风电控制系统及SCADA系统PPT课件
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、振动及负载丢失等故障时，风机进入紧急 停机程序，机组在迅速收回桨叶的同时执行 机械刹车装置，迅速将风机制动，防止故障 进一步加深。
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自动运行控制要求
►5、安全链动作停机 安全链动作停机指电控制系统软保护控制失
败时，为安全起见所采取的硬性停机——叶 片迅速变桨收回、机械刹车和脱网同时动作 ，风力发电机组组在几秒内停下来。
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自动运行控制要求
►3、普通故障脱网停机 机组运行时发生参数越限、状态异常等普通
故障后，风机进入普通停机程序，机组收回 桨叶，软脱网，待低速轴转速低于一定值后 ，再抱机械闸，如果是由于内部因素产生的 可恢复故障，计算机可自行处理，无需维护 人员到现场，即可恢复正常开机。
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自动运行控制要求
►4、紧急故障脱网停机 当系统发生紧急故障如风机发生飞车，超速
► （2）控制系统采用计算机控制技术实现对风力发 电机组组的运行参数、状态监控显示及故障处理， 完成机组的最佳运行状态管理和控制。
► （3）利用计算机智能控制实现机组的启停及功率 优化控制，主要进行软切入、功率因数补偿控制、 大小发电机切换和额定风速以上的恒功率控制。
.
风机控制系统组成
► 塔基控制柜
发电，则大、小发电机的相应开关闭合
.
风机运行状态划分
►停机状态 1）机械刹车松开 2）偏航系统停止工作 3）叶片收回至90°变桨系统停止工作 4）发电机出口开关闭合，其余开关均断开
.
风机运行状态划分
► 紧急停机状态 1）机械刹车与空气动力刹车同时快速动作 2）计算机输出信号被旁路，使计算机没有可能去
.
自动运行控制要求
►7、对风控制 风机在工作风速区时，应根据机舱的控制灵
敏度，确定每次偏航的调整角度。由风向标 判定机舱与风向的偏离角度，根据偏离的程 度和风向传感器的灵敏度，时刻调整机舱偏 航电机的运行状态。
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自动运行控制要求
►8、功率调节 当风机在额定风速以上并网运行时，一旦发
生过载，必须进行变距调节,减小风轮的捕风 能力，以便达到调节功率的目的，通常桨距 角的调节范围在0°—90°
.
风电机组工作状态及控Biblioteka Baidu方法
►V ≤V ≤V 切入风速
风速
转子最大转速下的风速
最佳Cp值控制：虽然最大Cp值在不同风速下是不相同的，但在风速一定
的情况下，需要使它达到最大。由上面的公式知道，只需要控制发电机
的转速ω ，使叶尖速比值为λ opt即可实现该风速下的最佳风能利用。发电机
的转速控制是通过风电变频器对发电机的控制来实现的。
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自动运行控制要求
► 9、软切入控制 风力发电机组组在进入电网运行时，必须进行软
切入控制。通常软并网装置主要由大功率晶闸管和 有关控制驱动电路组成。控制其目的就是通过不断 监测机组的三相电流和发电机的运行状态，限制软 切入装置通过控制主电路晶闸管的导通角，以控制 发电机的端电压，达到限制起动电流的目的。在电 机转速接近同步转速时，旁路接触器动作，将主电 路晶闸管断开，软切入过程结束，软并网成功。
►V ≤ V ≤V 转子最大转速下的风速
风速
额定风速
恒转速控制：保持额定转速，直到达到最大功率，这时Cp值不一定最
佳。
V ≤ V ≤V ► 额定风速
风速
切出风速
恒功率控制：通过变桨距调节，保持输出功率为额定值。
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风力发电机组的控制目标
► （1）控制系统保持风力发电机组组安全可靠运行 ，同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电 压恒定的交流电送入电网。
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自动运行控制要求
►6、大风脱网控制 当风速10分钟平均值大于25m/s时，风力发
电机组可能出现超速和过载，为了机组的安 全，这时风机必须进行大风脱网停机。风机 先投入收回叶片，等功率下降后脱网，20秒 后或者低速轴转速小于一定值时，抱机械闸 ，风机完全停止。当风速回到工作风速区后 ，风机开始恢复自动对风，待转速上升后， 风机又重新开始自动并网运行。
械刹车松开，叶片开始变桨，风力作用于风 轮旋转平面上，风机慢慢起动，当转速即将 升到发电机同步转速时，软启动装置使发电 机连入电网呈异步电动机状态，促使转速快 速升高，待软启动结束旁路接触器动作，机 组并入电网运行。
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自动运行控制要求
►对于有大、小发电机的风力发电机组组，按 风速范围和功率的大小，确定大、小电机的 投入，但大电机和小电机的发电工作转速不 一致，通常为1000r/m和1500r/m，在小电机 脱网，大电机并网的切换过程中，要求严格 控制，通常必须几秒完成控制。
激活任何机构 3）计算机仍在运行和测量所有输入信号 4）发电机出口开关和所有接触器断开 5）叶片紧急收回至90°后变桨系统停止工作 6）偏航系统停止工作 ► 风力发电机组进入紧急停机状态后，除非手动进
行复位，否则无法启动。
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自动运行控制要求
►1、开机并网控制 当风速十分钟平均值在系统工作区域内，机
► 1、顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监 测
► 2、偏航系统的低速闭环控制 ► 3、桨距装置快速闭环控制 ► 4、与风电场控制器或远程计算机的通讯
.
风机运行状态划分
►运行状态 1）机械刹车松开 2）允许机组并网发电 3）偏航系统投入自动 4）变桨系统选择最佳工作状态 5）发电机出口开关闭合，若风速够大可以
风机各控制功能中央处理及通讯 风机本地监控和操作
► 机舱控制柜
主控制系统的远程I/O站 偏航控制及其他辅助控制功能
► 轮毂控制柜
风力发电机组 控制系统及SCADA系统
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风力发电机组的控制系统
► 风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它 必须能控制风机自动启动，控制叶片桨距的机械调 节装置及在正常和非正常情况下停机。除了控制功 能，系统用于监测以提供运行状态、风速、风向等 信息。该系统是以计算机为基础，一般具备远程控 制及监测功能。控制系统具有以下主要功能：
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自动运行控制要求
►2、小风和逆功率脱网 小风和逆功率停机是将风机停在待风状态，
当十分钟平均风速小于小风脱网风速或发电 机输出功率负到一定值后，风机不允许长期 在电网运行，必须脱网，处于自由状态，风 机靠自身的摩擦阻力缓慢停机，进入待风状 态。当风速再次上升，风机又可自动旋转起 来，达到并网转速，风机又投入并网运行。
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自动运行控制要求
►5、安全链动作停机 安全链动作停机指电控制系统软保护控制失
败时，为安全起见所采取的硬性停机——叶 片迅速变桨收回、机械刹车和脱网同时动作 ，风力发电机组组在几秒内停下来。
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自动运行控制要求
►3、普通故障脱网停机 机组运行时发生参数越限、状态异常等普通
故障后，风机进入普通停机程序，机组收回 桨叶，软脱网，待低速轴转速低于一定值后 ，再抱机械闸，如果是由于内部因素产生的 可恢复故障，计算机可自行处理，无需维护 人员到现场，即可恢复正常开机。
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自动运行控制要求
►4、紧急故障脱网停机 当系统发生紧急故障如风机发生飞车，超速
► （2）控制系统采用计算机控制技术实现对风力发 电机组组的运行参数、状态监控显示及故障处理， 完成机组的最佳运行状态管理和控制。
► （3）利用计算机智能控制实现机组的启停及功率 优化控制，主要进行软切入、功率因数补偿控制、 大小发电机切换和额定风速以上的恒功率控制。
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风机控制系统组成
► 塔基控制柜
发电，则大、小发电机的相应开关闭合
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风机运行状态划分
►停机状态 1）机械刹车松开 2）偏航系统停止工作 3）叶片收回至90°变桨系统停止工作 4）发电机出口开关闭合，其余开关均断开
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风机运行状态划分
► 紧急停机状态 1）机械刹车与空气动力刹车同时快速动作 2）计算机输出信号被旁路，使计算机没有可能去
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自动运行控制要求
►7、对风控制 风机在工作风速区时，应根据机舱的控制灵
敏度，确定每次偏航的调整角度。由风向标 判定机舱与风向的偏离角度，根据偏离的程 度和风向传感器的灵敏度，时刻调整机舱偏 航电机的运行状态。
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自动运行控制要求
►8、功率调节 当风机在额定风速以上并网运行时，一旦发
生过载，必须进行变距调节,减小风轮的捕风 能力，以便达到调节功率的目的，通常桨距 角的调节范围在0°—90°
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风电机组工作状态及控Biblioteka Baidu方法
►V ≤V ≤V 切入风速
风速
转子最大转速下的风速
最佳Cp值控制：虽然最大Cp值在不同风速下是不相同的，但在风速一定
的情况下，需要使它达到最大。由上面的公式知道，只需要控制发电机
的转速ω ，使叶尖速比值为λ opt即可实现该风速下的最佳风能利用。发电机
的转速控制是通过风电变频器对发电机的控制来实现的。
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自动运行控制要求
► 9、软切入控制 风力发电机组组在进入电网运行时，必须进行软
切入控制。通常软并网装置主要由大功率晶闸管和 有关控制驱动电路组成。控制其目的就是通过不断 监测机组的三相电流和发电机的运行状态，限制软 切入装置通过控制主电路晶闸管的导通角，以控制 发电机的端电压，达到限制起动电流的目的。在电 机转速接近同步转速时，旁路接触器动作，将主电 路晶闸管断开，软切入过程结束，软并网成功。
►V ≤ V ≤V 转子最大转速下的风速
风速
额定风速
恒转速控制：保持额定转速，直到达到最大功率，这时Cp值不一定最
佳。
V ≤ V ≤V ► 额定风速
风速
切出风速
恒功率控制：通过变桨距调节，保持输出功率为额定值。
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风力发电机组的控制目标
► （1）控制系统保持风力发电机组组安全可靠运行 ，同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电 压恒定的交流电送入电网。
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自动运行控制要求
►6、大风脱网控制 当风速10分钟平均值大于25m/s时，风力发
电机组可能出现超速和过载，为了机组的安 全，这时风机必须进行大风脱网停机。风机 先投入收回叶片，等功率下降后脱网，20秒 后或者低速轴转速小于一定值时，抱机械闸 ，风机完全停止。当风速回到工作风速区后 ，风机开始恢复自动对风，待转速上升后， 风机又重新开始自动并网运行。
械刹车松开，叶片开始变桨，风力作用于风 轮旋转平面上，风机慢慢起动，当转速即将 升到发电机同步转速时，软启动装置使发电 机连入电网呈异步电动机状态，促使转速快 速升高，待软启动结束旁路接触器动作，机 组并入电网运行。
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自动运行控制要求
►对于有大、小发电机的风力发电机组组，按 风速范围和功率的大小，确定大、小电机的 投入，但大电机和小电机的发电工作转速不 一致，通常为1000r/m和1500r/m，在小电机 脱网，大电机并网的切换过程中，要求严格 控制，通常必须几秒完成控制。
激活任何机构 3）计算机仍在运行和测量所有输入信号 4）发电机出口开关和所有接触器断开 5）叶片紧急收回至90°后变桨系统停止工作 6）偏航系统停止工作 ► 风力发电机组进入紧急停机状态后，除非手动进
行复位，否则无法启动。
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自动运行控制要求
►1、开机并网控制 当风速十分钟平均值在系统工作区域内，机
► 1、顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监 测
► 2、偏航系统的低速闭环控制 ► 3、桨距装置快速闭环控制 ► 4、与风电场控制器或远程计算机的通讯
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风机运行状态划分
►运行状态 1）机械刹车松开 2）允许机组并网发电 3）偏航系统投入自动 4）变桨系统选择最佳工作状态 5）发电机出口开关闭合，若风速够大可以
风机各控制功能中央处理及通讯 风机本地监控和操作
► 机舱控制柜
主控制系统的远程I/O站 偏航控制及其他辅助控制功能
► 轮毂控制柜
风力发电机组 控制系统及SCADA系统
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风力发电机组的控制系统
► 风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它 必须能控制风机自动启动，控制叶片桨距的机械调 节装置及在正常和非正常情况下停机。除了控制功 能，系统用于监测以提供运行状态、风速、风向等 信息。该系统是以计算机为基础，一般具备远程控 制及监测功能。控制系统具有以下主要功能：
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自动运行控制要求
►2、小风和逆功率脱网 小风和逆功率停机是将风机停在待风状态，
当十分钟平均风速小于小风脱网风速或发电 机输出功率负到一定值后，风机不允许长期 在电网运行，必须脱网，处于自由状态，风 机靠自身的摩擦阻力缓慢停机，进入待风状 态。当风速再次上升，风机又可自动旋转起 来，达到并网转速，风机又投入并网运行。