1. 系統功能:
在風力發電機組中按控制功能可分為:連續調節控制、順序控制(SCS)、數據采集(DAS)、聯鎖保護、管理和信息處理。
1.1. 連續調節控制:
1.1.1. 功率調節:
變漿距功率調節:
根據測量風速和測量風輪轉速調節漿葉安裝角的變化和變化速度來控制功率的輸出及轉速。
定漿距功率調節:
根據異步發電機轉速與同步轉速的轉差率來調節功率的輸出及風輪轉速。
1.2. 順序控制
1.2.1. 迎風機構的控制:
根據風向傳感器的信號控制迎風機構的伺服電動機正反轉來驅動機艙轉盤,使機艙旋轉跟隨迎風。為防止機艙向某一方向旋轉過多,設置電纜紐轉傳感器,當轉盤旋轉到某一設定值時,向控制系統發出信號,使電纜解除纏繞。
1.2.2. 異步電機大/小電機的切換:
由于風力機的輸出功率與風速率的3次方成正比,隨著風速的變化,電機輸出功率將在大范圍內變化。為使電機能高效率地運行,風力發電機常配置雙電機或雙繞組電機,以適應不能的風速段。解決電機切換過程的瞬變電流,是此切換控制功能的主要內容。
1.2.3. 機組的起動與停機:
機組能在控制系統的控制下,按照風力機組起動/停止的順序來控制機組的起動/停止。
1.2.4. 緊急停機控制:
對變漿距風力發電機組,通過應急順漿機構和變速傳動機構中的氣(液)動制動裝置的動作來實現緊急停機。
對定漿距風力發電機組,通過葉尖氣動剎車機構和變速傳動機構中的氣(液)動制動裝置的動作來實現緊急停機。
1.2.5. 自動并網/解列控制:
風力發電機的并網控制和風力發電機的類型有關,主要用于線路投切和機組并網,它通過交流量的采樣,開關量輸入和輸出,以及各種手/自動操作,達到交流信號的檢同期和自動同期功能;具體見:第二部分的發電機部分。
1.3. 聯鎖保護功能:
在下列情況發生時,風力機緊急停機,并網的電機解列。
1) 風速不在運行范圍內,風機停機;
2) 轉速超過正常轉速的10%;
3) 振動過大;
4) 電機溫度過高;
5) 剎車片的磨損;
6) 發電機電壓頻率相位錯誤;
7) 液壓系統故障;
8) 結冰;
9) 偏航故障;
10) 控制器錯誤;
11) 電網故障:
電壓過高低;
三相不平衡;
并網發電機的相序和電網相序相反;
1.4. 數據采集功能(DAS):
記錄內容:
機組運行參數:轉速溫度振動壓力電量(電壓頻率)氣象數據(風速溫度濕度)。
運行報警故障事件及事件順序記錄功能:
SOE(Sequence Of Event)事件順序記錄功能, 電平變化分辯率:1ms(實際上可做到0.2ms)判斷開關動作的時序,主要用于事故的事后分析,查找事故第一原因。
1.5. 與其他設備與裝置的可靠通訊:
與其他設備與裝置的可靠通訊,如與繼保裝置的通訊。
1.6. 上位機管理和信息處理
1.6.1. 操作監視功能:
操作功能:工作人員通過就地(操作盤)/遠程(CRT)可操作風力機的復位停機開機偏航及馬達啟動等操作。
監視功能:控制系統以指示燈或CRT圖形方式顯示風力機的運行狀態。
1.6.2. 在線調試及組態功能:
可遠程在線調試及組態功能,實現完全集中管理。
1.6.3. 報警功能:
對超過設定報警范圍的模擬信號和報警開關信號,系統能通過聲光或跳出對話框的形式提醒警告用戶。
1.6.4. 歷史記錄及打印功能:
記錄介質形式:
打印
磁盤文件存儲
記錄格式:
日報表,月報表,年報表(如:日月平均發電量,月風速頻率曲線等),事件觸發記錄表。
1.7. 系統模擬仿真功能:
系統能模擬仿真風力機(場)的運行,可用于運行人員的培訓。
1.8. 事務管理功能:
通過網關,風電廠的實時數據與MIS相連,方便風力場人員的值班調度,風力場各機組的維修管理等事務。
2. 硬件介紹:
風電廠機組分布廣,地理條件復雜,環境惡劣(溫度范圍:-30~60度,高電磁干擾),這些對控制系統的硬件選型都提出了更高的要求。
圖1 硬件系統圖
2.1. 系統網絡結構:
我公司的風力發電控制系統是基于冗余TCP/IP協議設計的對等網結構 的大系統, 將MMI功能與控制功能放在不同計算機上,控制器冗余,MMI層高速網冗余,IO層總線冗余, MMI層高速網可為一般雙絞線以太網線,也可為光纜,如用光纜,整個系統的各個(對)控制器可分布在相距很遠的地方;不同的控制器之間可共享數據。
圖2 冗余對等網結構
典型的網絡配置有三種: 總線型網絡,如圖3 , 星型網絡,如圖4, 光纖虛擬環型網,如圖5 。
圖3 總線型網絡
圖4 星型網絡
圖5 光纖虛擬環型網
2.2. 現場控制層:
2.2.1. 現場控制器:
現場控制器采用高可靠性的控制器,現場控制器上有:CPU模塊(CPU為Intel P4處理器,XP Embeded操作系統 可選冗余配置),數字量輸入/出模塊,模擬量輸入/出模塊,現場總線模塊,網絡接口,與其他系統及裝置的通訊功能,專用簡易人機接口。
現場控制器能獨立完成單個風力機或變壓器的控制和聯鎖保護,能從網絡層接收命令并向網絡層發送數據。
2.2.2. 傳感器:
風速傳感器,轉速傳感器(高低速轉軸),線性傳感器,溫度傳感器,壓力傳感器,振動傳感器,電量傳感器,限位開關等。
2.2.3. 執行器:
電磁閥,電動機,中間繼電器。
2.3. 集中控制層:
集中控制層包括:操作員站,工程師站,數據存儲打印站。集中對各分散風力機和變電站的監視和操作。
3. 目前我公司擁有的技術介紹:
3.1我們已擁有控制系統的關鍵技術:
1)簡潔先進、全面冗余設計的控制系統網絡結構;
2)可靠易用的管控一體化控制軟件: EasyMC軟件;
3)穩定可靠的IO硬件: 又迅IO組件(YXIOAsm)。
4)我公司主創人員多年從事大型計算機控制系統的開發、現場調試,有豐富的現場調試經驗和扎實的理論基礎。
3.2需做的工作:
與已建風力發電廠 控制系統的通訊問題。
3.3能做的工作:
承接新建風力發電控制系統工程;
改造已建風力發電廠,通過運用我公司先進的網絡技術及管控一體化控制技術,加強已建風力發電廠對設備一體化管理的能力。 |