風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)及SCADA系統(tǒng)

1、風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統(tǒng)，它必須能控制風機自動啟動，控制葉片槳距的機械調節(jié)裝置及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統(tǒng)用于監(jiān)測以提供運行狀態(tài)、風速、風向等信息。該系統(tǒng)是以計算機為基礎，一般具備遠程控制及監(jiān)測功能。控制系統(tǒng)具有以下主要功能： 1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監(jiān)測2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制3、槳距裝置快速閉環(huán)控制4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊 運行狀態(tài)1）機械剎車松開2）允許機組并網(wǎng)發(fā)電3）偏航系統(tǒng)投入自動4）變槳系統(tǒng)選擇最佳工作狀態(tài)5）發(fā)電機出口開關閉合，若風速夠大可以發(fā)電，則大、小發(fā)電機的相應開關閉合停機狀態(tài)1）機械剎車松開2）偏航系統(tǒng)停止

2、工作3）葉片收回至90變槳系統(tǒng)停止工作4）發(fā)電機出口開關閉合，其余開關均斷開緊急停機狀態(tài)1）機械剎車與空氣動力剎車同時快速動作2）計算機輸出信號被旁路，使計算機沒有可能去激活任何機構3）計算機仍在運行和測量所有輸入信號4）發(fā)電機出口開關和所有接觸器斷開5）葉片緊急收回至90后變槳系統(tǒng)停止工作6）偏航系統(tǒng)停止工作風力發(fā)電機組進入緊急停機狀態(tài)后，除非手動進行復位，否則無法啟動。自動運行控制要求 1、開機并網(wǎng)控制 當風速十分鐘平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內，機械剎車松開，葉片開始變槳，風力作用于風輪旋轉平面上，風機慢慢起動，當轉速即將升到發(fā)電機同步轉速時，軟啟動裝置使發(fā)電機連入電網(wǎng)呈異步電動機狀態(tài)，促使轉速

3、快速升高，待軟啟動結束旁路接觸器動作，機組并入電網(wǎng)運行。 自動運行控制要求 對于有大、小發(fā)電機的風力發(fā)電機組組，按風速范圍和功率的大小，確定大、小電機的投入，但大電機和小電機的發(fā)電工作轉速不一致，通常為1000r/m和1500r/m，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，通常必須幾秒完成控制。 自動運行控制要求 2、小風和逆功率脫網(wǎng) 小風和逆功率停機是將風機停在待風狀態(tài)，當十分鐘平均風速小于小風脫網(wǎng)風速或發(fā)電機輸出功率負到一定值后，風機不允許長期在電網(wǎng)運行，必須脫網(wǎng)，處于自由狀態(tài)，風機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，風機又可自動旋轉起來，達到并網(wǎng)轉速，風機

4、又投入并網(wǎng)運行。 自動運行控制要求 3、普通故障脫網(wǎng)停機 機組運行時發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等普通故障后，風機進入普通停機程序，機組收回槳葉，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，計算機可自行處理，無需維護人員到現(xiàn)場，即可恢復正常開機。 自動運行控制要求 4、緊急故障脫網(wǎng)停機 當系統(tǒng)發(fā)生緊急故障如風機發(fā)生飛車，超速、振動及負載丟失等故障時，風機進入緊急停機程序，機組在迅速收回槳葉的同時執(zhí)行機械剎車裝置，迅速將風機制動，防止故障進一步加深。 自動運行控制要求 5、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片迅

5、速變槳收回、機械剎車和脫網(wǎng)同時動作，風力發(fā)電機組組在幾秒內停下來。 自動運行控制要求 6、大風脫網(wǎng)控制 當風速10分鐘平均值大于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，這時風機必須進行大風脫網(wǎng)停機。風機先投入收回葉片，等功率下降后脫網(wǎng)，20秒后或者低速軸轉速小于一定值時，抱機械閘，風機完全停止。當風速回到工作風速區(qū)后，風機開始恢復自動對風，待轉速上升后，風機又重新開始自動并網(wǎng)運行。 自動運行控制要求 7、對風控制 風機在工作風速區(qū)時，應根據(jù)機艙的控制靈敏度，確定每次偏航的調整角度。由風向標判定機艙與風向的偏離角度，根據(jù)偏離的程度和風向傳感器的靈敏度，時刻調整機艙偏航電機的

6、運行狀態(tài)。 自動運行控制要求 8、功率調節(jié) 當風機在額定風速以上并網(wǎng)運行時，一旦發(fā)生過載，必須進行變距調節(jié),減小風輪的捕風能力，以便達到調節(jié)功率的目的，通常槳距角的調節(jié)范圍在090 自動運行控制要求 9、軟切入控制 風力發(fā)電機組組在進入電網(wǎng)運行時，必須進行軟切入控制。通常軟并網(wǎng)裝置主要由大功率晶閘管和有關控制驅動電路組成?？刂破淠康木褪峭ㄟ^不斷監(jiān)測機組的三相電流和發(fā)電機的運行狀態(tài)，限制軟切入裝置通過控制主電路晶閘管的導通角，以控制發(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，旁路接觸器動作，將主電路晶閘管斷開，軟切入過程結束，軟并網(wǎng)成功。 opt即可實現(xiàn)該風速下的最佳風能利

7、用。發(fā)電機的轉速控制是通過風電變頻器對發(fā)電機的控制來實現(xiàn)的。V轉子最大轉速下的風速 V額定風速 （1）控制系統(tǒng)保持風力發(fā)電機組組安全可靠運行，同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入電網(wǎng)。（2）控制系統(tǒng)采用計算機控制技術實現(xiàn)對風力發(fā)電機組組的運行參數(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。（3）利用計算機智能控制實現(xiàn)機組的啟停及功率優(yōu)化控制，主要進行軟切入、功率因數(shù)補償控制、大小發(fā)電機切換和額定風速以上的恒功率控制。SUZLON滑環(huán)BACHMANN模塊介紹模塊介紹MPC型控制器使用PC機，適應性強奔騰III系列處理器處理器時鐘頻率400MHZ2個串口2個

8、10/100M以太網(wǎng)口1個USB1.1接口具備運行、初始化、出錯指示的指示燈大容量外存（最大1G）32/64/128MB內存最大512K數(shù)據(jù)存儲器，電池后備電源64kFRAM數(shù)據(jù)存儲器PC機板載4/8/16/32/64MB閃存式程序存儲器，4MB內部閃存用于系統(tǒng)軟件DIO數(shù)字量輸入輸出模塊可配置輸入/輸出比可從數(shù)字傳感器讀取信號數(shù)字執(zhí)行機構切換提供輸入與輸出I/O電位間的插針，并與總線電隔離防止輸出短路，過載熱保護數(shù)字輸入/輸出模塊DIO2XX可用于驅動執(zhí)行機構、如接觸器、繼電器，氣動閥和液壓閥，還可用于讀取數(shù)字工作設備的信號，如傳感器，光電管設備和各種開關。DIO數(shù)字量輸入輸出模塊16/48

9、/64/80個數(shù)字通道16個通道克設置成輸入或輸出I/O點配置中斷輸入量每個通道帶有狀態(tài)指示LED供電電源18-34V DC，電源具有極性反接保護數(shù)字輸入輸出模塊TTL26448個數(shù)字輸入通道 16個數(shù)字輸出通道 狀態(tài)指示：黃色LED表正常( RDY )電源內部的5伏直流取自背板可連接外部5伏直流電源AIO模擬量輸入輸出模塊每個輸入通道的輸入電壓可設置成1V，10V，或者0-20mA12路Pt100信號測量范圍-100-+300取16個數(shù)值做平均，提高精度出錯檢測傳感器和執(zhí)行機構可取單端或差別連接可連接2線制PT100溫度記錄模塊PTAI216溫度記錄模塊PTAI216有4路模擬輸入和12路P

10、T100傳感器輸入單端或差分模擬輸入信號可輸入2線Pt100傳感器 分辨率14位（AI） / 12位（ Pt100 ）取樣時間2.5毫秒（AI） / 600毫秒（ Pt100 ） 輸入與系統(tǒng)電隔離斷線監(jiān)測投入監(jiān)測外部電源電壓 溫度記錄模塊PTAI216溫度記錄模塊PTAI216有4路模擬輸入和12路PT100傳感器輸入單端或差分模擬輸入信號可輸入2線Pt100傳感器 分辨率14位（AI） / 12位（ Pt100 ）取樣時間2.5毫秒（AI） / 600毫秒（ Pt100 ） 輸入與系統(tǒng)電隔離斷線監(jiān)測投入監(jiān)測外部電源電壓 計數(shù)模塊CNT204/x4單路計數(shù)輸入狀態(tài)顯示：LED（綠色）每計數(shù)器/

11、 標志輸入2個輸入通道的增量編碼器 編碼器電源直接連接輸入可以同步監(jiān)測所有的電源電壓 差分測量（脈沖之間時間測量） ，分辨率為1微秒PWM模塊脈寬調制模塊PWM202 包含兩個高功率輸出的直接連接電感或電阻負載如直流驅動器，線圈等。使用脈寬調制。 2輸出脈寬調制信號 狀態(tài)顯示：LED（綠色）選擇高功率或TTL輸出信號 監(jiān)測輸出 監(jiān)測外部電源 監(jiān)測內部溫度 CAN總線CM202CANopen主模塊CM202帶有集成處理器，性能高用于把CAN總線設備與M1控制器連接在一起每個CANopen主模塊帶有兩個獨立的CAN總線每個CAN總線可帶最多64個節(jié)點CAN總線從模塊CS200/N傳輸率從10k波特率到1M總線長度最長可達5000米使用光電耦合器把它與總線電隔離短路保護Fast Bus模塊Fast Bus模塊FM211和FS211可把輸入/輸出遠程基站與主控制器連接在一起傳輸介質可選擇傳輸速度為73MHZ的光纜它工作在雙工模式，是同時通訊Fast Bus模塊最多可配置15個子站，子站間采用光纖傳輸，最遠距離達150米信號到達第一個子站處的時延為3.5微秒，每個子站間的時延為1.4微秒控制器系統(tǒng)的所有輸入/輸出模塊可用于Fast Bus子站中采用光纖可實現(xiàn)電隔離以太網(wǎng)總控制器EM203模塊是一種工業(yè)兼容以太網(wǎng)主控器它用于訪問M1控制器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，EM203模塊也能用于子站連接通過Fa