单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.0MW,风电机组培训教材,控制系统,2.0MW风电机组培训教材控制系统,1,概述,H93CH-2.0MW,型风电机组是变桨变速功率调节、三叶片、上风向、水平轴、双馈式并网型风力发电设备，按照,GL,、,IEC TC2A+,风况进行设计计算，整个机组的噪声特性符,IEC61400-11,标准的规定，整机见下图。,1 概述H93CH-2.0MW型风电机组是变桨变速功率调节,海装风电2MW参考资料课件,1,1,主要技术参数,风轮直径,93.6,m,扫掠面积,6877,m2,风轮布置形式,上风向,叶片数量,3,旋转方向,顺时针（,cw,），面向风轮,额定功率,2068kW,无功功率调节,0.9,（感性）,10.9,（容性）,输出电压,690 V10%,电网频率,50 Hz1%,切入风速,3m/s,切出风速,25m/s,（,600s,平均风速）,11 主要技术参数,额定风速,9.7m/s,转速范围,8.7,16.8rpm,额定转速,15 rpm,安全风速,70m/s,（,50,年一遇，,3,秒平均风速）,功率调节方式,电气变桨,叶片变桨范围,0,91,风轮仰角,5,风轮锥角,3.5,设计使用寿命,20,年,防雷保护等级,IEC 61400-24,级,注*：空气密度为,1.169kg/m3,下的值。,额定风速 9.7m/s,1,2,风机控制系统布局,12风机控制系统布局,2,控制系统,H93CH-2.0MW,风电机组控制系统是全自动化运行设备、实时监测、控制风力发电机组运行，只有设备维护时才需要手动操作。控制系统内置单机远程监控功能，可以通过网络监视、控制风电机组运行。控制系统还具有运行数据记录功能，可以查看运行日志。控制系统主要由,PLC,及,I/0,模块、供电设备、传感器、执行器件等构成，这些控制设备、执行器件安装于塔基、机舱控制柜以及变桨控制柜。,2 控制系统H93CH-2.0MW风电机组控制系统是全自动,2.1,控制系统组成,2.1 控制系统组成,塔基控制柜,塔基控制柜包含辅助电源、,PLC,及,I/O,模块、电网测量、安全链、以太网交换机、控制柜散热控制及加热控制、雷电保护等。,塔基控制柜,2.3,塔基控制柜,塔基控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、启动按钮、停机按钮、复位按钮、维护钥匙开关、故障指示灯、待机指示灯、运行指示灯、维护状态指示灯、安全链指示灯、紧急停机开关动作指示灯、电网连接指示灯、辅助电源开关。所有这些操作、显示器件可以完成对控制系统的,启动、停机和复位、紧急停机、维护状态切换等操作，并指示其工作状态。,2.3 塔基控制柜塔基控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全链。,启动按钮：启动风电机组。,停机按钮：停止风电机组运行。,复位按钮：复位风电机组。,维护钥匙开关：逆时针转动钥匙（“,0”,位置），置控制系统为正常运行状态；顺时针转动钥匙（“,1”,位置），置控制系统为维护状态，此时可以使用机舱控制柜门上左变桨,、右变桨、左偏航、右偏航及机舱远程操作控制盒上的制动盘制动控制风电机组。,待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明风电机组处于准备运行状态，可以启动；指示灯闪烁：表明控制系统自动启动模块已经激活，经过一段时间后设备会自动启动，或者表示故障信号已被复位。,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全,运行指示灯（绿色）：指示灯亮，表明风电机组处于正常运行状态。,故障指示灯（红色）：表明风电机组出现故障。,维护状态指示灯（蓝色）：表明风电机组处于维护状态下，塔基控制柜或机舱控制柜门上的维护钥匙开关处于“,0”,位置。,安全链指示灯（红色）：表明安全链断开。,紧急停机开关动作指示灯（红色）：表明紧急停机开关断开。,电网连接指示灯（绿色）：表明风电机组与电网连接。,辅助电源开关：逆时针转动到“,OFF”,位置，则关闭塔基、机舱和轮毂的所有辅助电源；顺时针转动到“,ON”,位置，则接通塔基、机舱和轮毂的所有辅助电源,运行指示灯（绿色）：指示灯亮，表明风电机组处于正常运行状态,机舱控制柜：,机舱控制柜包含齿轮箱监测与控制、发电机监测与控制、制动器监测与控制、偏航监测与控制、风速风向,/,环境监测、润滑油,/,冷却水监测与控制、润滑油离线过滤装置监测与控制、机舱温度监测与控制、安全链路、,I/O,模块、维护控制、控制柜散热和加热控制、雷电保护等,机舱控制柜：,2.3,机舱控制柜,机舱控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、启动按钮、停机按钮、复位按钮、维护钥匙开关、左变桨、右变桨、左偏航、右偏航、故障指示灯、待机指示灯、运行指示灯、维护状态指示灯、安全链指示灯、紧急停机开关动作指示灯、电源开关。这些操作、显示器件可以完成对控制系统的,启动、停机和复位、紧急停机、维护状态切换、维护状态下的左右变桨、维护状态下的左右偏航等操作，并指示系统故障。,2.3 机舱控制柜机舱控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、,机舱控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、启动按钮、停机按钮、复位按钮、维护钥匙开关、左变桨、右变桨、左偏航、右偏航、故障指示灯、待机指示灯、运行指示灯、维护状态指示灯、安全链指示灯、紧急停机开关动作指示灯、电源开关。这些操作、显示器件可以完成对控制系统的,启动、停机和复位、紧急停机、维护状态切换、维护状态下的左右变桨、维护状态下的左右偏航等,操作，并指示系统故障。,机舱控制柜的控制柜门上设置有紧急停机开关、启动按钮、停机按钮,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全链。,启动按钮：启动风电机组。,停机按钮：停止风电机组运行。,复位按钮：复位风电机组。,维护钥匙开关：逆时针转动钥匙（“,0”,位置），置控制系统为正常运行状态；顺时针转动钥匙（“,1”,位置），置控制系统为维护状态，此时可以使用机舱控制柜门上左变桨,、右变桨、左偏航、右偏航及机舱遥控手柄上的制动盘制动控制风电机组。,左变桨：在维护状态下，完成变桨角度由,89,向,40,移动。,右变桨：在维护状态下，完成变桨角度由,40,向,89,移动。,左偏航：在维护状态下，完成风电机组左偏航。,右偏航：在维护状态下，完成风电机组右偏航。,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全,待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明,风电机组处于准备运行状态，可以启动；指示灯闪烁表明控制系统自动启动模块已经激活，经过一段时间后设备会自动启动，或者表示故障信号已被复位。,运行指示灯（绿色）：指示灯亮，表明风电机组处于正常运行状态。,故障指示灯（红色）：表明风电机组出现故障。,维护状态指示灯（蓝色）：表明风电机组处于维护状态下，塔基控制柜或机舱控制柜门上的维护钥匙开关处于“,0”,位置。,安全链指示灯（红色）：表明安全链断开。,紧急停机开关动作指示灯（红色）：表明紧急停机开关断开。,指示灯闪烁：表示控制系统工作正常。,电源开关：逆时针转动到“,OFF”,位置，则关闭塔基至机舱和轮毂的所有辅助电源；顺时针转动到“,ON”,位置，则接通塔基至机舱和轮毂的所有辅助电源。,待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明风电机组处于准备运行状态，,机舱控制柜手柄：,紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全链。,启动按钮：启动风电机组。,停机按钮：停止风电机组运行。,制动：按“制动”，则刹车制动。,机舱控制柜手柄：,安全链是独立于控制系统的安全控制，若安全链任一接点中断，将由安全系统执行紧急停机，将触发以下事件：,变桨电机和蓄电池组接通,叶片以,7/s,的速度顺桨，直到触发,91,行程开关；,制动器在转子转速,5rpm,时投入,以最大力矩制动,风电机组在零功率脱网,禁止偏航,安全链被触发,在故障排除后,只能通过塔基或机舱控制柜上的“复位”，按钮手动复位,风电机组才允许重新运行。,安全链是独立于控制系统的安全控制，若安全链任一接点中断，将由,2.6,控制系统运行,控制系统实时采集风电机组各分系统参数及环境参数，以及各控制系统按钮信号，根据控制系统策略对风机进行实时控制。另外，还可以根据远程监控系统发来的控制命令进行控制。,控制系统靠传感器数据来实现实时、连续的监控，一旦参数不在预先设定的范围，将按照故障等级控制风电机组发出的故障报告、正常停机、快速停机或紧急停机，并将记录下故障时的风机数据。,控制软件依据风机控制要求，控制程序由主控制流程和各个监控子模块组成，所有的模块根据重要性和实时性要求，分别作,1s,任务、,500ms,任务、,20ms,任务执行。,另外，控制系统设置有独立的安全系统，由超速安全链信号、振动开关、扭缆开关、控制器安全链接点、轮毂安全接点、紧急停机开关等串联成。若安全链路由于前述任一接点中断而断开，将由安全系统执行紧急停机。,2.6 控制系统运行控制系统实时采集风电机组各分系统参数及,2.6.1,工作模式,2.6.1 工作模式,初始化：,PLC,上电自检后执行初始化程序，读取初始化数据，并设置初始化控制参数。初始化时间约,20S,，如果初始化正常，则,20S,后进入待机模式。,待机模式：,如果将维护钥匙开关切换到“维护”状态，则控制系统进入维护模式。,如果有导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令将进入停机模式。,如果没有故障，则进入自检。如果变桨测试状态正常、没有故障、无须解缆、齿轮箱油温正常，则允许进入启动模式。如果满足自动启动条件或者手动启动，则进入启动模式。,启动模式：,如果有导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令、或者切换到维护、或者风力不够、或者需要解缆，则进入停机模式。,初始化：PLC上电自检后执行初始化程序，读取初始化数据，并设,如果转子转速大于设定转速、风向偏移小于设定值，而且没有风暴，则进入加速运行模式。,加速运行模式：此时叶片角根据发电机实际转速、风速、叶片类型得出，目的是减小角度使发电机（或转子）加速。如果发电机转速达到发电转速，则进入发电运行模式。,发电运行模式，此时：,根据转速,-,转矩曲线控制发电机转矩和叶片角，输出电功率。,转子转速控制在,8.7,16.8rpm,。,如果机舱于风向偏差大于规定值，或者出现风暴，或者出现导致停机的故障、按下停机按钮、远程停机命令、切换到维护模式等，则进入停机模式。,如果转子转速大于设定转速、风向偏移小于设定值，而且没有风暴，,停机模式：风电机组发生导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令、或者运行过程中切换到维护状态等，控制系统将进入停机模式。,如果转子转速小于,2rpm,，则进入待机模式。,维护模式：将维护钥匙开关切换到“维护”状态，则控制系统进入维护模式。依据维护控制命令可以分别进行变桨、偏航、控制器等维护测试。,停机模式：风电机组发生导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者,2.6.2,运行监控,控制系统将检测风电机组运行的所有参数，控制机组正常运行。如果某个重要参数的测量值在预定范围之外，将控制机组停机。视故障的严重性程度，机器执行一般停机、快速停机、紧急停机，或者只发出故障报告而不停机。机组出现故障时，将记录故障信息和故障时的运行参数报告。,2.6.2 运行监控控制系统将检测风电机组运行的所有参数，控,2.6.3,转速监控,控制系统将检测主轴转速（,2,个模拟量）、编码器主轴转速信号、发电机（由变频器采集）转速信号。经过控制系统处理，将得到以下信号：,计算用于控制的转速信号；,转速校验：如果转速差超过,rpm,，且转子转速超过,rpm,，则发出转速比较故障，执行正常停机；,临界转速检测：如果转子转速超过,rpm,，则发出超临界转速故障，执行快速停机；,紧急停机转速检测：如果转子转速超过,rpm,，则发出超紧急转速故障，执行紧急停机，禁止自动启动。,2.6.3 转速监控控制系统将检测主轴转速（2个模拟量）、编,2.6.4,温度监控,控制系统将监测齿轮箱系统、发电机