1. 系統(tǒng)功能:
在風力發(fā)電機組中按控制功能可分為:連續(xù)調(diào)節(jié)控制、順序控制(SCS)、數(shù)據(jù)采集(DAS)、聯(lián)鎖保護、管理和信息處理。
1.1. 連續(xù)調(diào)節(jié)控制:
1.1.1. 功率調(diào)節(jié):
變漿距功率調(diào)節(jié):
根據(jù)測量風速和測量風輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)漿葉安裝角的變化和變化速度來控制功率的輸出及轉(zhuǎn)速。
定漿距功率調(diào)節(jié):
根據(jù)異步發(fā)電機轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差率來調(diào)節(jié)功率的輸出及風輪轉(zhuǎn)速。
1.2. 順序控制
1.2.1. 迎風機構(gòu)的控制:
根據(jù)風向傳感器的信號控制迎風機構(gòu)的伺服電動機正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動機艙轉(zhuǎn)盤,使機艙旋轉(zhuǎn)跟隨迎風。為防止機艙向某一方向旋轉(zhuǎn)過多,設(shè)置電纜紐轉(zhuǎn)傳感器,當轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到某一設(shè)定值時,向控制系統(tǒng)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(nèi)變化。為使電機能高效率地運行,風力發(fā)電機常配置雙電機或雙繞組電機,以適應(yīng)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(nèi)容。
1.2.3. 機組的起動與停機:
機組能在控制系統(tǒng)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(fā)電機組,通過應(yīng)急順漿機構(gòu)和變速傳動機構(gòu)中的氣(液)動制動裝置的動作來實現(xiàn)緊急停機。
對定漿距風力發(fā)電機組,通過葉尖氣動剎車機構(gòu)和變速傳動機構(gòu)中的氣(液)動制動裝置的動作來實現(xiàn)緊急停機。
1.2.5. 自動并網(wǎng)/解列控制:
風力發(fā)電機的并網(wǎng)控制和風力發(fā)電機的類型有關(guān),主要用于線路投切和機組并網(wǎng),它通過交流量的采樣,開關(guān)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(fā)電機部分。
1.3. 聯(lián)鎖保護功能:
在下列情況發(fā)生時,風力機緊急停機,并網(wǎng)的電機解列。
1) 風速不在運行范圍內(nèi),風機停機;
2) 轉(zhuǎn)速超過正常轉(zhuǎn)速的10%;
3) 振動過大;
4) 電機溫度過高;
5) 剎車片的磨損;
6) 發(fā)電機電壓頻率相位錯誤;
7) 液壓系統(tǒng)故障;
8) 結(jié)冰;
9) 偏航故障;
10) 控制器錯誤;
11) 電網(wǎng)故障:
電壓過高低;
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(shù)據(jù)采集功能(DAS):
記錄內(nèi)容:
機組運行參數(shù):轉(zhuǎn)速溫度振動壓力電量(電壓頻率)氣象數(shù)據(jù)(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(guān)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(shè)備與裝置的可靠通訊:
與其他設(shè)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(jiān)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(jiān)視功能:控制系統(tǒng)以指示燈或CRT圖形方式顯示風力機的運行狀態(tài)。
1.6.2. 在線調(diào)試及組態(tài)功能:
可遠程在線調(diào)試及組態(tài)功能,實現(xiàn)完全集中管理。
1.6.3. 報警功能:
對超過設(shè)定報警范圍的模擬信號和報警開關(guān)信號,系統(tǒng)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(zhì)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(fā)電量,月風速頻率曲線等),事件觸發(fā)記錄表。
1.7. 系統(tǒng)模擬仿真功能:
系統(tǒng)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(wù)管理功能:
通過網(wǎng)關(guān),風電廠的實時數(shù)據(jù)與MIS相連,方便風力場人員的值班調(diào)度,風力場各機組的維修管理等事務(wù)。
2. 硬件介紹:
風電廠機組分布廣,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(tǒng)的硬件選型都提出了更高的要求。
圖1 硬件系統(tǒng)圖
2.1. 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):
我公司的風力發(fā)電控制系統(tǒng)是基于冗余TCP/IP協(xié)議設(shè)計的對等網(wǎng)結(jié)構(gòu) 的大系統(tǒng), 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層總線冗余, MMI層高速網(wǎng)可為一般雙絞線以太網(wǎng)線,也可為光纜,如用光纜,整個系統(tǒng)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(shù)據(jù)。
圖2 冗余對等網(wǎng)結(jié)構(gòu)
典型的網(wǎng)絡(luò)配置有三種: 總線型網(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(xiàn)場控制層:
2.2.1. 現(xiàn)場控制器:
現(xiàn)場控制器采用高可靠性的控制器,現(xiàn)場控制器上有:CPU模塊(CPU為Intel P4處理器,XP Embeded操作系統(tǒng) 可選冗余配置),數(shù)字量輸入/出模塊,模擬量輸入/出模塊,現(xiàn)場總線模塊,網(wǎng)絡(luò)接口,與其他系統(tǒng)及裝置的通訊功能,專用簡易人機接口。
現(xiàn)場控制器能獨立完成單個風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(shù)據(jù)。
2.2.2. 傳感器:
風速傳感器,轉(zhuǎn)速傳感器(高低速轉(zhuǎn)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(guān)等。
2.2.3. 執(zhí)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(shù)據(jù)存儲打印站。集中對各分散風力機和變電站的監(jiān)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(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù):
1)簡潔先進、全面冗余設(shè)計的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);
2)可靠易用的管控一體化控制軟件: EasyMC軟件;
3)穩(wěn)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(tǒng)的開發(fā)、現(xiàn)場調(diào)試,有豐富的現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗和扎實的理論基礎(chǔ)。
3.2需做的工作:
與已建風力發(fā)電廠 控制系統(tǒng)的通訊問題。
3.3能做的工作:
承接新建風力發(fā)電控制系統(tǒng)工程;
改造已建風力發(fā)電廠,通過運用我公司先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及管控一體化控制技術(shù),加強已建風力發(fā)電廠對設(shè)備一體化管理的能力。 |