风电场主控系统培训课件

风电场主控系统培训课件BachmannBachmann主控系统介绍主控系统介绍性能特点：性能特点：采用工业级INTEL奔腾处理器，有较强的处理能力；模块化设计，背板总线连接，可分段组态，配置灵活；提供全面的IO接口及功能模块，满足绝大多数应用；金属结构，能抗25g的撞击和振动；无风扇设计，散热性好；采用多级分区防雷设计，安全性好；具有防电磁干扰、抗振动特性；适应宽温设计：（-40+70）较高的防护等级：（IP54）根据任务优先等级和执行时间，合理优化系统资源；端口带有回路监视设计，确保信号的准确有效；三个独立的超速检测模块分别对不同的转速测量点进行监控，配合控制器内部速度检测，实现多重超速保护；优异的软硬件扩展能力；性能特点：性能特点：基本功能基本功能根据现场风速自动进入启动状态或从电网切出；根据功率、转速、风速自动进行转速和功率控制，实现最优化的功率输；自动偏航跟踪风向，电缆扭曲到设定值后，根据风况智能解缆；能够便捷的维护风机的各个执行机构或设备，修改机组运行参数；根据不同等级的报警事件执行不同的停机策略，降低风机损耗；当风机运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况等进行监测和记录并为风场提供原始数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能；对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，故障记录支持；支持多种工业通讯标准及互联网技术，可以实现风机系统的远程监控；基本驱动链发电系统结构如图所示。定子通过并网接触器与电网相连,由功率变换器实现同步化后给出并网指令,实现快速软并网。转子侧通过功率变换器与电网相连。在变转速运行范围内,通过调节转子侧三相励磁电流,控制定子侧恒频恒压输出,保证电能输出质量。从结构上来说，系统应该包括三个部分：风机运行主控制器、变桨距机构（包括偏航系统）以及变速恒频控制器（实现电流控制与转速控制）。对于并网型变速恒频风力发电机，还应再通过并网控制器再接入电网。基本驱动链发电系统结构图基本驱动链发电系统结构图 控制系统结构控制系统结构1、风能利用系数Cp风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示：P-风力涡轮实际获得的轴功率-空气密度A-风轮的扫风面积V-上游风速 根据贝兹（Betz）理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。风力发电原理2、叶尖速比 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比。=2Rn/V=R/vn-风轮的转速-风轮叫角频率R-风轮半径V-上游风速3、风机性能曲线 风力机性能一般用风能利用系数曲线进行描述，风能利用系数曲线是描述风力机的风能利用系数与叶尖速比之间关系的曲线，即Cp_曲线。Cp_曲线是桨叶节距角的函数。从图中可以看到Cp_曲线对桨叶节距角的变化规律；当桨叶节距角逐渐增大时Cp曲线将显著地缩小。变速恒频风力发电机在并网前实施并网控制，并网后实施最大风能追踪控制，在并网瞬间切换控制策略。控制策略的切换和矢量控制坐标变换关系如图所示。发电机并网条件为：定子电压和电网电压的幅值频率以及相位相同。发电机并网控制就是在并网之前调节定子电压，满足并网条件后进行并网操作。发电机并网前定子空载，并网控制的实质就是依据电网电压（频率相位和幅值）信息，通过变换器调节转子的励磁电流，调节发电机定子电压符合并网条件。变速恒速恒频风力力发电控制策略控制策略 双馈异步风力发电系统，绕线异步电动机的定子直接连接电网，转子经电压型交直交变频器接电网。转差率，随着转速变化而变化，变频器把转差频率的转差功率变为恒压、恒频（）的转差功率，送至电网。转速高于同步速时，转差率，转差功率流出转子，经变频器送至电网，电网收到的功率为定、转子功率之和，大于定子功率；转速低于同步转速时，转差功率从电网，经变频器流入转子，电网收到的功率为定、转子输出功率之差，小于定子功率。系统运行分为两个阶段：同步阶段：在此过程中风机已经开始转动，当其转速大于启动转速后，充电回路先闭合，使变频器直流电容电压升高，当电压大于额定值后，转子回路主接触器闭合，并且同时断开充电回路接触器。母线电压不断升高至额定值，这时变频器逆变器开始工作，电机转子中产生电流，所以在定子中有电压产生，变频器检测电网电压和电机定子电压，通过调节住转子的电压电流，使这两个电压同步，并且闭合定子主接触器，系统便完成了同步切入。运行阶段：同步切入结束后便进入正常运行阶段。在这个阶段，变频器接收主控制传输过来的两个主要控制信号：功率因数和电机力矩。控制柜用于1.5MW双馈风力发电机机组机舱控制，安装于机舱腹部，单柜组成。主控柜元件机柜左侧设置有通风栅格、690V负荷开关、400V负荷开关、230V欧标插座和400V欧标插座、主控柜温度传感器。柜内元件作用及维护单机通讯光端机、远程通讯光端机单机通讯光端机、远程通讯光端机。1、使用a、单机通讯光端机：由机舱处光端机和塔基处光端机组成，负责机舱控制器和塔基显示屏数据通讯。b、远程通讯光端机：由机舱处光端机和塔基处光端机组成，负责机舱控制器和远程管理系统数据通讯。2、维护a、检查光器件有无损坏。b、电口有无损坏。c、光纤和网线连接顺序是否与图纸一致。230VAC24VDC开关电源开关电源。1、使用a、四个开关电源分别提供4组电源供电，带自保护功能。UK8.1提供偏航刹车、主轴刹车电源；UK8.2提供模块、人机界面、光端机电源；UK8.3提供安全链回路电源；UK8.4提供发电机碳刷磨损电源；2、维护a、测试输出电源是否正常。b、检测回路是否存在短路情况。交流电源交流电源整流滤波为高压直流整流滤波为高压直流震荡变压震荡变压整流滤波为低压直流整流滤波为低压直流690VAC230VAC控制变压器控制变压器。1、使用提供3：1变电功能。2、维护a、检查变压器四角固定螺钉有无松动，需要涂抹螺纹胶。b、检测线路连接有无松动。变压器和开关器和开关电源均是利源均是利用用电磁交磁交换的原理的原理进行行电压的的变换的元件的元件.电能磁能电能各个设备开关各个设备开关。1、使用a、控制设备电源通断。2、维护a、检测线路连接有无松动。b、检测设备分断是否正常。过电流、过电压、欠电压、过负荷、过热保护；过电流、过电压、欠电压、过负荷、过热保护；时间继电器时间继电器1、使用a、根据设定值实现计时分断-闭合功能。2、维护a、检测时序功能是否正常。b、检测线路连接有无松动 安全链继电器安全链继电器1、使用 用于安全链回路实现。2、维护检测分断是否正常。检测线路连击有无松动。检测续流二极管有无损坏。控制中间继电器控制中间继电器1、使用实现控制回路器件。2、维护检测分断是否正常。检测线路连接有无松动。结构说明：结构说明：1 铁心铁心、2 线圈、线圈、3 铁心铁心 4 触点触点1、5 触点触点2 6 复位弹簧复位弹簧交流接触器：交流接触器：线圈线圈A1、A2未得电时：未得电时：1、回路、回路1、2断开；断开；2、回路、回路3、4闭合；闭合；3、回路、回路5、6断开；断开；继电器及接触器的工作原理线圈线圈A1、A2得电时：得电时：1、回路、回路1、2闭合；闭合；2、回路、回路3、4断开；断开；3、回路、回路5、6闭合；闭合；MX213控制器控制器功能：中央控制器接口：网口ETH1-远程通讯接口网口ETH2-单机通讯接口Com接口、Can接口暂时未使用维护：控制器内部参数文件检查，通讯接口检查。RS204串口通讯模块串口通讯模块功能：串口通讯，支持RS232/422/485接口：COM1-备用接口COM2-电量变送器通讯COM3-变桨通讯COM4-振动通讯维护：串口接口检测。控制模块CNT204/R计数模块计数模块接口：高速计数维护：线路连接是否松动CNT204/R计数模块计数模块接口：高速计数维护：线路连接是否松动DI232数字输入模块数字输入模块接口：数字输入信号维护：线路连接是否松动DI232数字输入模块数字输入模块接口：数字输入信号维护：线路连接是否松动DO232数字输出模块数字输出模块接口：数字输出信号维护：线路连接是否松动AIO288模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块接口：模拟量输入输出信号维护：线路连接是否松动PTAI216温度模块温度模块 接口：PT100、020mA、+-10VDC/+-1VDC维护：线路连接是否松动超速模块超速模块三个超速模块分别检测低速轴转速、高速轴转速和发电机转速Pulse：转速信号指示灯，检测到转速脉冲输入时，绿色指示灯闪烁；未检测到转速脉冲输入时，绿色指示灯灭。Relay：继电器指示灯，模块工作正常OK-OK时，继电器、触点接通，绿色指示灯亮；转速频率超限报警或模块故障ERR-继电器、触点接通，绿色指示灯灭。Reset：复位键，长按（6秒左右）整个模块复位。当报警继电器复位方式为：“超限报警后保持，按Reset键复位”时，短按(2秒左右)继电器复位。MAN(AUTO)：手动设置频率（自动运行频率），当拨到MAN时，为手动设置频率，报警频率值为FREQUENCY设置值；当拨到AUTO时，为自动设置频率，报警频率为软件设置值。TEST(RUN)：调试模式（运行模式），当系统处于AUTO状态时代，拨到TEST时，报警频率值为组态软件设置的“调试频率值”；拨到RUN时，报警频率值为组态软件设置的“运行频率值”。RS232：通讯端口，进行参数组态和实时测量数据显示、记录。FREQUENCY：停机保护频率，从上到下由3位旋钮开关设置停机保护频率，报警频率范围与组态软件设置范围一致，分别为0.1-99.9和1-999。Average：平均脉冲个数，平均脉冲数为0-F可选择。开关状开关状态报警警频率参数率参数实际报警警频率率（注：只适合（注：只适合巴赫曼机柜）巴赫曼机柜）开关名称MAN/AUTOTEST/RUN拨码状态 AUTO TEST与组态软件设置的调试报警频率一致模块1为02.0模块2为16.0模块3为16.0 AUTORUN与组态软件设置的运行报警频率一致模块1为10.0模块2为80.0模块3为65.0 MAN TEST与面板“FREQUENCY”旋钮开关设置值一致模块1为02.0模块2为16.0模块3为16.0 MAN RUN与面板“FREQUENCY”旋钮开关设置值一致模块1为02.0模块2为16.0模块3为16.0控制面板拨码开关说明 风机的正常启动条件必须满足：检查当前的刹车状态，在正常范围内，由主控系统开出旁路极限开关信号，三支桨叶以0.5/s的速度减小到90。极限开关被脱开后，开始进入等风状态。1）当前风速启动风速（3.0m/s）2）开始等风计时（2分钟）3）风向在启动偏航范围内，否则先自动对准风向4）齿轮箱油温加热齿轮油温度5）变频器正常风机正常启机机正常启机过程程如果上一次是高级别的刹车状态导致停机，则需要进行自检，以检查机组是否处于正常状态。刹车测试1：1）机械刹车2被激活，延时10s，同时监测到发电机转速为0rpm2）激活机械刹车1，叶片以0.5/s的速度变桨到903）延时5s钟，监测发电机转速是否为0rpm，如果是，进入下一测试阶段，如果不为0rpm，状态报警：刹车打滑机机组自自检刹车测试2：1）叶片以2/s的速度变桨到70；2）延时5s钟，监测发电机转速是否为0rpm，如果是，进入下一阶段测试，如果不是，状态报警：刹车打滑；打开刹车：1）打开刹车1和刹车2；2）判断上次激活的刹车等级，如果是高级别的刹车状态，进入下一步的测试，否则，进入正常启机流程；机机组自自检风速测试：当桨角在70时，延时15s后判断高速轴转速，如果高速轴转速400rpm，状态报警：测试风速转速高，如果高速轴转速400rpm，判断控制器是否断电24h或者上次出现高等级刹车级别，如果是，进行电池测试，并显示状态报警。如果不是，进入正常的启机流程。一旦风机处于正常状态，且条件满足正常启动条件，进入启动流程1）主控开始调节三支桨叶，以一定的速度将其调节到70，使风轮得到一定得转矩开始转动。在这个过程当中转速开始提升。2）当桨角由70向0方向变动时，变桨