1. 系統功能:
在風(fēng)力發(fā)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(lián)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(fēng)速和測量風(fēng)輪轉速調節漿葉安裝角的變化和變化速度來(lái)控制功率的輸出及轉速。
定漿距功率調節:
根據異步發(fā)電機轉速與同步轉速的轉差率來(lái)調節功率的輸出及風(fēng)輪轉速。
1.2. 順序控制
1.2.1. 迎風(fēng)機構的控制:
根據風(fēng)向傳感器的信號控制迎風(fēng)機構的伺服電動(dòng)機正反轉來(lái)驅動(dòng)機艙轉盤(pán),使機艙旋轉跟隨迎風(fēng)。為防止機艙向某一方向旋轉過(guò)多,設置電纜紐轉傳感器,當轉盤(pán)旋轉到某一設定值時(shí),向控制系統發(fā)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(fēng)力機的輸出功率與風(fēng)速率的3次方成正比,隨著(zhù)風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機常配置雙電機或雙繞組電機,以適應不能的風(fēng)速段。解決電機切換過(guò)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(dòng)與停機:
機組能在控制系統的控制下,按照風(fēng)力機組起動(dòng)/停止的順序來(lái)控制機組的起動(dòng)/停止。
1.2.4. 緊急停機控制:
對變漿距風(fēng)力發(fā)電機組,通過(guò)應急順漿機構和變速傳動(dòng)機構中的氣(液)動(dòng)制動(dòng)裝置的動(dòng)作來(lái)實(shí)現緊急停機。
對定漿距風(fēng)力發(fā)電機組,通過(guò)葉尖氣動(dòng)剎車(chē)機構和變速傳動(dòng)機構中的氣(液)動(dòng)制動(dòng)裝置的動(dòng)作來(lái)實(shí)現緊急停機。
1.2.5. 自動(dòng)并網(wǎng)/解列控制:
風(fēng)力發(fā)電機的并網(wǎng)控制和風(fēng)力發(fā)電機的類(lèi)型有關(guān),主要用于線(xiàn)路投切和機組并網(wǎng),它通過(guò)交流量的采樣,開(kāi)關(guān)量輸入和輸出,以及各種手/自動(dòng)操作,達到交流信號的檢同期和自動(dòng)同期功能;具體見(jiàn):第二部分的發(fā)電機部分。
1.3. 聯(lián)鎖保護功能:
在下列情況發(fā)生時(shí),風(fēng)力機緊急停機,并網(wǎng)的電機解列。
1) 風(fēng)速不在運行范圍內,風(fēng)機停機;
2) 轉速超過(guò)正常轉速的10%;
3) 振動(dòng)過(guò)大;
4) 電機溫度過(guò)高;
5) 剎車(chē)片的磨損;
6) 發(fā)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(wǎng)故障:
電壓過(guò)高低;
三相不平衡;
并網(wǎng)發(fā)電機的相序和電網(wǎng)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(dòng)壓力電量(電壓頻率)氣象數據(風(fēng)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(shí)際上可做到0.2ms)判斷開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)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(guò)就地(操作盤(pán))/遠程(CRT)可操作風(fēng)力機的復位停機開(kāi)機偏航及馬達啟動(dòng)等操作。
監視功能:控制系統以指示燈或CRT圖形方式顯示風(fēng)力機的運行狀態(tài)。
1.6.2. 在線(xiàn)調試及組態(tài)功能:
可遠程在線(xiàn)調試及組態(tài)功能,實(shí)現完全集中管理。
1.6.3. 報警功能:
對超過(guò)設定報警范圍的模擬信號和報警開(kāi)關(guān)信號,系統能通過(guò)聲光或跳出對話(huà)框的形式提醒警告用戶(hù)。
1.6.4. 歷史記錄及打印功能:
記錄介質(zhì)形式:
打印
磁盤(pán)文件存儲
記錄格式:
日報表,月報表,年報表(如:日月平均發(fā)電量,月風(fēng)速頻率曲線(xiàn)等),事件觸發(fā)記錄表。
1.7. 系統模擬仿真功能:
系統能模擬仿真風(fēng)力機(場(chǎng))的運行,可用于運行人員的培訓。
1.8. 事務(wù)管理功能:
通過(guò)網(wǎng)關(guān),風(fēng)電廠(chǎng)的實(shí)時(shí)數據與MIS相連,方便風(fēng)力場(chǎng)人員的值班調度,風(fēng)力場(chǎng)各機組的維修管理等事務(wù)。
2. 硬件介紹:
風(fēng)電廠(chǎng)機組分布廣,地理條件復雜,環(huán)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(wǎng)絡(luò )結構:
我公司的風(fēng)力發(fā)電控制系統是基于冗余TCP/IP協(xié)議設計的對等網(wǎng)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(wǎng)冗余,IO層總線(xiàn)冗余, MMI層高速網(wǎng)可為一般雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)線(xiàn),也可為光纜,如用光纜,整個(gè)系統的各個(gè)(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(wǎng)結構
典型的網(wǎng)絡(luò )配置有三種: 總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò ),如圖3 , 星型網(wǎng)絡(luò ),如圖4, 光纖虛擬環(huán)型網(wǎng),如圖5 。
圖3 總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )
圖4 星型網(wǎng)絡(luò )
圖5 光纖虛擬環(huán)型網(wǎng)
2.2. 現場(chǎng)控制層:
2.2.1. 現場(chǎng)控制器:
現場(chǎng)控制器采用高可靠性的控制器,現場(chǎng)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(chǎng)總線(xiàn)模塊,網(wǎng)絡(luò )接口,與其他系統及裝置的通訊功能,專(zhuān)用簡(jiǎn)易人機接口。
現場(chǎng)控制器能獨立完成單個(gè)風(fēng)力機或變壓器的控制和聯(lián)鎖保護,能從網(wǎng)絡(luò )層接收命令并向網(wǎng)絡(luò )層發(fā)送數據。
2.2.2. 傳感器:
風(fēng)速傳感器,轉速傳感器(高低速轉軸),線(xiàn)性傳感器,溫度傳感器,壓力傳感器,振動(dòng)傳感器,電量傳感器,限位開(kāi)關(guān)等。
2.2.3. 執行器:
電磁閥,電動(dòng)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(fēng)力機和變電站的監視和操作。
3. 目前我公司擁有的技術(shù)介紹:
3.1我們已擁有控制系統的關(guān)鍵技術(shù):
1)簡(jiǎn)潔先進(jìn)、全面冗余設計的控制系統網(wǎng)絡(luò )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(chuàng )人員多年從事大型計算機控制系統的開(kāi)發(fā)、現場(chǎng)調試,有豐富的現場(chǎng)調試經(jīng)驗和扎實(shí)的理論基礎。
3.2需做的工作:
與已建風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng) 控制系統的通訊問(wèn)題。
3.3能做的工作:
承接新建風(fēng)力發(fā)電控制系統工程;
改造已建風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng),通過(guò)運用我公司先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及管控一體化控制技術(shù),加強已建風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)對設備一體化管理的能力。 |