1. 系统功能:
在风力发电机组中按控制功能可分为:连续调节控制、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)、联锁保护、管理和信息处理。
1.1. 连续调节控制:
1.1.1. 功率调节:
变浆距功率调节:
根据测量风速和测量风轮转速调节浆叶安装角的变化和变化速度来控制功率的输出及转速。
定浆距功率调节:
根据异步发电机转速与同步转速的转差率来调节功率的输出及风轮转速。
1.2. 顺序控制
1.2.1. 迎风机构的控制:
根据风向传感器的信号控制迎风机构的伺服电动机正反转来驱动机舱转盘,使机舱旋转跟随迎风。为防止机舱向某一方向旋转过多,设置电缆纽转传感器,当转盘旋转到某一设定值时,向控制系统发出信号,使电缆解除缠绕。
1.2.2. 异步电机大/小电机的切换:
由于风力机的输出功率与风速率的3次方成正比,随着风速的变化,电机输出功率将在大范围内变化。为使电机能高效率地运行,风力发电机常配置双电机或双绕组电机,以适应不能的风速段。解决电机切换过程的瞬变电流,是此切换控制功能的主要内容。
1.2.3. 机组的起动与停机:
机组能在控制系统的控制下,按照风力机组起动/停止的顺序来控制机组的起动/停止。
1.2.4. 紧急停机控制:
对变浆距风力发电机组,通过应急顺浆机构和变速传动机构中的气(液)动制动装置的动作来实现紧急停机。
对定浆距风力发电机组,通过叶尖气动刹车机构和变速传动机构中的气(液)动制动装置的动作来实现紧急停机。
1.2.5. 自动并网/解列控制:
风力发电机的并网控制和风力发电机的类型有关,主要用于线路投切和机组并网,它通过交流量的采样,开关量输入和输出,以及各种手/自动操作,达到交流信号的检同期和自动同期功能;具体见:第二部分的发电机部分。
1.3. 联锁保护功能:
在下列情况发生时,风力机紧急停机,并网的电机解列。
1) 风速不在运行范围内,风机停机;
2) 转速超过正常转速的10%;
3) 振动过大;
4) 电机温度过高;
5) 刹车片的磨损;
6) 发电机电压频率相位错误;
7) 液压系统故障;
8) 结冰;
9) 偏航故障;
10) 控制器错误;
11) 电网故障:
电压过高低;
三相不平衡;
并网发电机的相序和电网相序相反;
1.4. 数据采集功能(DAS):
记录内容:
机组运行参数:转速温度振动压力电量(电压频率)气象数据(风速温度湿度)。
运行报警故障事件及事件顺序记录功能:
SOE(Sequence Of Event)事件顺序记录功能, 电平变化分辩率:1ms(实际上可做到0.2ms)判断开关动作的时序,主要用于事故的事后分析,查找事故第一原因。
1.5. 与其他设备与装置的可靠通讯:
与其他设备与装置的可靠通讯,如与继保装置的通讯。
1.6. 上位机管理和信息处理
1.6.1. 操作监视功能:
操作功能:工作人员通过就地(操作盘)/远程(CRT)可操作风力机的复位停机开机偏航及马达启动等操作。
监视功能:控制系统以指示灯或CRT图形方式显示风力机的运行状态。
1.6.2. 在线调试及组态功能:
可远程在线调试及组态功能,实现完全集中管理。
1.6.3. 报警功能:
对超过设定报警范围的模拟信号和报警开关信号,系统能通过声光或跳出对话框的形式提醒警告用户。
1.6.4. 历史记录及打印功能:
记录介质形式:
打印
磁盘文件存储
记录格式:
日报表,月报表,年报表(如:日月平均发电量,月风速频率曲线等),事件触发记录表。
1.7. 系统模拟仿真功能:
系统能模拟仿真风力机(场)的运行,可用于运行人员的培训。
1.8. 事务管理功能:
通过网关,风电厂的实时数据与MIS相连,方便风力场人员的值班调度,风力场各机组的维修管理等事务。
2. 硬件介绍:
风电厂机组分布广,地理条件复杂,环境恶劣(温度范围:-30~60度,高电磁干扰),这些对控制系统的硬件选型都提出了更高的要求。
图1 硬件系统图
2.1. 系统网络结构:
我公司的风力发电控制系统是基于冗余TCP/IP协议设计的对等网结构 的大系统, 将MMI功能与控制功能放在不同计算机上,控制器冗余,MMI层高速网冗余,IO层总线冗余, MMI层高速网可为一般双绞线以太网线,也可为光缆,如用光缆,整个系统的各个(对)控制器可分布在相距很远的地方;不同的控制器之间可共享数据。
图2 冗余对等网结构
典型的网络配置有三种: 总线型网络,如图3 , 星型网络,如图4, 光纤虚拟环型网,如图5 。
图3 总线型网络
图4 星型网络
图5 光纤虚拟环型网
2.2. 现场控制层:
2.2.1. 现场控制器:
现场控制器采用高可靠性的控制器,现场控制器上有:CPU模块(CPU为Intel P4处理器,XP Embeded操作系统 可选冗余配置),数字量输入/出模块,模拟量输入/出模块,现场总线模块,网络接口,与其他系统及装置的通讯功能,专用简易人机接口。
现场控制器能独立完成单个风力机或变压器的控制和联锁保护,能从网络层接收命令并向网络层发送数据。
2.2.2. 传感器:
风速传感器,转速传感器(高低速转轴),线性传感器,温度传感器,压力传感器,振动传感器,电量传感器,限位开关等。
2.2.3. 执行器:
电磁阀,电动机,中间继电器。
2.3. 集中控制层:
集中控制层包括:操作员站,工程师站,数据存储打印站。集中对各分散风力机和变电站的监视和操作。
3. 目前我公司拥有的技术介绍:
3.1我们已拥有控制系统的关键技术:
1)简洁先进、全面冗余设计的控制系统网络结构;
2)可靠易用的管控一体化控制软件: EasyMC软件;
3)稳定可靠的IO硬件: 又迅IO组件(YXIOAsm)。
4)我公司主创人员多年从事大型计算机控制系统的开发、现场调试,有丰富的现场调试经验和扎实的理论基础。
3.2需做的工作:
与已建风力发电厂 控制系统的通讯问题。
3.3能做的工作:
承接新建风力发电控制系统工程;
改造已建风力发电厂,通过运用我公司先进的网络技术及管控一体化控制技术,加强已建风力发电厂对设备一体化管理的能力。 |