风力发电机组 控制系统及SCADA系统
风力发电机组PLC系统.
(3) 把结果送到输出端。
(4) 响应各种外部设备的请求。 2. 存储器 RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调
试的程序。
ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。
3. 输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内 部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。 输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产 生的信号，转换成数字信号送入主机。 输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可 以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触 器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计 算机与外部强电隔离。 输出三种形式：继电器 -- 低速大功率 可控硅 -- 高速大功率 晶体管 -- 高速小功率
风力发电机组的PLC系 统
风力发电机组PLC系统介绍
概述 风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为 核心，控制电路是由PLC中央控制器及其功能扩展模 块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的 安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据 记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够 实现就地通讯和远程通讯。
3. 内存容量。
4. 指令条数。
5. 内部寄存器数目。
6. 高功能模块。
优点
1. 抗干扰、可靠性高。 2. 模块化组合式结构，使用灵活方便。
3. 编程简单，便于普及。
4. 可进行在线修改。
5. 网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。
6. 与传统的控制方式比较，线路简单。
应用
1. 用于开关逻辑控制。 2. 用于机加工数字控制。 3. 用于闭环过程控制。
风力发电机组控制结构图
控制器的配置
控制系统硬件分别安装在三个不同部分： 机舱控制，安装在机舱内 地面控制，安装在塔架底部 轮毂控制，安装在轮毂内部
DCS系统在风力发电中的应用与调节
DCS系统在风力发电中的应用与调节随着可再生能源的快速发展，风力发电作为一种清洁和可持续的能源形式正受到越来越多的关注。
在风力发电过程中，直流控制系统（DCS）的应用和调节起着至关重要的作用。
本文将探讨DCS系统在风力发电中的应用和调节。
一、DCS系统概述DCS系统是一种集中控制系统，具备监测、控制和数据采集功能。
它由控制器、传感器和执行器组成，实现对风力发电机组的运行进行监控和调节。
DCS系统采用先进的电子技术，通过数据传输和处理来实现对发电机组的自动控制。
二、DCS系统在风力发电中的应用1. 风能捕捉与转化DCS系统能够根据风速和风向等参数，调整风力发电机组的叶片角度和旋转速度，以最大程度地捕捉风能并将其转化为电能。
通过DCS系统的精确控制，风力发电机组能够在各种天气条件下实现最高效率的发电。
2. 发电机组运行监控DCS系统能够实时监测风力发电机组的运行状态，包括电流、电压、温度等参数。
通过DCS系统的运行监控，可以及时发现并解决风力发电机组的故障和问题，确保其稳定运行并延长使用寿命。
3. 发电功率调节DCS系统可以根据电网需求和风力资源变化，实现风力发电机组的发电功率调节。
在电网负荷较大的情况下，DCS系统可以调整发电机组的输出功率，以满足电网需求；而在风力资源较低的情况下，DCS系统可以调整发电机组的工作状态，以最大限度地利用有限的风能资源。
三、DCS系统在风力发电中的调节策略1. 机组启停控制DCS系统能够根据风速和电网需求，自动进行风力发电机组的启停控制。
当风速达到设定阈值时，DCS系统可以自动启动发电机组；而当电网需求较低或风速过高时，DCS系统会自动停止发电机组以避免过载和损坏。
2. 风速控制DCS系统能够根据风速变化，调整风力发电机组的转速和叶片角度。
在风速较低的情况下，DCS系统可以增加转速和调整叶片角度，以提高风能捕捉效率；而在风速较高的情况下，DCS系统可以降低转速和调整叶片角度，以避免过度负荷和损坏。
2.1--金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统介绍
主电缆
电机侧二极管整 流单元
斩波升压单元 网侧逆变单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
I/O D 信P 号总
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(风机系统逻辑控制)
▲风机正常工作逻辑控制 ▲故障诊断及保护 ▲数据采集/统计 ▲与各个系统的数据交互控制
变桨系统
▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护 ▲故障诊断及保护
变流系统
▲电力变换 ▲功率控制 ▲转矩控制 ▲功率因数调节 ▲故障诊断及保护
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
风力发电系统运行及控制方法
风力发电系统运行及控制方法摘要：加强使用各类新能源的发展，风力发电系统作为一种新能源逐渐被应用到人们的生活和工作，利用风力发电系统不仅可以减少煤炭资源的消耗，保护环境，减少环境污染，电力供应质量可以继续为我国提供安全高效的保障。
本文主要研究风力发电系统的运行与控制。
关键词：风力发电系统；运行控制；方法前言：今天，随着技术无污染、高效发展的发展，各国都在积极探索和研究风能和其他新能源的开发，特别是在当前能源短缺的形势下。
风力发电系统的研究越来越重要。
根据各种运行方式和控制技术，风力发电系统可分为定速恒频系统和变速恒频系统，以充分利用风能。
1风力发电系统结构风力发电系统的系统结构，主要由风轮、齿轮箱、发电机和转换器设备和其他设备，风轮主要是用来捕获风能，然后进一步将捕获的风能转化为机械能，机械能可以用到人们生活中的发电中，可以利用风的能量由发电机最终完成发电，然后转移到电网实现发电的目的。
以小型风力发电系统中风力发电机为例简单介绍，小型风力发电系统主要由小型风力发电机、发电机、三相无控整流器、升压变换器、逆变器、滤波器、直流电压负载和负载局部用户部分组成。
和谐运行，促进风电系统正确运行与控制。
在风力发电系统的运行控制过程中，为了实现风力发电机组的最大功率跟踪，对变换器进行了一系列相关的控制研究。
2风力发电系统液压系统综述压力冲击应保持在最小值，压力冲击大能造成危险。
即使在电源故障恢复的情况下，也必须保证安全的工作条件。
下列外部因素不影响液压系统的运行：（1）污染介质；（2）沙尘；（3）杂质；（4）外加磁场、电磁场和电场；（5）阳光；（6）振动。
如果液压系统是保护系统的一部分，电网故障和外部极限温度不应危及系统的正常运行。
同步发电机以恒定的速度运行，它不受连接电网频率作用，也不受转矩的影响。
电网频率所规定的速度也是通常的同步速度。
异步发电机也是一种发电机，它允许一定的偏离，即偏离电网频率所规定的速度。
风力发电机组控制系统及SCADA系统参考文档课件
0
环境温度：存储温度-40 C-70 C（低温型）运行温度：0-60 C；相对湿度：5-95%
境 适合于振动环
► 高性能的CPU，大容量的存储器
点 intel 80386EX，33MHZ,8M内存，最大64M程序存储区，适合于复杂的算法，兼具传统DCS和PLC的优
► 灵活的通讯方式，简洁的网络结构
质 ► 支持CAN、FASTBUS、Profibus等现场总线及工业以太网通讯方式，支持双绞线和光纤通讯介 多种可编程的I/O 模块
► （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
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。
自动运行控制要求 ► 3、普通
风电机组工作状态及控制方法
►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。
轮毂控制柜
► 安装于柜体中,分3个部分,每个部分负责一个叶片 ► 轮毂PLC站
风力发电机组控制技术
恒速定桨距风力发电机组存在低风速运行时风能转换效 率低的问题。在整个运行风速范围内由于气流的速度是不断 变化的，如果风力机的转速不能随风速而调整，必然要使风 轮在低风速时的效率最低。发电机本身也存在低负荷时的效 率低的问题。 变桨距的风力发电机组，起动时可对转速进行控制，并 网后可对功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特 性都有显著的改善。风力发电机组的变桨距系统组成的闭环 控制系统，使控制系统的水平提高到一个新的阶段。
1.2.2 风力发电机组安全运行的基本条件 对安全运行起决定因素是风速变化引起的转速的变化，所以 转速的控制是机组安全运行的关键。风速的变化、转速的变化、 温度的变化、振动等都会直接威胁风力发电机组的安全的运行。 1.2.2.1 风力发电机组工作参数的安全运行范围 1风速 风速的规定工作范围3~25m/s，风速超过25m/s以上时，会 对机组的安全性产生威胁。 2转速 风力发电机组超速时，对机组的安全性将产生严重威胁。
风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统
1 概述 2 定桨距风力发电机的控制 3 变桨距风力发电机的控制 4 变速风力发电机的控制 5 控制系统的执行机构 6 偏航系统
1 概述 风力发电机组控制系统是机组正常运行的核心，其控制技 术是风力发电机组的关键技术之一，其精确的控制、完善的功 能将直接影响机组的安全与效率。 1.1 风力发电机组控制系统的基本组成 控制系统关系到风力机的工作状态、发电量的多少以及设备 的安全。 发电机的结构和类型不同形成了多种结构和控制方案。风力 发电机组控制系统由传感器、执行机构和软/硬件处理器系统组 成。
（4）热继电器保护运行，设过热、过载保护控制装置。 （5）接地保护，设备所有零部件因绝缘破坏或其他原因可能引 起出现危险电压的金属部分，均应实现保护接地。
机组控制系统介绍
电机侧功率单元 主电缆
AC DC DC
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：620VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率的调节范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(以外界环境运行为准)：零下 30℃ ~零上 50℃ ； 采用风冷散热、集中控制方式 。
二、机组主控制系统的组成及功能
机组中用到的贝福模块（或功能端子） 1、主控制器CX1020 2、控制器供电电源CX1100-0002 3、Profibus-DP通信主站模块CX1500-M310 4、子站通信模块BK3150（总线耦合器） 5、子站通信模块BC3150（总线端子控制器） 6、4通道数字量输入端子KL1104 7、4通道数字量输出端子KL2134 8、8通道数字量输出端子KL2408 9、4通道模拟量输入端子KL3204 10、电力测量端子KL3403
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
风冷系统 水冷系统
以太网通信网络系统 人机交互监控系统
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息 网络/远程监控 ▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
二、机组主控制系统的组成及功能
2、控制器供电电源CX1100-0002
CX1100-0002模块是系统可以选择的三种电源模块中的一种。所有其他系统组件的 电源通过内置 PC104 总线供电，无需单独的电源线。然而，CX1100 组件除了提供电源 以外，还可具有其他重要特性：集成的 NOVRAM 可实现 故障情况下过程数据的安全存 储。有两行字符（每行 16 个字符）的 LCD 显示器用于显示系统和用户信息。
第8章-风力发电机组控制系统-答案
第8章风力发电机组控制系统1、风力发电系统主要由风力发电机组和升压站变电站组成。
2、风力发电机组主要分为风轮（叶片和轮毂）、机舱、塔架和基础等部分；按照功能分，由传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机以及控制和安全系统等组成。
3、风力发电机组控制系统的作用是协调风轮、传动、偏航、制动等各主辅设备，确保风电机组的设备安全稳定运行。
4、风力发电机组控制系统通常是指接受风电机组及工作运行环境信息，调节机组使其按照预先设定的要求运行的系统。
5、风电机组控制系统是整机设计的关键技术，决定机组的性能与结构载荷大小与分布。
6、基于转子电流控制器（RCC）进行有限变速的全桨变距有限变速风力发电机组开始进入风力发电市场。
7、变速恒频风电机组的控制系统与定桨距失速风电机组的控制系统的根本区别在于：变速恒频风电机组叶轮转速被允许根据风速情况在相当宽的范围内变化，从而使机组获得最佳的功率输出变现和控制特性。
8、变速恒频风电机组的主要特点：低于额定风速时，它能最大限度跟踪最佳功率曲线使风电机组具有较高的风能转换效益；高于额定风速时，它增加了整机的控制柔性，使功率输出更加稳定。
9、水平轴风力发电机组按照风力发电机组功率调节方式分为：采用齿轮箱增速的普通异步风力发电机组、双馈异步风力发电机组、直驱式同步风力发电机组（含永磁发电机组和直流励磁发电机）以及混合式（半直驱）风力发电机组。
10、风力发电机组按控制方式主要分为定桨失速控制、变桨失速（全桨距有限变速）控制和变速恒频控制。
11、定桨失速型风电机组均采用三相鼠笼式感应发电机晶闸管移相软切入控制，以限制冲击电流的目的，通常要求并网冲击电流在2倍额定电流以下。
12、定桨距失速风电机组的软并网控制结构，主控制器的判断依据为电流有效值、当前的移相控制角、发电机转速、输出为移相控制角给定和旁路控制信号。
13、软切入控制的主要任务：一是判断软切入气动时刻；二是确定双向晶闸管的移相规律。
风力发电机组控制系统
风力发电机组控制系统摘要:主控系统是风力发电机组的核心，通过数字量和模拟量的输入来完成数据的采集，然后根据内部设定的程序，完成逻辑功能的判断，最后通过模拟量和数字量的输出达到控制机组和保障机组安全稳定运行的目的。
关键词：数据；逻辑；控制1主控系统工作内容⑴主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作：⑵采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能；⑶对外围执行机构发出控制指令；⑷与机舱柜及变桨控制系统进行通讯，接收机舱柜及变桨控制系统的信号；⑸与中央监控系统通讯、传递信息。
2数字模拟⑴数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式光电开关和接近开关等。
数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。
输入电路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输入电流一般为数毫安。
⑵数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。
数字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放大的作用。
输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管或固态继电器。
⑶模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，主要由A/D转换器组成。
⑷模拟量输出模块将CPU送给它的数字信号转换成电流信号或电压信号，对执行机构进行调节或控制，主要由D/A转换器组成。
⑸CX5020：金风2.0MW主控系统选用CX5020为主控系统的核心控制器CX5020带有两个独立的以太网端口(可定义两个独立的IP地址)和四个USB2.0接口。
一块位于盖板后面并可从外部拆装的可互换的CF卡作为CX5020的引导和存储介质，CX5020还内置了一个1秒钟UPS，可确保在CF卡上安全备份持久性应用数据，目前CX5020选用的操作系统是Windows CE，可以通过CERHOST软件进行访问。
风力发电机组主控制系统
密级：公司秘密型风力发电机组主控制系统说明书编号KF20-001000DSM版本号A东方汽轮机有限公司2014年7 月编制<**设计签字**> <**设计签字日期**> 校对<**校对签字**> <**校对签字日期**> 审核<**审核签字**> <**审核签字日期**> 会签<**标准化签字**> <**标准化签字日期**><**会二签字**> <**会二签字日期**><**会三签字**> <**会三签字日期**><**会四签字**> <**会四签字日期**><**会五签字**> <**会五签字日期**><**会六签字**> <**会六签字日期**><**会七签字**> <**会七签字日期**><**会八签字**> <**会八签字日期**><**会九签字**> <**会九签字日期**> 审定<**审批签字**> <**审批签字日期**>批准<**批准签字**> <**批准签字日期**> 编号换版记录目录序号章节名称页数备注1 0-1 概述 12 0-2 系统简介 13 0-3 系统硬件114 0-4 系统功能 55 0-5 主控制系统软件说明126 0-6 故障及其处理说明640-1概述风能是一种清洁环保的可再生能源，取之不尽，用之不竭。
随着地球生态保护和人类生存发展的需要，风能的开发利用越来越受到重视。
风力发电机就是利用风能产生电能，水平轴3叶片风力发电机是目前最成熟的机型，它主要是由叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、机舱、变频器、偏航装置、刹车装置、控制系统、塔架等组成。
风电基础知识培训风机控制系统
风电基础知识培训风机控制系统风电基础知识培训——风机控制系统随着能源需求的增长和可再生能源的推广，风力发电逐渐崭露头角。
风机控制系统作为风电发电场的关键组成部分之一，发挥着重要的作用。
本文将介绍风机控制系统的基础知识，帮助读者了解其原理和运作方式。
一、风机控制系统概述风机控制系统是风力发电机组的智能管理和控制中枢。
它通过监测和控制风机的运行状态，以实现安全高效的风力发电。
风机控制系统主要包括传感器、执行器、控制器和通信系统等组件。
二、传感器传感器是风机控制系统的重要组成部分，其作用是实时监测风机的各种运行参数。
常见的传感器包括风速传感器、温度传感器、振动传感器等。
通过这些传感器的信号采集和处理，可以对风机的运行状态进行准确的监控。
三、执行器执行器是风机控制系统中的输出设备，用于控制和调节风机的运行。
最常见的执行器是变桨系统、变频器和制动系统。
变桨系统的作用是根据风速的变化调整桨叶角度，以优化风轮的转速和功率输出。
变频器则用于调节发电机的转速以实现恒定的电压和频率输出。
制动系统则在紧急情况下用于停止风机的运行。
四、控制器控制器是风机控制系统的核心，负责对传感器和执行器进行数据的处理和控制。
其功能包括风机的启动和停机、风机桨叶角度的调整、风机的监测和故障诊断等。
控制器具备自动化和智能化的特点，能够根据实时的风速和负荷需求做出准确的控制决策。
五、通信系统通信系统是风机控制系统中的信息传递和交互的手段。
它将控制器和其他设备连接起来，实现数据的传输和指令的下达。
常见的通信方式有有线通信和无线通信。
通信系统不仅可以实现风机之间的联动控制，还可以将风机的运行数据传输到监控中心进行分析和管理。
六、安全保护措施风机控制系统还应当具备相应的安全保护措施，以确保风机的运行安全。
常见的安全保护措施包括风速过高保护、温度过高保护、电流过载保护等。
这些保护措施能够在异常情况下及时采取措施，保护风机和人员的安全。
七、风机控制系统的优化风机控制系统的优化是提高风力发电效率和可靠性的关键。
风力发电机组控制系统及智能化设计
风力发电机组控制系统及智能化设计一、风力发电机组控制系统概述风力发电是一种清洁、可再生的能源，已经被广泛应用。
风力发电机组控制系统是核心的控制部分，负责监测和控制风力发电机组的运行状态，确保其安全、高效地发电。
智能化设计使得风力发电机组控制系统更加智能和可靠，提高了发电效率和自动化程度。
二、风力发电机组控制系统的基本组成1. 控制器：风力发电机组的大脑，负责整个系统的控制和保护。
通过监测传感器获取各类数据，实现对风电场的风能、发电机组和传动系统的控制。
2. 传感器：用于收集环境和机组运行状态的各类数据，包括风速、风向、温度、湿度、转速、振动等。
传感器的数据是风力发电机组控制系统的重要输入。
3. 执行器：通过控制风机的旋转、倾斜角度、刹车等动作，实现风电场的运行和调节。
执行器包括驱动电机、转向齿轮、刹车系统等。
4. 通信模块：将风力发电机组控制系统与监控中心、其他风力发电机组进行数据交互和通信。
实现对整个风电场的集中控制和管理。
5. 数据存储：通过数据存储设备将风电场的历史数据和实时数据进行存储，为后续数据分析和系统优化提供支持。
三、风力发电机组控制系统的主要功能1. 监测和控制环境参数：通过传感器监测风速、风向、温度等环境参数，根据环境条件调整风力发电机组的运行状态和输出功率。
2. 系统保护：风力发电机组控制系统具备故障自检能力，能够监测和检测各个部件的工作状态，实时发现故障并采取相应的保护措施，避免发生事故。
3. 提高发电效率：通过智能化算法，对风力发电机组的转速、发电功率进行优化调节，提高发电效率，降低能源消耗。
4. 远程监控和管理：借助通信模块，风力发电机组控制系统可以实现对风电场的集中监控和管理，实时获取各个机组的状态，进行远程操作和故障处理。
5. 故障诊断和维护：通过数据存储和分析，风力发电机组控制系统可以进行故障诊断，根据故障类型提出相应的维护方案，减少停机时间和维护成本。
四、风力发电机组控制系统的智能化设计1. 引入人工智能技术：通过机器学习和深度学习算法，对风力发电机组控制系统的数据进行分析和处理，自动识别和判断运行状态，提出优化建议。
风力发电机系统及其自动化控制
风力发电机系统及其自动化控制一、引言风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
风力发电机系统是实现风能转化的关键设备，而自动化控制则是提高风力发电系统效率和稳定性的重要手段。
本文将介绍风力发电机系统的组成和工作原理，并探讨其自动化控制的关键技术。
二、风力发电机系统的组成风力发电机系统主要由风力发电机组、变频器、变压器、电网连接和监控系统等组成。
1. 风力发电机组风力发电机组是风力发电系统的核心部件，其主要由风轮、发电机和塔架组成。
风轮是转动的部分，通常由数片叶片组成，叶片的设计和材料选择直接影响风力发电机组的性能。
发电机是将风能转化为电能的装置，常用的有同步发电机和异步发电机两种。
塔架用于支撑风轮和发电机，使其能够高效地利用风能。
2. 变频器变频器是将风力发电机组产生的交流电转换为适合电网输送的交流电的装置。
它能够根据电网的要求调整输出电压和频率，实现风力发电系统与电网的匹配。
3. 变压器变压器用于将变频器输出的电能升压至电网所需的电压水平，以便输送到电网中。
4. 电网连接电网连接是将风力发电系统与电网相连的关键环节。
通过电网连接，风力发电系统可以将产生的电能输送到电网中，实现对外供电。
5. 监控系统监控系统用于实时监测风力发电机组的运行状态和电能输出情况。
通过监控系统，可以及时发现故障并采取相应措施，保证风力发电系统的安全稳定运行。
三、风力发电机系统的工作原理风力发电机系统的工作原理是利用风能驱动风轮旋转，进而带动发电机产生电能。
具体工作过程如下：1. 风轮转动当风力作用于风轮叶片时，风轮开始转动。
风轮的转动速度与风速、叶片形状和数量等因素有关。
2. 发电机发电风轮的转动带动发电机转子旋转，通过磁场感应原理产生电能。
同步发电机通过转子和定子之间的磁场耦合产生电能，而异步发电机则通过转子感应电流产生电能。
3. 变频器调节发电机产生的交流电经过变频器转换为适合电网输送的交流电。
变频器可以根据电网的要求调整输出电压和频率，以实现与电网的匹配。
风力发电机组运行安全与控制方案分析
风力发电机组运行安全与控制方案分析风力发电机组是利用风能转换成电能的设备，是目前清洁能源发电的重要形式之一。
随着风力发电技术的不断进步和应用，风力发电机组在全球范围内得到了广泛的应用。
在风力发电机组的运行过程中，安全问题一直备受关注。
本文将从风力发电机组运行安全和控制方案两个方面进行分析，并提出相关的建议。
风力发电机组的运行安全问题值得重视。
风力发电机组在运行过程中面临着风速变化、机械磨损、电气故障等多种安全隐患。
风速变化对风力发电机组的安全运行影响最为直接。
风速的急剧变化可能导致风力发电机组叶片受力不均、振动过大，进而引发机械故障甚至事故。
由于风力发电机组常年在室外条件下运行，受到大气环境的影响，机械零部件容易受到腐蚀、磨损等影响，导致设备运行不稳定，进而影响安全性。
加强对风力发电机组的安全运行监测、维护和管理至关重要。
风力发电机组的控制方案也是确保安全运行的重要环节。
风力发电机组的控制系统需要对风速、转速、电压等多个参数进行实时监测和调节，保证设备在不同风速下能够正常运行，避免由于风速变化带来的安全隐患。
对风力发电机组的故障检测和诊断技术也应引起重视，及时发现并解决设备故障，提升设备的运行可靠性和安全性。
加强对风力发电机组的远程监测与控制，建立完善的运行管控系统，及时响应设备运行异常，保障设备安全运行。
针对风力发电机组运行安全和控制方案的分析，我们建议从以下几个方面进行改进和强化。
加强对风力发电机组的预防性维护和管理，定期对设备进行检查和保养，及时更换磨损零部件，提升设备的运行稳定性和安全性。
在控制方案方面，应引入先进的自动控制技术，实现对风力发电机组的智能化监测和控制，提升设备的适应性和安全性。
加强对风力发电机组控制系统的研发与应用，提升控制系统的性能和可靠性，确保设备在各种复杂的工况下能够安全可靠地运行。
加强对风力发电机组远程监测与控制技术的研究和应用，实现对设备的实时监测和远程操作，提升设备的安全性和管理便捷性。
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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 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。
自动运行控制要求
► 伺服驱动单元 ► 紧急变桨蓄电池及监视单元 ► 紧急变桨模块 ► 超速保护继电器 ► 小型断路器,各种继电器及端子板 ► 各种按钮,指示灯及维护开关
轮毂控制柜功能
► 变桨及紧急收桨控制 ► 紧急收桨系统在线检测 ► 超速保护
► 轮毂速度检测
► 变桨轴承和变桨齿轮润滑控制
► 轮毂温度监视
滑环装置
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 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
机舱控制柜
► 机舱控制柜组成
1.机舱PLC站 电源模块 FASTBUS从站模块 CANBUS主站模块 以太网模块（本地PC维护接口） DIO AIO模块 2.塔基X-Y振动传感器单元PCH 3.紧急故障继电器 4.各种断路器、继电器、开关等
机舱控制柜主要功能
► 手动/自动偏航控制包括液压刹车 ► 气象站数据检测（风速、风向、温度） ► 润滑系统控制
温度记录模块PTAI216
温度记录模块PTAI216有4路模拟输 入和12路PT100传感器输入 ► 单端或差分模拟输入信号 ► 可输入2线Pt100传感器 ► 分辨率14位（AI） / 12位（ Pt100 ） ► 取样时间2.5毫秒（AI） / 600毫秒 （ Pt100 ） ► 输入与系统电隔离 ► 断线监测投入 ► 监测外部电源电压
风机控制系统组成
► ► ►
塔基控制柜
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
机舱CAN从站 变桨控制及其他辅助控制功能
控制系统框图
塔基控制柜
塔基控制柜组成 1. PLC主站 2. RTU（远程接口单元） 3. 工业以太网交换机 4. UPS电源 5. 触摸屏（本地监控及操作） 6. 各种按钮、指示灯、小型断 路器、继电器、加热元件、 风机、端子板等等
► 发电机温度检测和保护
► 扭缆检测及控制 ► 与塔基PLC主站（FASTBUS）及轮毂PLC从站
（CAN）通讯 ► 本地调试及维护接口
轮毂锁装置
► 用于固定风轮 ► 使用液压闭锁装置 ► 在风机停机维护时使用
轮毂控制柜
► 安装于柜体中,分3个部分,每个部分负责一个叶片 ► 轮毂PLC站
CAN SLAVE模块 轮毂转速编码器模块 叶片角度编码器模块 I/O模块(DIO,AIO)
►V转子最大转速下的风速≤ ►V额定风速≤
V ≤V
风速 切出风速
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
风速
恒功率控制：通过变桨距调节，保持输出功率为额定值。
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。 ► （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。
► 高性能的CPU，大容量的存储器
intel 80386EX，33MHZ,8M内存，最大64M程序存储区，适合于复杂的算法，兼具传统DCS和PLC的优点
► 灵活的通讯方式，简洁的网络结构
支持CAN、FASTBUS、Profibus等现场总线及工业以太网通讯方式，支持双绞线和光纤通讯介质
► 多种可编程的I/O模块
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。
DIO数字量输入输出模块
可配置输入/输出比 ► 可从数字传感器读取信号 ► 数字执行机构切换 ► 提供输入与输出I/O电位间的插针 ，并与总线电隔离 ► 防止输出短路，过载热保护 ► 数字输入/输出模块DIO2XX可用于 驱动执行机构、如接触器、继电器 ，气动阀和液压阀，还可用于读取 数字工作设备的信号，如传感器， 光电管设备和各种开关。
I/O模块可灵活进行编程设置，降低了现场处理问题的时间
Bachmann M1 PLC系统特点
► 实时多任务操作系统VxWorks ► 灵活的编程方式
C++、IL、ST、FDB、LD、SFC、CFC
► 强大的仿真功能
matlab中产生的代码通过M1 PLC的编译工具编译后可以直接在M1 PLC中运行
► 强大的软件示波器功能
大大降低了分析和调试的时间
► 多种风电机组工具包
如：生产数据处理、功率曲线、偏航控制、统计分析等等
► 数据安全
模块化软件设计
► 风力发电机组模块
主控制顺序(启动/停车/重启等发电顺序)及主风机事件评估
► 变频器模块
变频器控制及变频器事件评估
► 机舱模块
偏航控制,机舱辅助控制及机舱事件评估
风力发电机组 控制系统及SCADA系统
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： ► 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
► 轮毂模块
变桨控制,轮毂辅助控制及轮毂事件评估
► 事件处理模块
所有事件处理
► 硬件模块
I/O地址设定,开关量及模拟量通道设定
模块化软件设计
► 报告模块
可利用率及生产统计处理
► 用户接口模块
基于对象的信号处理,主要是与本地监控系统和中央监控系统的数据交换
► 仿真模块
内置的仿真模块用于控制系统的软件测试,同时还可用于工厂3个控制柜的工厂测 试
风电机组工作状态及控制方法
►V切入风速≤V风速≤V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。
► 库模块
标准函数及标准功能块
BACHMANN模块介绍
MPC型控制器
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使用PC机，适应性强 奔腾III系列处理器 处理器时钟频率400MHZ 2个串口 2个10/100M以太网口 1个USB1.1接口 具备运行、初始化、出错指示的指示灯 大容量外存（最大1G） 32/64/128MB内存 最大512K数据存储器，电池后备电源 64kFRAM数据存储器 PC机板载4/8/16/32/64MB闪存式程序 存储器，4MB内部闪存用于系统软件
当系统发生紧急故障如风机发生飞车，超速 、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。
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。
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。
► 滑环装置的作用
1.轮毂供电传输 2.CAN总线传输 3.超速传感器安装 4.轮毂转速传感器安装
SUZLON滑环
Bachmann M1 PLC系统特点
► 可靠的硬件，适合恶劣的现场环境
环境温度：存储温度-400C-700C（低温型）运行温度：0-600C；相对湿度：5-95% 适合于振动环境
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பைடு நூலகம்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。
自动运行控制要求
► 4、紧急故障脱网停机