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風電控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站包括：塔座主控制器機柜、機艙控制站機柜、變槳距系統(tǒng)、變流器系統(tǒng)、現(xiàn)場觸摸屏站、以太網(wǎng)交換機、現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡、UPS電源、緊急停機后備系統(tǒng)等。
1、塔座控制站
塔座控制站即主控制器機柜是風電機組設備控制的核心，主要包括控制器、I/O模件等?？刂破饔布捎?2位處理器，系統(tǒng)軟件采用強實時性的操作系統(tǒng)，運行機組的各類復雜主控邏輯通過現(xiàn)場總線與機艙控制器機柜、變槳距系統(tǒng)、變流器系統(tǒng)進行實時通訊，以使機組運行在zui佳狀態(tài)。
控制器的組態(tài)采用功能豐富、界面友好的組態(tài)軟件，采用符合IEC61131-3標準的組態(tài)方式，包括：功能圖(FBD)、指令表(LD)、順序功能塊(SFC)、梯形圖、結構化文本等組態(tài)方式。
2、機艙控制站
機艙控制站采集機組傳感器測量的溫度、壓力、轉速以及環(huán)境參數(shù)等信號，通過現(xiàn)場總線和機組主控制站通訊，主控制器通過機艙控制機架以實現(xiàn)機組的偏航、解纜等功能，此外還對機艙內各類輔助電機、油泵、風扇進行控制以使機組工作在zui佳狀態(tài)。
3、變槳距系統(tǒng)
大型MW級以上風電機組通常采用液壓變槳系統(tǒng)或電動變槳系統(tǒng)。變槳系統(tǒng)由前端控制器對3個風機葉片的槳距驅動裝置進行控制，其是主控制器的執(zhí)行單元，采用CANOPEN與主控制器進行通訊，以調節(jié)3個葉片的槳距工作在zui佳狀態(tài)。變槳系統(tǒng)有后備電源系統(tǒng)和安 全鏈保護，保證在危急工況下緊急停機。
4、變流器系統(tǒng)
大型風力發(fā)電機組目前普遍采用大功率的變流器以實現(xiàn)發(fā)電能源的變換，變流器系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線與主控制器進行通訊，實現(xiàn)機組的轉速、有功功率和無功功率的調節(jié)。
5、現(xiàn)場觸摸屏站
現(xiàn)場觸摸屏站是機組監(jiān)控的就地操作站，實現(xiàn)風力機組的就地參數(shù)設置、設備調試、維護等功能，是機組控制系統(tǒng)的現(xiàn)場上位機操作員站。
6、以太網(wǎng)交換機(HUB)
系統(tǒng)采用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，以實現(xiàn)單臺機組的控制器、現(xiàn)場觸摸屏和遠端控制中 心網(wǎng)絡的連接?，F(xiàn)場機柜內采用普通雙絞線連接，和遠程控制室上位機采用光纜連接。
7、現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡
主控制器具有CANOPEN、PROFIBUS、MODBUS、以太網(wǎng)等多種類型的現(xiàn)場總線接口，可根據(jù)項目的實際需求進行配置。
8、UPS電源
UPS電源用于保證系統(tǒng)在外部電源斷電的情況下，機組控制系統(tǒng)、危急保護系統(tǒng)以及相關執(zhí)行單元的供電。
9、后備危急安 全鏈系統(tǒng)
后備危急安 全鏈系統(tǒng)獨立于計算機系統(tǒng)的硬件保護措施，即使控制系統(tǒng)發(fā)生異常，也不會影響安 全鏈的正常動作。安 全鏈是將可能對風力發(fā)電機造成致命傷害的超常故障串聯(lián)成一個回路，當安 全鏈動作后將引起緊急停機，機組脫網(wǎng)，從而zui大限度地保證機組的安 全。
所有風電機組通過光纖以太網(wǎng)連接至主控室的上位機操作員站，實現(xiàn)整個風場的遠程監(jiān)控，上位機監(jiān)控軟件應具有如下功能：
?、傧到y(tǒng)具有友好的控制界面。在編制監(jiān)控軟件時，充分考慮到風電場運行管理的要求，使用漢語菜單，使操作簡單，盡可能為風電場的管理提供方便。
?、谙到y(tǒng)顯示各臺機組的運行數(shù)據(jù)，如每臺機組的瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量、發(fā)電小時數(shù)、風輪及電機的轉速和風速、風向等，將下位機的這些數(shù)據(jù)調入上位機，在顯示器上顯示出來，必要時還可以用曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。
?、巯到y(tǒng)顯示各風電機組的運行狀態(tài)，如開機、停車、調向、手/自動控制以及大/小發(fā)電機工作等情況，通過各風電機組的狀態(tài)了解整個風電場的運行情況。
?、芟到y(tǒng)能夠及時顯示各機組運行過程中發(fā)生的故障。在顯示故障時，能顯示出故障的類型及發(fā)生時間，以便運行人員及時處理及消除故障，保證風電機組的安 全和持續(xù)運行。
⑤系統(tǒng)能夠對風電機組實現(xiàn)集中控制。值班員在集中控制室內，只需對標明某種功能的相應鍵進行操作，就能對下位機進行改變設置狀態(tài)和對其實施控制。如開機、停機和左右調向等。但這類操作有一定的權限，以保證整個風電場的運行安 全。
?、尴到y(tǒng)管理。監(jiān)控軟件具有運行數(shù)據(jù)的定時打印和人工即時打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時查看風電場運行狀況的歷史記錄情況。
基本功能
(1)數(shù)據(jù)采集(DAS)功能：包括采集電網(wǎng)、氣象、機組參數(shù)，實現(xiàn)控制、報警、記錄、曲線功能等;
(2)機組控制功能：包括自動啟動機組、并網(wǎng)控制、轉速控制、功率控制、無功補償控制、自動對風控制、解纜控制、自動脫網(wǎng)、安 全停機控制等;
(3)遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能：包括機組參數(shù)、相關設備狀態(tài)的監(jiān)控，歷史和實時曲線功能，機組運行狀況的累計監(jiān)測等。
1、數(shù)據(jù)采集(DAS)功能
機組運行過程中進行監(jiān)測的相關參數(shù)包括：
(1)電網(wǎng)參數(shù)，包括電網(wǎng)三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)等。電壓故障檢測：電網(wǎng)電壓閃變、過電壓、低電壓、電壓跌落、相序故障、三相不對稱等。
(2)氣象參數(shù)，包括風速、風向、環(huán)境溫度等。
(3)機組狀態(tài)參數(shù)檢測，包括：風輪轉速、發(fā)電機轉速、發(fā)電機線圈溫度、發(fā)電機前后軸承溫度、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度、液壓系統(tǒng)油溫、油壓、油位、機艙振動、電纜紐轉、機艙溫度等。
風電場遠程監(jiān)控中 心的上位機和塔座觸摸屏站均可實現(xiàn)機組的狀態(tài)監(jiān)視，實現(xiàn)相關參數(shù)的顯示、記錄、曲線、報警等功能。
2、機組啟停、發(fā)電控制
(1)主控系統(tǒng)檢測電網(wǎng)參數(shù)、氣象參數(shù)、機組運行參數(shù)，當條件滿足時，啟動偏航系統(tǒng)執(zhí)行自動解纜、對風控制，釋放機組的剎車盤，調節(jié)槳距角度，風車開始自由轉動，進入待機狀態(tài)。
(2)當外部氣象系統(tǒng)監(jiān)測的風速大于某一定值時，主控系統(tǒng)啟動變流器系統(tǒng)開始進行轉子勵磁，待發(fā)電機定子輸出電能與電網(wǎng)同頻、同相、同幅時，合閘出口斷路器實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
(3)風力機組功率、轉速調節(jié)
根據(jù)風力機特性，當機組處于zui佳葉尖速比λ運行時，風機機組將捕獲得zui大的能量，雖理論上機組轉速可在任意轉速下運行，但受實際機組轉速限制、系統(tǒng)功率限制，不得不將該階段分為以下幾個運行區(qū)域：即變速運行區(qū)域、恒速運行區(qū)域和恒功率運行區(qū)。額定功率內的運行狀態(tài)包括：變速運行區(qū)(zui佳的λ)和恒速運行區(qū)。
當風機并網(wǎng)后，轉速小于極限轉速、功率低于額定功率時，根據(jù)當前實際風速，調節(jié)風輪的轉速，使機組工作在捕獲zui大風能的狀態(tài)。
由于風速儀測量點的風速與作用于槳葉的風速存在一定誤差，所以轉距觀測器來預測風力機組的機械傳動轉距，在通過發(fā)電機轉速和轉距的對應關系推出轉速。ω為發(fā)電機轉速期望值。Tm為轉距的觀測值。Kopt為zui佳轉速時的比例常數(shù)。
當風速增加使發(fā)電機轉速達上限后，主控制器需維持轉速恒定，風力機組發(fā)出的電功率，隨風速的增加而增加，此時機組偏離了風力機的zui佳λ曲線運行。
當風速繼續(xù)增加，使轉速、功率都達到上限后，進入恒功率運行區(qū)運行，此狀態(tài)下主控通過變流器，維持機組的功率恒定，主控制器一方面通過槳距系統(tǒng)的調節(jié)減少風力攻角，減少葉片對風能的捕獲;另一方面通過變流器降低發(fā)電機轉速節(jié)，使風力機組偏離zui佳λ曲線運行，維持發(fā)電機的輸出功率穩(wěn)定。
合肥風力發(fā)電控制器應用廣 泛，風力發(fā)電節(jié)約能源保護環(huán)境，為人民造福。希望以后可以開發(fā)越來越多的清潔能源。希望以上信息可以對你有所幫助。若有需要，歡迎致電!
