风力发电控制系统及远程监控

风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现 机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能； 每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地 操作、调试和维护机组； 高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将 机组的实时数据送至上位机界面； 上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完 善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记 录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机 组的运行监视及操作。

控制系统的基本组成
功率柜: 风力发电机组的主配电系统，包括发电
机与电网连接主回路、低压配电控制回路、电源 变换、防雷保护回路等；
变频器柜: 主要是IGBT等电力电子器件组成的
整流、逆变电路；电容及预充电电路；
变桨距系统: 主要控制叶片改变桨距角。
计算机柜:
包括中心控制器及其接口电路、电量 采集及其安全保护电路等。
利用COCO做远程监控：
设备： CoCo-80/90 描述 CoCo 硬件, 2/4/8/16 通道 CoCo 应用程序 PC 端EDM 软件 从发电机中接出，或者利用太阳 能 带三脚架的不锈钢夹具 无线路由 GPRS天线 网络服务 电力夹, 电压探针 加速度, IEPE, 数据线, 安装附件
电源
现场总线 通讯网络
UPS电 源
紧急停机 后备系统
风电控制系统基本功能：
（1）数据采集（DAS）功能：包括采集电网、气象、机 组参数，实现控制、报警、记录、曲线功能等
（2）机组控制功能：包括自动启动机组、并网控制、转 速控制、功率控制、无功补偿控制、自动对风控制、解缆 控制、自动脱网、安全停机控制等 （3）远程监控系统功能：包括机组参数、相关设备状态 的监控，历史和实时曲线功能，机组运行状况的累计监测 等。
风机内部控制通信部分
控制系统的功能结构
开关量输入 执行机构 执行机构控制 温度转换 现 场 传 感 器 信 号
软并网装置
软并网控制
中 心 控 制 器
转速与风速信号
电量采集系统
补偿电容
无功补偿控制
就地监控系统
中央及远程监控系统
风机与风机间或风机与控制中心的网络通信部分
风电控制系统的现场控制站包括： 塔座主控 制器机柜 变流器系 统 机舱控制 站机柜 现场触摸 屏站 变桨距系 统 以太网交 换机

④系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。在显 示故障时，能显示出故障的类型及发生时间，以便运行人 员及时处理及消除故障，保证风电机组的安全和持续运行。 ⑤系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制 室内，只需对标明某种功能的相应键进行操作，就能对下 位机进行改变设置状态和对其实施控制。如开机、停机和 左右调向等。但这类操作有一定的权限，以保证整个风电 场的运行安全。 ⑥系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即 时打印以及故障自动记录的功能，以便随时查看风电场运 行状况的历史记录情况。
变速恒频机组结构
变速恒频机组特点
风力发电机组的转速随风速的 波动作变速运行，但仍输出恒 定频率的交流电。
此方式提高了风能的利用率， 增加了系统的柔动性，但将导 致必须增加实现恒频输出的电 力电子设备，增加系统复杂性。
风电控制系统的三大组成部分：
现场风力发电机组 控制单元 高速环型冗余光纤 以太网 远程上位机操作员 站
风电场机组控制系统及远程监控
11节能工程技术
Biblioteka Baidu叶雪萍 23
风力发电控制系统介绍
风电机组类型-并网型
失速型（恒速恒频）
单速型 双速型

变速恒频
双馈式 直驱式 混合式

失速型（恒速恒频）机组结构
失速型（恒速恒频）机组特点
风力发电机组的转 速不随风速的波动而变 化，始终维持恒转速运 转，从而输出恒定额定 频率的交流电。 系统目前普遍采用， 简单可靠，但是对风能 的利用不充分，因为风 力机只有在一定的叶尖 速比的数值下才能达到 最高的风能利用率。
夹具 无线网络
传感器
CoCo-80： 加速度传感器
野外无线网络天线
无线路由
风力发电整体的监控
一个远程监控的例子
远程监控的优点:
具有严密安全传输手段，保障生产数据的远程传送，具 有多级权限控制系统，分层管理，保障管理数据的安全。
实时显示生产情况和分机运行、故障报警 多个风电场集中监控，可接入检测不同电场合风机，规 避不同机组和中控系统复杂性，通过一套系统检测和管 理。 可以接入升压站、测风塔及气象等数据，形成综合对比 分析。
谢谢观看！


上位机监控软件的功能：
①系统具有友好的控制界面。在编制监控软件时，充分考 虑到风电场运行管理的要求，使用汉语菜单，使操作简单， 尽可能为风电场的管理提供方便。 ②系统显示各台机组的运行数据，如每台机组的瞬时发电 功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风 速、风向等，将下位机的这些数据调入上位机，在显示器 上显示出来，必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显 示出来。 ③系统显示各风电机组的运行状态，如开机、停车、调向、 手/自动控制以及大/小发电机工作等情况，通过各风电机组 的状态了解整个风电场的运行情况。