不同方法對于同步發(fā)電機和籠型感應發(fā)電機方法各不相同運行于由電機極數(shù)和頻率所決定的同步轉速，后者則以稍高于同步速的轉速運行。（一）同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行控制由于發(fā)電機有固定的旋轉方向，只要使發(fā)電機的輸出端與電網(wǎng)各項互相對應即可滿足條件。起動和并網(wǎng)過程如下由風向傳器測出風向并使偏航控制器動作使力發(fā)電機組對準風向當速超過切人風速時槳距控制器調節(jié)葉片槳距角使風力發(fā)電機組起動但發(fā)電機被風力發(fā)電機組帶到接近同步速時磁調節(jié)器動作向發(fā)電機供給勵磁并節(jié)勵磁電流使發(fā)電機的端電壓接近于電網(wǎng)電壓發(fā)電機被加速幾乎達到同步速度時發(fā)電機的電動勢或端電壓的幅值將大致與電網(wǎng)電壓相同頻率之間的很小差別將使發(fā)電機的端電壓和電網(wǎng)電壓之間的相位差在0°的圍內緩慢的變化，檢測出斷路器兩側的電位差，當其為零或非常小時就可使斷路器合閘并網(wǎng)閘后由于有自整步作用要子轉速接近同步轉速就可以使發(fā)電機牽人同步使發(fā)電機與電網(wǎng)保持頻率完全相同上程可以通過微機自動檢測和操作。這種同步機并網(wǎng)方式使網(wǎng)的瞬態(tài)電流減至最小而風力發(fā)電機組和電網(wǎng)受到的沖擊也最小是要求風力發(fā)電機調速器調節(jié)轉速使發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率的偏差達到容許值時方可并網(wǎng)所對調速器的求較高如并網(wǎng)時刻控制不當則有可能產生較大的沖擊電流，甚至并網(wǎng)失敗外為實現(xiàn)上述同步并網(wǎng)所需要的控制系統(tǒng)一不是很便宜的對小型風力發(fā)電機組將會占其整個成本的一個相當大的部分于個原因同步發(fā)電機一般用于較大型的風力發(fā)電機組。（二）感應發(fā)電機的并網(wǎng)運行控制1.電并網(wǎng)感應發(fā)電機可以直接并入電網(wǎng)，也可以通過晶閘管調壓裝置與電網(wǎng)連接。應發(fā)電機的并網(wǎng)條件如下：轉子轉向應與定子旋轉磁場轉向一致，即感應發(fā)電機的相序應和電網(wǎng)相序相同；發(fā)電機轉速應盡可能接近同步轉速時并網(wǎng)。并網(wǎng)的第一個條件必須滿足電機并網(wǎng)后將處于電磁制動狀態(tài)線時應調整好相序；第二個條件不是非常嚴格，但愈是接近同步轉速并網(wǎng)，沖擊電流衰減的時間愈少。當風速達到起動條件時風力發(fā)電機組起動，感應發(fā)電機被帶到同步轉速附近（一般為98%同步轉速時合閘并網(wǎng)由發(fā)電機并網(wǎng)時本身無電壓，故并網(wǎng)時必將伴隨個過渡過程，流過5-6倍定電流的沖擊電流，一般零點幾秒后即可轉入穩(wěn)態(tài)。感應發(fā)電機并網(wǎng)時的轉速雖然對過渡過程的時間有一定影響一來說問題不大以風力發(fā)電機并網(wǎng)合閘時的轉速要求不是非常嚴格網(wǎng)比較簡單風力發(fā)電機組與大電網(wǎng)并聯(lián)時閘瞬間的沖擊電流對發(fā)電機及大電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行不會有太大的影響。當對小容量的電網(wǎng)系統(tǒng)，并聯(lián)瞬間會引起電網(wǎng)電壓大幅度下跌，從而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電器設備的正常運行甚會影響到小電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全了抑制并網(wǎng)時的沖擊電流以在感應發(fā)電機與三相電網(wǎng)之間串接電抗器系統(tǒng)電壓不致下跌過大并網(wǎng)過渡過程結束后再其短接。對于較大型的風力發(fā)電機組，目前比較先進的并網(wǎng)方法是采用雙向晶閘管控制的軟投入法，如圖9-3所。當風力發(fā)電機組將發(fā)電機帶到同步速附近時，發(fā)電機輸出端的路器閉合，使發(fā)電機經(jīng)一組雙向晶閘管與電網(wǎng)連接，雙向晶閘管觸發(fā)角由180°-0°逐漸打開，向晶閘管的導通角由0°通電反饋對雙向晶閘管導通角的控制，將并網(wǎng)時的沖擊電流限制在1.5倍額定電流以內，從而得到一個比較平滑的并網(wǎng)過，瞬態(tài)過程結束后，微處理機發(fā)出信號利一組開關將雙向閘管短接而結束了風力發(fā)電機的并網(wǎng)過程入常的發(fā)電運行。2.并運行時的功率輸出感應發(fā)電機并網(wǎng)運行時電網(wǎng)送出的電流的大小及功率因數(shù)，取決于轉差/及機的參數(shù)前者與感應發(fā)電機的負載的大小有關者對設計好的電機是給定的數(shù)值此這些量都不能加以控制或調節(jié)網(wǎng)電機運行在其轉—轉速曲線的穩(wěn)定區(qū)（見圖9-4）。當風力發(fā)電機組傳給發(fā)電機機械功率及轉矩隨風速而增加時，發(fā)電機的輸出功率及其轉矩也相應增大，原先的轉矩平衡點A沿運行特性曲線移至轉速較前1稍高的一個新的平衡點A，續(xù)平穩(wěn)運行。但當發(fā)電機的輸出功率超過其最大轉矩所對應2的功率時，其反轉矩減小，從而導致轉速迅速升高，在電網(wǎng)上引起飛車，這是十分危險的。為此必須具有合理可靠的失速葉片或限速機構證風速超過額定風速或陣風時風力發(fā)電機組輸入的機械功率被限制在一個最大值范圍內發(fā)機的輸出電功率不超過其最大轉矩所對應的功率值。需要指出的是應發(fā)電機的最大轉矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比網(wǎng)壓下降會導致發(fā)電機的最大轉矩成平方關系下降此電網(wǎng)電壓嚴重下降也會引起轉子飛車反電網(wǎng)電壓上升過高，會導致發(fā)電機勵磁電流增加，功率因數(shù)下降，并有可能造成電機過載運行。所以對于小容量電網(wǎng)應該配備可靠的過電壓和欠電壓保護裝置方要求選用過載能力強（最大轉矩為額定轉矩倍上）的發(fā)電機。3.功功率及其補償感應發(fā)電機需要落后的無功功率主要是為了勵磁的需要也為了供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率就前一項來說一般中大感應電機勵電流約為額定電流的，而勵磁所需的無功功率就達到發(fā)電機容量的，加上第二項，這樣感應發(fā)電機總共所需的無功功率約為發(fā)電機容量的20%-25%。接在電網(wǎng)上的負載一來說其功率因數(shù)都是落后的亦即需要落后的無功功率，而接在電網(wǎng)上的感應發(fā)電機也需從電網(wǎng)吸取落后的無功功率疑加重了電網(wǎng)上其他同步發(fā)電機提供無功功率的負擔造成不利影響所以對配置感應電機的風力發(fā)電機通常要采用電容器進行適當?shù)臒o功補償。pp（三）變速恒頻風力發(fā)電機組的并網(wǎng)運行變速恒頻風力發(fā)電機組的一個重要優(yōu)點是可以使風力發(fā)電機組在很大風速范圍內按最佳效率運行從風力發(fā)電機組的運行理分析求風力發(fā)電機組的轉速正比于風速變化保持一個恒定的最佳葉尖速比使風力發(fā)電機組風輪的風能利用系數(shù)保持最大值不變，風力發(fā)電機組輸出最大的功率此對變速恒頻風力發(fā)電機組的要求了能夠穩(wěn)定可靠地并網(wǎng)運行之外，最重要的一點就是要實現(xiàn)最大功率輸出控制。（四）同步發(fā)電機交直交統(tǒng)的并網(wǎng)運行這種系統(tǒng)與電網(wǎng)并聯(lián)運行的特點如下：由于采用頻率變換裝置進行輸出控制以并網(wǎng)時沒有電流沖擊對系統(tǒng)幾乎沒有影響。為采用交值佼轉換方式，同步發(fā)電機的工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨立的，風輪及發(fā)電機的轉速可以變化，不必擔心發(fā)生同步發(fā)電機直接并網(wǎng)運行時可能出現(xiàn)的失步問題。由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵式逆變器，雖然可以調節(jié)無功功率，但有高頻電流流向電網(wǎng)。在風電系統(tǒng)中采用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調節(jié)輸出負荷可使風力發(fā)電機組按最佳效率運行，向電網(wǎng)輸送更多的電能。（五）雙饋發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)運行雙饋發(fā)電機定子三相繞組直接與電網(wǎng)相聯(lián)子繞組經(jīng)—交循環(huán)變流器聯(lián)入電網(wǎng)種統(tǒng)并網(wǎng)運行的特點：風力機起動后帶動發(fā)電機至接近同步轉速時，由循環(huán)變流器控制進行電壓匹配、同步和相位控制以迅速地并入電網(wǎng)網(wǎng)時基本上無電流沖擊對于無初始起動轉矩的風力發(fā)電機（達里厄型風力發(fā)電機風發(fā)電機組在靜止狀態(tài)下的起動可由雙饋電機運行于電動機工況來實現(xiàn)。風力發(fā)電機的轉速可隨風速及負載的變化及時做出相應的調整，使風力發(fā)電機組以最佳葉尖速比運行，產生最大的電能輸出。雙饋發(fā)電機勵磁可調量有三個，即勵磁電流的頻率、幅值和相位。調節(jié)勵磁電流的頻率，保證發(fā)電機在變速運行的情況下發(fā)出恒定頻率的電力過改變勵磁電流的幅值和相位達到調節(jié)輸出有功功率和無功功率的目的轉子電流相位改變時轉電流產生的轉子磁場在電機氣隙空間的位置有一個位移改變了雙饋電機定子電動勢與電網(wǎng)電壓向量的相對位置也改變了電機的功角以調節(jié)勵磁不僅可以調節(jié)無功功率可調節(jié)有功功率。六、風力發(fā)電機組的變距控制原理（一）變槳距風力發(fā)電機組的控制方式風力發(fā)電機組的變距系統(tǒng)主要包含著兩種控制方式網(wǎng)的速度控制與并網(wǎng)后的功率控制。由于異步電機的功率與速度是嚴格對應的，功率控制最終也是通過速度控制來實現(xiàn)的。變槳距風輪的葉片在靜止時，節(jié)距角為90°如圖9-5所，這時氣流對葉不產生力矩，整個葉片實際上是一塊阻尼板。當風速達到起動風速時，葉片向方向轉動，直到氣流對葉片產生一定的攻角風輪開始動風輪從起動到額定轉速其片的節(jié)距角隨轉速的升高是一個連續(xù)變化的過程。根據(jù)給定的速度參考值，調整節(jié)距角，進行所謂的速度控制。當轉速達到額定轉速后電并電網(wǎng)這時電機轉速受到電網(wǎng)頻率的牽制，變化不大，主要取決于電機的轉差電機的轉控制實際上已轉為功率控制為了優(yōu)化功率曲線在進行功率控制的同時通過轉子電流制器對電機轉差進行調整而調整風輪轉速當風速較低時，電機轉差調整到很小（1%），轉速在同步附近；當風速高于額定風速時，電機轉差調整到很大（10%，使葉尖速比得到優(yōu)化，使功率曲線達到理想的狀態(tài)。（二）變距控制如圖9-6所控制系統(tǒng)實際上是一個隨動系控器是一個非線性比例控制器，它可以補償比例閥的死帶和極限距系統(tǒng)的執(zhí)行機構是液壓系統(tǒng)距制器的輸出信號經(jīng)D/A轉后，變成電壓信號控制比例閥（或電液伺閥），驅動油缸活塞，推動變距機構，使葉片節(jié)距角變化。活塞的位移反饋信號由位移傳感器測量，經(jīng)轉換后輸入比較器。七、風力發(fā)電機組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的信號特征1.電信號電壓、電流：測量信號范圍寬，要求有較好的線性度；測量信號諧波豐富，頻譜特性復雜；電壓、電流信號為矢量信號，暫態(tài)反應速度應低于0.02s，精度高于0.5級。功率因數(shù)：影響風力發(fā)電機組發(fā)電量計量和補償電容投入容量，要求較高精度。電網(wǎng)頻率：一般在工頻附近，精度要，應速度快。一次電壓、電流由PT、變?yōu)榭刹蓸拥慕涣餍盘?，?jīng)濾波整形限幅后進行A/D轉。以上數(shù)據(jù)信號采集點集中數(shù)據(jù)流量大采速度高風力發(fā)電機組的電壓電流的采樣數(shù)據(jù)有兩個用途：在發(fā)電機或主回路元件故障及電網(wǎng)發(fā)生危及風力發(fā)電機運行的異常狀態(tài)時作為微機保護的判據(jù)。作為風力發(fā)電機組發(fā)電量統(tǒng)計、性能評估、狀態(tài)顯示的重要參數(shù)。以及超功率和低功率時作為風力發(fā)電機組退出運行判據(jù)時也為就地電容補償投切重要判據(jù)力發(fā)電機組繼電保護屬于低壓電流電保根據(jù)風力發(fā)電機組的與電網(wǎng)連接和運行特點力障的形式比較簡單輸入信號的暫分量不豐富要求純基頻分量的輸入信號即作為風力發(fā)電機組電力故障判據(jù)同時法選擇還需兼顧數(shù)據(jù)統(tǒng)計的需要因而選擇傅氏全波算法作為風力發(fā)電機組微機繼電保護的算法。傅氏算法數(shù)據(jù)窗長度為20ms，計算量和采樣頻率對于單片機系統(tǒng)來說是一個需要妥善處理的問題，對于IPC系統(tǒng)則需要妥善處理數(shù)據(jù)流量分配的問題可接應用于低網(wǎng)絡的電壓流后備保護配備差分濾波器以削弱電流中衰減的直流分量作為電流速斷保護，加速出口故障的切除時間。2.溫信號數(shù)據(jù)信號采集點相對集中，距離主控位置50m器件熱容量較大，反應到溫度變化較慢可采用鉑電阻測量度數(shù)可作為器件疲勞程度和風力發(fā)電機組運行效能的判據(jù)不作為突發(fā)故障的保護據(jù)度統(tǒng)計對于故障分析和歷史數(shù)據(jù)趨勢分析有一定作用。由PT100鉑阻對溫度進行采樣，采樣信號經(jīng)電路處理后形成電壓。根據(jù)采樣點空間布置和距離數(shù)據(jù)處理中心位置，在機艙上設計一個采集模塊就地將溫度值轉化為數(shù)字信號，模塊采用RS-485通方式把數(shù)據(jù)送給計算機。溫度采集模塊采用ICL7135片，其分辨率為十進制輸出4.5位接受從150mV-±10V之不范圍的電壓信號在外界接口處加裝DC3000V的光耦合器隔離，保護采集模塊易受高壓或線電流的沖擊而損壞。測量控制盤溫度的傳感器位于電控柜，經(jīng)電路處理后形成0-5V電直接送至A/D轉換板，由計算機分析判斷晶閘管的溫度狀況。3.風風力發(fā)電機組對風向的測量由風向標實現(xiàn)。風向瞬時波動頻繁，幅度不大。風發(fā)電機組為主動對風設計向生變化時航構根據(jù)風向標信號帶動機頭隨風轉動，對風向的測量不要求具體位置力電機組對風向的測量由風向標來完成著字電路的發(fā)展，風向標的種類也有許多。其中一種內部帶有一個位的格雷碼盤，當風向標隨風轉動時，同時也帶動格雷碼盤轉動此得到不同的格雷碼數(shù)，通過光電感應元件，形成一組位數(shù)字輸入信號。格雷碼盤將360°分成256個，每個區(qū)分為1.41°所以其測量精度為()*(%這種風向標可以確定風向具體位置。另一種風向標如圖9-7所。風向標形成的信號為兩個開關量，正向是一號傳感器，為0°軸二傳感器同一號傳感器成90°夾角為90°軸這樣形成一個帶四個象限的虛擬坐標。當風向標轉動后會風力發(fā)機組現(xiàn)在的方向形成夾角風力發(fā)電機組現(xiàn)在的方向必定會落在風向標所形成的坐標象限內來確定風力發(fā)電機組的偏航方向和停止偏航的標記。其中0/1表傳感器送來的信號在0和1之不的擺動；表示傳感器送來的信號可以為也以為1。系統(tǒng)選用了這種風向標對風向進行測量。4.風轉速轉速范圍/min。據(jù)現(xiàn)場空間布置，可采用霍爾元件將轉速信號轉換為窄脈沖。脈沖頻率范圍為。通常工作在10Hz以。葉片轉速與電機轉速相差一個固定變化，可以相互校驗被測信號的可靠性。風力發(fā)電機組轉速的測量點有兩個電機主軸轉速和風輪轉速速號由霍爾傳感器進行采樣經(jīng)整形濾波后輸入信號頻率信號光耦合器隔離后送至頻率數(shù)字化模塊般測頻的方法有兩種種通過計量單位時間內的脈沖個數(shù)獲得種量相鄰脈沖的時間間隔通求倒數(shù)獲得頻率對于率較高的信號采用前一種方法可以獲得較高精度于頻率較低的信號采用后一種方法可以節(jié)省系統(tǒng)資源得高精度模塊類型與測量風速的相同。模塊采用RS-485通方式把數(shù)據(jù)送至工控機，由計算機把頻率信號轉換成對應的轉速頻與轉速的對應關系為線性的輪轉速和發(fā)電機轉速可以進行相互校驗輪轉速乘以56.6等發(fā)電機轉速，如果不符，表示兩個轉速信號的采集部分有故障，風力發(fā)電機組退出運行。轉速測量用于判斷風力發(fā)電機組并網(wǎng)和脫網(wǎng)，還可用于判別超速條件，當風輪轉速超過30r/min或電機轉速超過1575r/min時，應停機。5.速風速通過安裝在機艙外的光電數(shù)字式風速儀測得速儀送出的信號為頻率值經(jīng)耦合器隔離后送至頻率數(shù)字化模塊塊可處理最大輸入頻率值為6.8kHz模塊采用458通信方式把數(shù)據(jù)送給工控機算機把傳送來的頻率信號經(jīng)平均后轉換成風速于率風速的轉換關系非線性轉換過程中采用了分段線性的方法進行處理速可根據(jù)功率進行校驗，當風速在3m/s以，功率高于持1min時或風速在以，功率低于續(xù)1min時表示風速計有故障。第三節(jié)安全統(tǒng)的結構原理一、安全系統(tǒng)在風力發(fā)電機組運行中的地位安全生產是我國風電場管理的一項基本原則風電場則主要是由風力發(fā)電機組組成以風力發(fā)電機組的運行安全是風電場以至電力行業(yè)的大事成電力生產的不安全直影響國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的正常生活秩序是在社會和電氣化設施不斷向高消費型發(fā)展的時代，停電或用電質量低下，造成生產產品質量下降，甚至會造成社會不安?？刂葡到y(tǒng)是風力發(fā)電機組核心部件風力發(fā)電機組安全運行根本保證以了提高風力發(fā)電機組的運行安全性須從控制系統(tǒng)的安全性和可靠性設計開始據(jù)風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的發(fā)電輸、運行控制不同環(huán)節(jié)的特點，在設備從安裝到運行的全部過程中，切實把好安全質量關，不斷尋找提高風力發(fā)電機組安全可靠性的途徑和方法。風力發(fā)電機組的安全生產是一項安全系統(tǒng)工程，而控制系統(tǒng)是風力發(fā)電機組的重要組成部分，它的安全系統(tǒng)構成整個安全系統(tǒng)的一部分，需要以系統(tǒng)論，信息論，控制論為基礎，研究人、設備的生產管理，研究事故、預防事故的一門科學。從系統(tǒng)的觀點，縱向從設計、制造、安裝、試驗、運行、檢修進行全面分析，橫向從元器件購買、工藝、規(guī)程、標準、組織和管理等全面分析最后進行全面綜合評價的使風力發(fā)電系統(tǒng)各不安全因素減到最小到最佳安全狀態(tài)生產。二、機組控制裝置的安全系統(tǒng)組成和設計（一）安全系統(tǒng)組成（見圖9-8（二）安全系統(tǒng)設計1.計過程在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中安性包括系統(tǒng)的硬件安全性和軟件安全性件的安全性在很大程度上取決于構成它的基本器件此力提高和改善元器件的可靠性是安全性的保證是是提高元器件的可靠性來滿足系統(tǒng)對安全性越來越高的要求將是很困難的，即使可以做到，也要付出高昂的代價。不少先例已經(jīng)表明，即便有了高可靠性的元器件，如果設計不當、工藝不好、設計不合理，同樣不能獲得安全性高的硬件系統(tǒng)。因此，努力搞好系統(tǒng)的安全設計是提高系統(tǒng)可靠性的關鍵。系統(tǒng)的安全性工作要貫穿在系統(tǒng)設計、制造、使用的全過程中。尤其是在進行系統(tǒng)設計時，要全面安排和考慮有關安全性的問題統(tǒng)設計是保證日后生產用所達到的可靠性的主要步驟。2.統(tǒng)設計的進程在系統(tǒng)設計的每一步了慮系統(tǒng)性能指標的實現(xiàn)外時要考慮有關安全可靠性的要求在統(tǒng)設計開始階段對設計任務進行分析時同時要對系統(tǒng)的安全可靠性要求、可靠性環(huán)境進行分析。在制定和選擇最佳方案時同時要比較各個方案的可靠性們采取的措施達到的指標和付出的代價。對它們的安全性做出相應的評估，以利于比較?？傮w方案確定以后再系統(tǒng)逐分解由總體系統(tǒng)到分系統(tǒng)、到子系統(tǒng)部件直到元器件對們的安全可靠性進行分配和預估而決定各部件各元器件的可靠性及其必須采取的可靠性措施。這樣可以開始進行部件及電路板的設計。與此同時要慮系統(tǒng)的軟件設計及其應采取的必要的安全性手段。在系統(tǒng)的硬件及軟件調試完成之后系統(tǒng)的試運行階段這階段中對統(tǒng)硬件、軟件的工作情況進行詳細的觀察和記錄出的故障現(xiàn)象進行記錄和分析那在設計過程中考慮不周方法不當?shù)牡夭扇”匾难a救措施要時對那些明顯地影響安全性的部件或軟件進行重新設計。3.生及使用過程在生產及使用過程中，對故障進行詳細記錄，定期提出報告并進行真的分析及時總結有關系統(tǒng)的工情況出故障的原因仔細判別故障是由硬件還是由軟件引起的是于正常的元器件效還是由于設計上的疏忽果是由于設計上的錯誤則應重新設計該部件用設計的件來代替原先不合適的部件若是發(fā)現(xiàn)軟件上有錯誤則必須認真加以修改并重新進行調試，并用改正的軟件代替用戶的舊軟件。最后從系統(tǒng)設計到使用完全實現(xiàn)控制系統(tǒng)的安全要求。三、機組控制運行安全保護系統(tǒng)1.大保護安全系統(tǒng)機組設計有切人風速V，機風速V，般取10min25m/s的速gt為停機風速由于此時風的能量大系必須采取保護措施在機前對失速型風力發(fā)電機組；風輪葉片自動降低風能的捕獲，風力發(fā)電機組的功率輸出仍然保持在額定功率左右，而對于變槳距風力發(fā)電機組必須調節(jié)葉片變距角現(xiàn)率輸出的調節(jié)制大功率的輸出，保證發(fā)電機運行安全。當大風停機時，機組必須按照安全程序停機。停機后，風力發(fā)電機組必須90°對風控制。參數(shù)越限保護風力發(fā)電機組運行中，有許多參數(shù)需要監(jiān)控，不同機組運行的現(xiàn)場，規(guī)定越限參數(shù)值不同度數(shù)由計機采樣值和實際工況計算確定上下限控制力參數(shù)的極限，采用壓力繼電器，根據(jù)工況要求，確定和調整越限設定值，繼電器輸入觸點開關信號給計算機系統(tǒng)制統(tǒng)自動辨別理壓和電流參數(shù)由電量傳感器轉換送人計算機控制系統(tǒng)，根據(jù)工況要求和安全技術要求確定越限電流電壓控制的參數(shù)。電壓保護指對電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進行的保護，通常對控制系統(tǒng)交流電源進行隔離穩(wěn)壓保護，同時裝置加高壓瞬態(tài)吸收元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。電流保護控制系統(tǒng)所有的電器電路（除安全鏈外）都必須加過流保護器，如熔絲、空氣開關。振動保護機組設有三級振動頻率保護，振動球開關、振動頻率上限、振動頻率極限2，當開關動作時，系統(tǒng)將分級進行處理。開機保護設計機組開機正常順序控制于槳距失速異步風力發(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。關機保護風力發(fā)電機組在小風風及故障時需要安全停機機的順序應先空氣氣動制動，然后，軟切除脫網(wǎng)停機。軟脫網(wǎng)的順序控制與軟并網(wǎng)的控制基本一致。緊急停機安全鏈保護緊急停機是機組安全保護的有效屏障動關動作超速、電網(wǎng)中斷機部件突然損壞或災時風力發(fā)電機組緊急停機系的安全鏈動作將效的保護系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工況安全，控制系統(tǒng)在左右，將機組平穩(wěn)停止。四、電氣接地保護系統(tǒng)（一）接地的基本概念接地裝置電器設備的任何部分與土壤間作良好的電器連接成為接地，與土壤直接接觸的金屬體稱為接地體接接地體與電器設備之間的金屬導線稱為接地線地和接地體均稱為接地裝置工接地在正常況或事故情況下了保證電器設備的安全運行必須將電控制系統(tǒng)一點進行接地，如把變壓器的中心點接地，稱為工作接地。保護接地為了防止由于絕緣損壞而造成觸電危險電器設備不帶電的金屬外殼用導線和接地裝置相連接，控制板、電動機外殼接地，稱為保護接地。接地的作用保護接地的作用器備的絕一旦擊穿見其外殼對地電壓限制在安全電壓以內，防止人身觸電事故。保護接零的作用：電器設備的絕緣一旦擊穿，會形成阻抗很小的短路回路，產生很大的短路電流，促使熔體在允許時間內切斷故障電路，以免發(fā)生觸電傷亡事故。工作接地的作用：降低人體的接觸電壓，迅速切斷故障設備，降低電器設備和電力線路設計的絕緣水平。4.重接地在風電場中性點接地系統(tǒng)中，中性點直接接地的低壓線路，塔筒處（中性）零線應重復接地專零線或金屬外皮作零線的低壓電纜應重復接地纜架空線在引入建筑物處，如離接地點超過50m應將零線接地，采用金屬管配線時，應將金屬管與零線連接后再重復接地，采用塑料管配線時，在管外應敷設界面不小于10mm2的線零線連接后再重復接地。每一重復接地電阻不超過10，而電源（變壓器）容量在100kV以下者，每一重復接地電阻不超過30Ω但至少要有3處進行重復接。（二）機組接地保護裝置1.地體分為人工接地體和自然界接地體地置充分利用與大地有可靠連接的自然接地塔和地基為可靠接地自設計人工接地體與塔筒和地基相連組成接地網(wǎng)，這樣具有較好的防雷電和大電流電壓的沖擊時必須安裝繞線環(huán)和接地棒的接地設計裝置，即接地保護裝置。人工接地體不應埋設在垃圾爐和強烈腐蝕性土壤處埋設時接地體深度不小于0.6m垂直接地體長度應不小于2.5m，埋人后周圍要用新土敦實。接地體連接應采用搭接焊，搭接長度為扁鋼寬度的2倍并由三個鄰邊施焊，為圓鋼直徑的六倍由兩面施焊地與接地線連接采用可拆卸的螺栓聯(lián)接便測試電阻。當?shù)叵螺^深處的土壤電阻率較低時采用深井或深管式接地體或在接地坑內填人化學降阻劑。[此被lina在2008-11-1210:12重編輯]五、微控制器抗干擾保護系統(tǒng)（一）抗干擾保護系統(tǒng)組成抗干擾的基本原則了使微機控制系統(tǒng)或控制裝置不因外界電磁干擾的影響而誤動作或喪失功能也不向外界發(fā)送過的噪聲干擾免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作所以設計肘主要遵循下列原則：抑制噪聲源，直接消除干擾產生的原因；切斷電磁干擾的傳遞途徑，或提高傳遞途徑對電磁干擾的衰減作用，以消除噪聲源和受擾設備之間的噪聲耦合；加強受擾設備抵抗電磁干擾的能力，降低其噪聲靈感度。抗干擾措施：進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)內部與外界完全的電器隔離；控制系統(tǒng)數(shù)字地和模擬地完全分開；控制器各功能板所有電源均采用DCDC隔電源；輸入輸出的信號線均采用帶護套的抗干擾屏蔽線；微機控制器的系統(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；設計較好的接地系統(tǒng)。微機控制器抗干擾系統(tǒng)組成框圖，如圖所。（二）系統(tǒng)的抗干擾設計在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作究擾對微控制器系統(tǒng)的影響及采取抗干擾措施是十分必要的。在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)或其他電子設備中個電路要減少干擾的影響以量減小干擾源產生的干擾強度亦可以切或降低干擾耦合因素干擾強度盡量衰減再是采取各種措施，提高電子線路的抗干擾能力。干擾源有的來自系統(tǒng)的外部。例如業(yè)電器設備的電火花高壓輸電線上的放電；通信設備的電磁波太陽輻射雷以各大功率設備開關時發(fā)出的干擾均屬于這類干擾一干擾來自微機應用系統(tǒng)內部。例如源自身產生的干擾；電路中脈沖尖峰或自激振蕩；電路之間通過分布電容的耦合產生的干擾備機械振動產生的干擾的沖電流通過地線電阻、電源內阻造成的干擾等等均屬這一類。知道干擾來源就在干擾源處取措施，抑制其產生種施有時是十分有效的在無法控制干擾源的地方，就必須從另外兩方面來下功夫。（三）系統(tǒng)的抗干擾措施在進行微型機應用系統(tǒng)設計過程中始至終都要考慮如何提高系統(tǒng)的抗干擾性能面一加以說明。1.機控制器部分風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中的控制器可購買現(xiàn)成的微型（可編程控制器或工控機），也可以自己進行設計。在結構、規(guī)模、體積、重量等方面有特殊要求，無現(xiàn)成微機可用時，則必須自行設計。在設計過程中，從抗干擾角度出發(fā)需采取一定的措施。在設計微機控制器時，應注意總線的驅動能力；總線的終端負載總競爭在干擾時，采取措施證微機正常工作微制器部分應當與外設分開放置，使微控制與—功率電路隔開。必要時，使微控制器浮地工作。在微控制器電路板設計時遵數(shù)字電路電路板設計的原則芯的電源到地之間加濾波電容；芯片不用的輸入端應小心處理要懸空；采用加阻尼的辦法減少信號的輻射，例如：在有脈沖電流的引線上串上一個小磁珠電路板設計時，引線盡量短。線間的串擾問題也必須加以消除。在微型機設計中儲部分是重要組成部分存儲器電路往往是一個很易產生干擾的部件當儲器部分采用芯片數(shù)多，工作電流大，在讀寫瞬間會產生較大的脈沖電流。這種沖擊電流會在引線電感上感應出幅度較大的干擾電壓。為了使微型機浮地須取隔離措施于開關信號的隔離比容易做到且代價不高。例如使光隔離器或使用繼電都可以。對于模擬信號的隔離稍復雜一點。可以采用線性光隔離器、使用隔離放大器或用模擬信號隔離集成電路，如D202AD204等采用這些措施，有助于使微型機浮地。2.數(shù)電路設計在設計數(shù)字電路時，不管是電源電壓較低的TTL電，還是可以采用較高電壓的CMOS電，它們都有一定的抗干擾門限。如設計不當，會產生干擾影響其他電或者會使自身對干擾更加敏感。在數(shù)字集成電路芯片的使用中注到它們的驅動能力及不用輸入端的處理用波電容，引線盡可能短，平行走向的引線不要太長，減小沖擊電流的影響。在TTL電中，遇到容性負載時要特別小心。因為容性負載會使下一級輸入波形邊—變慢，而緩慢邊沿輸入會在數(shù)字電路狀態(tài)變換過程中產生幅度較大的振蕩。形成一個干擾源。遇到這種情況可利用史密特發(fā)器首先對波形整形后再送到下一級電路也可以利用DTL電來處理性負載的輸出，它不會因為前沿慢變而產生振蕩。同樣，在遇到感性負載時，在電流關斷瞬間會產生很高的感應電壓會電路元件擊穿，也會產生干擾，必須加以克服通?？梢栽陔姼胸撋喜⑸媳Ｗo二極管或電阻和電容之遇到感性負載時就要特別小心。對于CMOS電來說，同樣存在TTL電中的問題。當輸入信號在CMOS的換特性的過渡段里產生波動在其輸出端必然會出現(xiàn)振蕩為過渡段的特性表現(xiàn)出具有很大放大倍數(shù)的放大特性。在電路設計中可能會遇到這樣的情況得的信號必須經(jīng)過一段很惡劣的干擾環(huán)境才能到達信號的輸入端信源在這惡劣環(huán)境中會耦合上比信號本身還大的干擾系無法正常工作了克服干擾的影響以在信號源處對信號進行放大信號幅度足夠大；在目的地的輸入端再進行衰減。在幅度大而寬度小的干擾存在時在電路中利用低通濾波器濾除為這種干擾比信號的頻率高，簡單的低通濾波器就能奏效。在電路設計中經(jīng)常會遇到各種按鍵關狀態(tài)的輸入電路必須消除鍵抖動的問題另一方面，從干擾的角度來說鍵通斷過程中會產生較大的干擾必消除?？梢圆捎枚喾N電路來去除按鍵的抖動。由于電路原理很簡單，不需要再做說明。3.模電路設計在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中采用模擬集成電或稱性集成電路）來放大微弱信號或產生某種波形信號向負載提供一定的功率等擬件既易受干擾的影響又會產生干擾影響其他器件。用于小信號放大的模擬電路要意到干擾及噪聲的影響選擇集成電路時應選擇低噪聲元器件用低波紋低噪聲電源使用基準電壓的地方選低噪聲的基準電壓。在使用模擬電路時要別注意除放大器的自激為自激可使放大本身工作不正常而且還會干擾其他元器件通采RC移校正來消除自激減少電源線電阻及內阻加強電源的濾波措施可以減少由電源引起的自激。在模擬電路放大信號時注克共模干擾采用差分放大和好的接地方法以使其模干擾減到最小在模擬信號進入計機之前采前面所述的隔離措施可以大大減少由模擬信號線路引入的干擾。（四）克服信號傳輸過程中的干擾在信號傳輸過程中們希望將信號傳送而盡可能消除或減少干擾的影響采用單端接收信號則模和共模兩種干擾會部進入輸入部件。若采用差分輸入用兩端輸入則以大大減小共模干擾的影響。由于傳輸線上有一定電阻，共模影響不可能完全消除。1.少串模的影響可以采取以下措施消除或減小串模干擾的影響。串模干擾是在信號傳輸線上耦合產生的，可以來取屏蔽等措施切斷耦合的途徑。在接收端加上濾波器，用濾波器濾除串模干擾而不明顯的影響有用信號。降低傳輸線的電阻及電抗，減小干擾在其上耦合產生的影響。將有用信號在傳輸前進行放大，在接收端再衰減。2.減共模的影響在許多現(xiàn)場，共模干擾電壓有時高達上千伏。共模干擾必須認真加抑制，主要采取如下一些措施。采用差分方式傳輸和接收：由于有現(xiàn)成的集成電路可以選用，實現(xiàn)起來也就不困難了。采用電流環(huán)傳輸：在傳送信號時，將信號轉換成相應的電流進行傳送，可以大大減小共模電壓的影響為傳送的電流基本上只與信號比和所采用的電源電壓有關與共模電壓無關。簡單的單端隔離措施：可以采用簡單的單——送端或接收端隔離。那樣做就能抑制共模干擾的影響采的隔離法可以是光耦合器壓器耦合器繼器隔離器或專用的集成電路芯片隔離器。雙端隔離：在一些簡單的情況下，可以采用單端隔離措施，例如，微機系統(tǒng)中的狀態(tài)顯示燈繼器的控制輸出和狀態(tài)入、控制臺面板上的開關鍵等等。但在一些復雜的情況下如機通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用信號發(fā)送端與接收端都采用隔離措施體電路這里就不再介紹。隔離加電流環(huán)：由于電流環(huán)受共模干擾的影響小。一般在采取隔離措施時，常同時采用電流環(huán)。尤其當采用光電隔離技術時，實現(xiàn)起來非常容易。用強信號傳輸：如前所述，在發(fā)送端先將信號進行放大，提高信噪比之后再進行傳送。光纖傳輸：信號傳輸線路利用光纖，可以克服電氣通信傳輸中的許多缺點，使抗干擾能力有了突破性的進展。光纖傳輸容量大、速率高、抗干擾性能好，是理想的傳送方式，只是造價要高一些。在信號傳送過程中保持雙線的平衡有雙線平衡時才將共模電壓減到最小否則，共模干擾會轉化成串模干擾而造成影響。注意傳輸線的長度：一般來說，傳輸線長度越長，越容易受到干擾。這還與傳輸線的種類、結構。電路等有關。但無論什么樣的情況，都有各自的最大長度的限制。在使用中應予以注意。（五）電源電路的抗干擾措施在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中多干擾是由電源供電線路產生或由它所引入的是統(tǒng)的主要干擾源許多文獻認為電電路的抗干擾措施完善了子線路的抗干擾問題也就解決了一大半。這足以說明這個問題的重要性我們實際工作中確也有這樣的體會。這就是我們把電源問題作為一個重要問題提出討論的理由。1.源中的干擾來源電源中的干擾來源大致有如下這幾種。1）電網(wǎng)直受到雷擊或因雷電感應所產生的極高的浪涌電壓。這種因雷電所產生的浪涌電壓一般均達幾千伏接擊浪涌電壓甚至高達幾十萬伏種涌電壓會給系統(tǒng)造成極大的危害。各種電器設備的接通或斷開所引起的電網(wǎng)浪涌電壓。例如，大變壓器、大功率交流電動機的起動或斷開，都會使電網(wǎng)產生數(shù)倍于?，F(xiàn)電壓的浪涌。電網(wǎng)上連接的電氣設備接地或接地斷開時，所引起的浪涌電壓。各種電氣設備工作時產生的干擾饋送到電網(wǎng)上，使電網(wǎng)電壓中帶有干擾。例如，鄰近大功率晶閘管工作時，會在電網(wǎng)電壓中造成很高的尖脈沖干擾。電源電路本身產生的干擾。系統(tǒng)電源電路會產生波紋，產生自激，在采用晶閘管時會產生脈沖干擾，開關電源也會產生脈沖干擾等等。2.干擾措施人們已經(jīng)研究了許多抑制電源干擾的措施實際應用系統(tǒng)中可以選擇適合自己所設計的電源系統(tǒng)的抗干擾手段。1）源變壓的一次側屏蔽。電源變壓器的一次與二次繞組之間存在著分布電容。由于一次與二次繞組是繞在一起的它們之間的分布電容可以大到數(shù)百皮法電容的存在，變壓器一次側電網(wǎng)中的干擾可以通過這種電容的耦合而出現(xiàn)在變壓器的二次側。為了減小變壓器一次與二次側間的分布電容以在它們之間加靜電屏蔽一與二次繞組之間加屏蔽，并將屏蔽層接地，就可以大大減小一次與二次繞組間的分布電容。利用一次平衡式繞制電源變壓器。就是將一次繞組分作兩部分同時繞制，再將它們串聯(lián)在一起，這樣可以抑制共模干擾。采用防雷電變壓器雷變壓器除了能夠抑制因雷擊或雷電感應所產生的浪涌電壓外，它對抑制電網(wǎng)中的其他干擾也具有十分良好的性能。減少電源變壓器的泄漏磁通。因為電源變壓器的泄漏磁通本身就是一種干擾，必須采取措施盡可能地減少泄漏發(fā)生通可采用并聯(lián)平衡繞制法用泄漏小的鐵心在壓器鐵心上加短路環(huán)；改變變壓器的安裝位置等措施來抑制磁通的泄漏。采用噪聲隔離變壓器。這種變壓器是近年來為抗干擾而專門研制的一種電源變壓器。它的性能比屏蔽變壓器更好。噪聲隔離變壓器的鐵心材料與一般變壓器不同磁導率在高頻時會急劇下降同時這變壓器在其繞組和變壓器外部采用了多層電磁屏蔽措施是它的這些特性它抗共模及差模于抗性能上更加優(yōu)越。6）用電源波器。這是目前在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的電源系統(tǒng)中廣泛采用的一種抗干擾措施。選擇不同的電源濾波器的電感和電容參數(shù)，可濾除不同頻段上的干擾。當選擇的參數(shù)大時，可以濾除頻率低的干擾；反之，可以濾除頻率高的干擾。前者體積、重量都較大；后者則較小。電源濾波器還可以用來濾除直流電源中的噪聲干擾關源的直流輸出端串上電源濾波器可有效地濾除直流電源中的噪聲干擾效果十分明顯在由直流到直流進行變換后的直流輸出端接電源濾波器，抑制噪聲的效果也很好。7）用性能的穩(wěn)壓電源。目前，最常采用串聯(lián)調整穩(wěn)壓的電源或開關式穩(wěn)壓電源。無論采用哪一種，都必須消除自激小紋，抑制在穩(wěn)壓電源中可能出現(xiàn)的噪聲。使它既不能引入外來的干擾又保證自身不產生干擾。對于電源電路的抗干擾問題以采取的一些電源抗干擾措施視電網(wǎng)干擾的實際情況以全用，也可以只用其中某一些措施。三相變壓可消除零線的干擾；交流穩(wěn)壓器對220V進行交流穩(wěn)壓；電源濾波器可以采用高、低頻濾波器串聯(lián)使用流壓的變壓器中以在前面三相變壓器中均可采用防雷除涌浪電壓的措施。并且穩(wěn)源中，加大濾波電容，串接電源濾波器，消除它們產生的干擾。（六）良好的接地措施接地是每個系統(tǒng)設計者都會遇到的問題起來似乎很簡單但如果處理不好會使系統(tǒng)的干擾大大增加，甚至使系統(tǒng)無法工作。放大器與信號源的接地對于微弱信號的放大電路，信號源與放大器之間存在著地電阻。當某種干擾電流流過此電阻時會成干擾電壓以得出地電阻上的干擾電壓絕大部分都加到了放大器的輸入端果采用單端接地以大大減少由于地電阻產生的干擾電壓的影響。電纜及其接地在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中，被測控的對象往往與主機相距較遠，傳輸信號時要盡量克服干擾的影響傳送的信號頻率一般在低頻范圍送樣的信號通常采用屏蔽雙絞線或同軸電纜。在使用屏蔽雙絞線或同軸電纜進行信號傳送時用一端接地的方法干效果較好。3.電及電路板的接地電路板內的電路在電路板內接地時，接地電阻就成了一個公共電阻。由于各電流都流過公共電阻，會產生耦合和干擾。為了克服公共接地電阻的影響當將接地電阻盡量減小以采用將一點接地的辦法克服公共電阻的影響。上面講述的是針對電路板內電路的果將我們的思路擴大到電路板就是說各電路板經(jīng)過公共接地電阻接地那么公共接地電阻的耦合產生的干擾就會影響到各電路板制種干擾的措施同樣是上面所提到的兩點：減小公共接地電阻；采用一點接地。4.系的接地在風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中，尤其是因為其現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣、干擾。大。而且，現(xiàn)在的微型機多數(shù)是工作#電壓之下，其抗干擾門限較低。為了減少擾，經(jīng)常使微型機工作在浮地狀態(tài)。在微機浮地工作過程中，可能會產生靜電，為消除靜電的影響，使微機通過一個大電阻（幾百千歐一幾兆歐）單獨直接接地。風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中電電路電平電路功設備的地需單獨直接接地。（七）仔細設計印制電路板，增強抗干擾能力風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)由許多印制電路板組成踐已經(jīng)證明制路板的制作與設計對系統(tǒng)的抗干擾性能有著很大的關系。這個課題包括的內容十分廣泛且復雜。引線阻抗印制電路板的印制線具有一定的電阻，當信號是脈沖或頻率較高時，其電抗也將產生影響設印制電路板盡能地加粗并縮短引線便小引線阻抗的影響。尤其是對流過電流大的引線，如電源線、地線等要更加注意，要盡可能地減小其引線阻抗。仔細設計地線地線上的公共電阻（抗）能產生干擾。在設計印制電路板時，要特別注意地線的安排。在設計多層印制電路板時，可以把其中一層或幾層平面整個作為地線。這種大面積接地可以使地電阻減到最小。同時，利用平面接地，還可以起到層間的屏蔽作用。因此，在多層電路板設計中，這種方法經(jīng)常采用。在單面或雙面電路板時可以將線設計成網(wǎng)格狀種結構可以減少電流的環(huán)流面積，降低接地電位差。例如制板正面水平走地線反垂直走地線。它們的交叉點用金屬化孔相連接，形成網(wǎng)相結構。當然，在設計中還要考慮到能否實現(xiàn)，可適當簡化。在設計接口電路板時，注意數(shù)字地與模擬地分開，并采用一點相接，以減少相互干擾。濾波印制電路中，要安裝許多集成電路，尤其是高速數(shù)字電路，在其工作中會產生較大的干擾。為此，在設計印制電路板時，要注意濾除。通常在電源進人印制電路板后，要用多個的電容進行濾波以本板不擾其他電路板在跨接電容時要量靠近芯片，引線盡可能短。抑制引線間的串擾由于印制電路板內，引線密度大，線間距離近、這就增加了引線間的干擾為減小串擾，在布線時要盡量避免線與線長距離并行走線能大線與線之間的距離，對干擾特別敏感的信號引線，可在其兩邊設置地線以屏蔽干擾。總之，減小串擾主要是減小引線間的分布電容，同時，也可以考慮采用屏蔽干擾源的措施。5.意抑制反射干擾信號在印制電路板內傳播會在因終端阻抗不匹配而造成的反射干擾為除或減少反射干擾的影響用加終端匹配網(wǎng)絡的方法設計印制電路板時加以應用。（八）認真進行結構設計風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的結構設計對提高其抗干擾性能是十分重要的。由于風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣擾大微型機本身經(jīng)常采用浮地用金屬外殼屏蔽并放在機箱里面功器件晶閘管電器等等不要與微型機放在一個機柜中。發(fā)熱器件、振動大的部件要單獨放在機柜中，以免對其他部件造成影響。系統(tǒng)的電網(wǎng)電源要單獨走線不靠近微機系統(tǒng)的信號線免對信號的輸入輸造成影響。系統(tǒng)的強信號與弱信號線要分開免強者干擾弱者般多穿過鐵管進行屏蔽或者采用屏蔽雙絞線、屏蔽多芯電纜或同軸電纜傳輸，達到抑制干擾的目的。如果可能盡改善微機的工作境般常將主機安置在環(huán)境較好的中心控制室中把終端、伺服機構、測試部件或前端機（或稱下位機）安裝在工作現(xiàn)場。六、多重保護安全系統(tǒng)（一）安全系統(tǒng)硬件的實現(xiàn)主電路保護在變壓器低壓側三相四線進線處設置低壓配電低壓斷路器，以實現(xiàn)機組電氣元件的維護操作安全和短路過載保護低壓配電低壓斷路器配有分動脫扣和輔動觸頭電機三相電纜線人口處，配空氣斷路器，實現(xiàn)發(fā)電機的過電流、過載及短路保護。同時，主電路和安全停機機構設有專用的安全鏈鎖電路旦發(fā)生意外火災供中斷事故系統(tǒng)可自動安全停機。過電壓過流保護主電路計算機電源進線端制變壓器進線端和所有輸出伺服電動機進線端，均設置過電壓、過電流保護繼電器，一旦發(fā)生電壓、電流超過規(guī)定值的情況，切斷輸出回路，對輸出設備進行保護。整流電源、液壓控制電源、穩(wěn)壓電源、控制電源、調向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機械閘系統(tǒng)、補償控制電容都有相應的過電流、過電壓保護裝置。3.瞬保護控制系統(tǒng)的所有輸入信號和輸出信號都設有瞬態(tài)高壓保護器件，防止瞬間壓信號對接口電路的沖擊。在計算機電源及直流電源變壓器原端信號的輸入端均設有相應的瞬時超壓和過電流保護裝置。4.雷保護系統(tǒng)風力發(fā)電機組發(fā)電機輸入線人口應設置防雷保護裝置機組有可能直接遭雷擊制統(tǒng)瞬間的感應雷須采取措施屏蔽理可靠的接地線或設計專用疏雷通道為系統(tǒng)主避雷保護控裝置中有避雷器一旦有雷擊發(fā)生時自動合閘將瞬態(tài)高壓雷電輸入大地。在運行中應盡量降低接地電阻來提高系統(tǒng)的耐雷水平，降低接地電阻的措施是加長接地體，更換電阻率小的接地導體時接地土壤采用降阻劑來降低接地電阻阻是由專門工廠生產的無機化學復合材料，使用時加水將其攪拌成糊狀，澆鑄接地體周圍，再回填土，埋好接地導體。（二）微機控制器軟件的安全設計實現(xiàn)計算機控制器的直流電源浮地有入計算機的信號全部采用光隔離器計算機和從計算機的通信人口、機艙頂部傳感器輸入信號，均設計防雷裝置，或采用光纖通信。軟件系統(tǒng)是構成風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的兩大組成部分之一，在系統(tǒng)中扮演極其重要的角色力電機組控制系統(tǒng)的可性不僅與硬件系統(tǒng)有關且與軟件系統(tǒng)有著極其密切的關系軟的安全性設計既控制統(tǒng)軟件安全設計就是利用計算機智能軟件編制功能善控制系統(tǒng)的安全保護功能。實際控制系統(tǒng)中主要有，機組故障判別和自動處理軟件設計；控制系統(tǒng)編制軟件對機組所有狀態(tài)故障自動辨別和處理組刻處于安全狀態(tài)。任務協(xié)調設計風力發(fā)電機組控制為多任務系統(tǒng)常同時有幾個任務工作為止發(fā)生沖突設協(xié)調控制每控邏輯與實際狀態(tài)對應互鎖止執(zhí)行相關任務時造成混亂。臨界資源控制風力發(fā)電機組控制中部分輸出口屬于臨界資源們如果被多個任務同時控制，就可能造成故障或元器件的損壞。因此制序編制中控制輸出激勵采用組合邏輯控制，布置所有臨界資源只被一個任務控制。容錯性設計為防止用戶誤操作或某種原因引起軟件運行錯誤件計考慮容錯性在力發(fā)電機組的任何工作狀態(tài)下，非法操作都不被承認。軟件權限設計風力發(fā)電機組控制軟件應有三層低層適應于現(xiàn)場值班人員使用有密碼，允許查詢風力發(fā)電機組狀態(tài)顯示，故障提示，故障記錄，運行累計值等，可以控制風力發(fā)電機組起動停、偏航等一級的維護層給風力發(fā)電機組維護人員使用，需要輸入密碼，可用于修改風力發(fā)電機組運行參數(shù)高是設計層，僅為設計人員使用，需要最高級密碼，供設計人員修改程序使用。（三）軟件安全設計的方法軟件可靠性在很大程度上取決于設計人員的素質了高軟件的可靠性具體地可從如下幾個方面來考慮。1.真仔細地進行規(guī)范設計在進行軟件設計的過程中，編制軟件設計的規(guī)范是極其重要的。據(jù)有關文獻介紹規(guī)范錯誤占軟錯誤的一半以上足以說明編制規(guī)范有多么重要要求每個設計人員必須認真仔細地進行規(guī)范設計果你還不太清楚要求及其細節(jié)有必要與用戶進行進一步討論與研究至地做一些必要的實驗工過程進行仔細觀察與分析，以便提出符合實際的要求。在提出規(guī)范之后要與用戶和其設計人員進行仔細討論后邀請有關專家進行評審以便使規(guī)范更加合理這步工作定要認真仔細并小心謹慎須知，一旦規(guī)范錯誤，則除了浪費人力、物力和時間外，還有可能造成更加嚴重的后果。2.使好的程序設計方法靈活地使用好的程序設計方法，編寫出思路清晰，概念分明程序，可以減少錯誤的發(fā)生。例如，模塊程序、自上而下的程序設計及結構程序設計。這幾種方法都是最常用的，而且為了設計好一個軟件，經(jīng)常將上述3種方法組合在一起，混合使用。分析問題是自上而下進行體現(xiàn)采用模塊化程序；在編程序過程中，運用一些結構程序的概念以及分枝程序、子程序、宏指令等多種手段。編寫出錯誤較少的程序。3.選合適的程序設計語言目前用于程序設計的語言有許多種。不同的語言，在編程難易程度、程序效率雜程度是否易于發(fā)現(xiàn)錯誤等方面是不一樣的選擇合適的程序設計語言，可以使編程簡單，少出現(xiàn)錯誤，易于查錯和調試。在用于工程上的風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中系統(tǒng)軟件經(jīng)常采用高級語言匯編