东汽风机控制系统
东汽FD70,FD77风机变频器系统原理和应用
东汽FD70/FD77风机变频器系统原理和应用东汽风电事业部高级工程师-杨雄杰摘要：本文详细分析了1.5MW风力发电机变速恒频发电系统的工作原理，对东汽FD70/FD77风机变频器系统的主要电路特性给出重点分析，变频器运行中的典型故障给出处理案例。
对风机变频器系统的实际应用具有指导意义。
关键词：旋转磁场 变速恒频发电 变频器 风机控制器1．变速恒频发电系统的工作原理1.1交流电机的旋转磁场以单相交流电机为例，我们知道单相交流电机有2个绕组。
它们在空间上相差90度正交分布，分别给2个绕组加入时间上相差90度的交流电。
如图1所示：发电机定子上正交分布有2个绕组，一个是AX；另一个是BY。
2个绕组加上的电流波形如图1所示。
我们规定从A流进X流出或从B 流进Y 流出为正方向；从A流出X流入或从B 流出Y 流入为负方向。
在t0时刻，A 绕组上通过的电流为零；B绕组上通过的电流为负的最大值。
根据电磁定律，t0时刻，两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→在t1时刻，A 绕组上通过的电流为正的最大值，B绕组上通过的电流为零，根据电磁定律，t0时刻，两个绕组合成的磁场方向为从上至下方向↓。
在t2时刻，A 绕组上通过的电流为零，B绕组上通过的电流为正的最大值，根据电磁定律，t2时刻，两个绕组合成的磁场方向为从右至左方向←。
在t3时刻，A 绕组上通过的电流为负的最大值，B绕组上通过的电流为零，根据电磁定律，t3时刻，两个绕组合成的磁场方向为从下至上方向↑。
在t4时刻，正好回到t0时刻的状态，两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→ 。
电流变化一个周期，两个绕组合成的磁场旋转一周。
旋转磁场的转速n = 60 f / p 。
同理，如果三相绕组在空间上按120度对称分布，三相绕组在时间上分别加上相位相差120度的三相交流电。
同样要在转子铁芯周围形成一个旋转磁场。
旋转磁场的转速n = 60 f / p 。
f : 三相交流电频率。
东汽风力发电机主控系统 起动
2.1.5自检
风机启动后，先依据上一次最高级别的刹车状态(LastBP)，进行相应的系统 自检。如果上一次是高级别的刹车状态导致停机，则需要进行自检，以检查 风机是否处于正常状态。 l 刹车测试1： 1) 机械刹车2激活(DiscBrake2=0)，延时10s，监测高速轴转速。 2) 机械刹车1激活(DiscBrake1=0)，叶片以0.5 度/s 的速度变桨到90度。 3) 延时5s，监测高速轴转速(HighShaftRPM)是否为0rpm，如果是， 进入下一测试阶段，否则，状态报警：刹车打滑。 l 刹车测试2： 1) 叶片以2度/秒变桨到启动桨角70度(StartAngle)。
2.1.3待机
风机从停机状态进入待机状态必须满足以下条件： 1) 检查当前的刹车状态，在正常范围内，即ActiveBP=0。 2) 盘刹1、盘刹2 处于打开状态，即iBrake1Open=1 且iBrake2Open =1。 3) 主控给出旁路极限开关指令，三支桨叶以0.5 度/秒减小到90 度。极限开 关被脱开后，进入待机状态。
2.1.6增速
进入增速状态后，桨角以启动变桨速率2度/秒，由70度往0度方向靠近。 当实际转速(ActualRPM)大于最小启动转速300rpm (pRn_MinStartRPM) 时，由GH算法控制方式启动，并快速通过塔筒的共振范围。如果风速减 小或通过共振区超时将中断启动程序，叶片回到启动桨角(StartAngle)进 入待机状态。 增速过程分为阶段1 增速1100rpm(pRn_RPMRamp1End)和阶段2增速 目标1200rpm(pRn_RPMRamp2End)两个过程。 1) 转速在0rpm-1100rpm阶段，主控控制变桨距系统以40rpm/s的增 速使转子转速迅速提升至1100rpm附近。另外，在此期间，转子转速会 迅速的通过共振区，如果说转子转速在共振转速的时间超时，那么主控 会要求风机停机，长时间运行在共振区可能导致风机受损 2) 转速在1100rpm-1200rpm阶段，主控控制变桨距系统以10rpm/s 的增速使转子转速缓慢的靠近1200rpm附近
东汽风机控制系统
第一章风机控制系统概述风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现，它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护。
控制系统给出叶片变桨角度和发电机系统转矩值，因而作用给电气系统的分散控制单元的上位机和旋转轮毂的叶片变桨调节系统。
采用最优化的能量场算法，使风机不遭受没必要的动态压力。
它包括电网电压、频率、相位、转轴转速、齿轮箱、发电机、现场的各种温度、摆动、振动、油压、刹车衬套的磨损、电缆的弯曲和气象数据的监视。
危机故障的冗余检查，以及在紧急1对风,2（6）电缆扭曲到一定值后，能自动解缆。
(7)当机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行检测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能。
(8)对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信的功能。
风机控制系统图第二章控制系统及安全规范1主控系统主控系统位于塔顶的机舱主控制柜内，控制模块通过光纤数据传输电缆和RS485串口分别与塔基变频器开关柜上的显示操作屏和变桨控制系统相连。
主控柜中包含有高度集成的控制模块WP3100、超速模块、转速模块、各种空气开关、电机启动保护开关、继电器、接触器等。
图2.1主控柜主控系统连续不断的发出转矩给定值到变频器控制系统，发出叶片角度给定值到变桨控制系统，变桨控制系统的同步控制器驱动轮毂中的变浆控制电机来进行各种调节和控制。
23率外，还作为三重冗余保护。
每个叶片多安装有一个角度编码器，每个电机也装有一个编码器，在运行中，L+B控制还监视变桨电机的电流和温度，三个蓄电池循环充电控制，蓄电池电压检测，并通过串口与控制器WP3100通讯进行数据传输。
4安全刹车风机装有两个刹车卡钳，通过作用在装在高速轴上的刹车盘来止动。
刹车卡钳直接安装在齿轮箱壳体上。
止动时靠弹簧力，张开时靠液压力。
为了防止驱动装置过度拉紧，液压回路上的刹车卡钳可以通过不同压力等级产生刹车转矩。
东汽机组主控系统介绍(DEIF)
状态码
状态码包括：
级别 状态码 名称 延时 报警程序 刹车程序 偏航程序 复位方式 复位延时
状态码
级别：是指相应状态码所属的等级，DEIF控制系统 共定义了21个等级，依次从等级0至等级20。 状态码名称：是指风机状态码的文字说明，每个状 态码对于一个中文说明。用户可以根据状态码的名称来 识别状态码的信息。 延时：是指激活相应状态码时所设置的延时时间。 报警程序：是指风机控制系统的处理策略，它包括 停机和报警两种处理策略：停机控制风机执行停机程序 ；报警只执行报警而不执行停机程序，所以风机可以继 续运行。 偏航程序：偏航程序是指风机控制系统所所采用的 偏航策略。
Y
存在停机故障码？ ßrefer由桨角闭环控制输 出 的桨角 目标参考值 Trefer由转矩闭环控制输 的转矩目标参考值
N
风机运行/固定桨角
执行相应刹车程序
风机桨角设定值ßset =ßrefer 发电机转矩设定值Tset = Trefer
Y
高速轴转速< 1010rpm?
变流器欠速转 速 ＝ 990/ 1000rpm
风力不足
高速轴转速 > 1200rpm?
N
转速 < 950rpm 且 持续时间 > 15s
手动设置是否允许并网
Y
风机减速到塔筒 共振区下
发电机运行设置 ＝ 发电机运行 [02.024]
N
Y
齿轮油入口温度 > *-1°[11.014]？
N
Y
变流器加热未激活？
N
Y
10min平均风速> *3.0m/s[02.005] & 20s平均风速> *3.5m/s[02.006]
状态码
风力发电机组主控系统使用维护说明书
1-1
风力发电机组主控系统使用维护说明书
FD87C-300000ASM
2 硬件使用维护
DWNCC003/2000 控 制柜 用 于 2.0MW 双 馈风 力 发 电机 机 组 机舱 控 制 ，安 装 于 机 舱 腹 部 ，单 柜 组 成 。其 硬 件 维 护 分 为 柜 外 器 件 使 用 维 护 与柜内器件使用维护。
2-1
风力发电机组主控系统使用维护说明书
FD87C-300000ASM
2-1 柜外器件维护
（1） 机 柜 采 用 双 开 门 设 计 ，柜 门 的 左 侧 设 置 有 红 色“ 急 停 按 钮 ”。如 图 1 所示：
图1 使用：
1) 将红色按钮由外向里按下，急停按钮被激活。 2) 按照指针位置旋转，松开急停按钮，急停取消。 （2） 机柜右侧由就地操作显示屏、刹车开关、安全链复位按钮、叶片维护开关 组成。如图 2 所示：
3-1
风力发电机组主控系统使用维护说明书
FD87C-300000ASM
3-1 风机控制器 AWC500 安装程序
1、FD87C 风机控制器需要更新最新的应用程序软件后才能运行。为了对 AWC500 控制器程序进行配置，需要软件 winscp，如下图所示：
2、 连 接 控 制 器 。 因 为 AWC500 默 认 的 IP 地址 为 192.168.20.13，因 此需 要 对 自己 的 电 脑进行配置。如下图所示，将电脑的 IP 地址改为 192 网段，并相应 的更改子网掩码。
章-节 1 2
2.1 2.2 3 3.1 3.2 3.3
目录 名称
概述 硬件使用维护 柜外器件维护 柜内器件维护 软件使用与维护 风机控制器 AWC500 安装程序 配置风机内的触摸屏
东汽双馈交流励磁风力发电机工作原理
东汽双馈交流励磁风力发电机工作原理东方汽轮机厂作为我国大型发电设备制造企业，在新能源的开发利用中，从潜心学习，默默跟跑，到创造性地实现技术转化，依靠自主创新，实现了国内最大功率的、国产化程度最高的风电机组的规模生产能力，从而成为行业“领头羊”。
2004年11月1日东汽成功引进德国RNpower公司的1500千瓦MD70/77型风电机组，该机组是国内目前最大功率的风能发电机组。
2005年4月，在山东鲁能发展集团的投标中，东汽一具中标7台1500千瓦的MD70/77风电机组，并在年底安装调试完成。
目前，东汽研制生产的全国最大功率的风电机组已在山东荣成落成并网。
“一凤引来百鸟鸣”，新年伊始，东汽与呼伦贝尔过程国华电力公司签下风电机组定单，金额高达3.3亿元人民币，并按用户要求，将在2006年10月份全部安装、调试完毕，形成并网发电能力。
呼伦贝尔风电工程，标志着国内最大功率的峰巅机组不但在东汽形成了批量生产的能力，而且将依托企业的自主创新，达到70%的国产化率的目标。
目前的风电机组多采用恒速恒频系统，发电机多采用同步电机或异步感应电机。
在风电机组向恒频电网送电时，不需要调速，因为电网频率将强迫控制风轮的转速。
在这种情况下，风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。
效率下降，被迫降低出力，甚至停机，这显然是不可取的。
与之不同的是，无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行，其转速可随风速变化做相应的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，机组效率提高。
同时，定子输出功率的电压和频率却可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。
(1) 双馈电机的工作特性双馈电机的结构类似于绕线式感应电机，定子绕组也由具有固定频率的对称三相电源激励，所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励，一般采用交-交变频器或交-直-交变频器供以当双馈电机定子对称三相绕组由频率为f1(f1=P•n1/60)的三相电源供电时，由于电机转子的转速n＝(l-s)n1(s为转差率，n1为气隙中基波旋转磁场的同步速率)。
东汽风机
东汽风机答辩试题一、更换电刷的步骤及注意事项1)新电刷必须是特定的型号和尺寸2)将电刷磨出滑环面的弧度（在电机外预磨）3)将电刷装入刷握，检查电刷导向和运动。
4)用砂纸带和或玻璃纸包住滑环，纸带宽度=滑环宽度+两端余量约200mm5)按电机旋转的方向将电刷按组排列预磨，按电机旋转方向拉纸带。
6)为加快预磨速度，开始用粗纤维，大砂粒的砂纸来粗磨，然后用细砂纸进行精磨。
粗磨两个方向都可以磨，精磨只能按上述3项分步来做。
7)反复磨，直到电刷接触面最少80%。
8)磨完之后，用无纤维的软布仔细擦刷面。
9)用刷子小心刷掉磨掉的碎屑。
用手指触摸电刷，以确认没有异物。
10)完成磨校之后，仔细清洗电刷刷件，滑环和滑环组件。
二、介绍东汽1.5mw风机液压刹车单元的构成及工作原理1)东汽风机的液压系统的作用是控制偏航刹车和机械转子刹车。
2)为了制动转子，在齿轮箱的高速侧配置了两个刹车卡钳，他们作用于刹车盘。
3)转子刹车通过弹簧力关闭，液压开启。
由于仅在叶片变桨控制系统故障或人为安全停机条件下起作用，因此刹车功能发生的机会是很少的。
4)每次风机启动前，将检测刹车功能以及液压系统。
5)刹车卡钳的液压回路设计为分段刹车，1级刹车（刹车力为50%的额定刹车扭矩）可使转子暂停，转子停止后或定义的时间间隔期满，2级刹车生效。
2级刹车力为100%额定刹车扭矩。
6)偏航刹车系统有十个液动刹车卡钳，作用在塔顶的刹车盘上。
在正常风机运行中（调整风向），刹车卡钳处在最大压力下，防止机舱的转动。
7)偏航调整中，刹车卡钳上的压力减低，偏航马达动作。
刹车盘上残余的压力产生一个统一的扭矩可抵消交替的外部偏航扭矩，以防止驱动装置反转。
8)风机定期维护工作内容三、紧固件检查有哪些项目1)塔筒与基础法兰；塔筒之间；塔筒与机舱连接螺栓均按照紧固件相应的力矩值进行紧力检查。
2)机舱内各部套（主轴、齿轮箱、发电机、机架、轴承座、偏航装置）之间连接。
3)机舱与轮毂连接。
东汽电气图纸培训
东汽1.5MW风力发电变桨控制系统培训教材（电气线路部分）一．控制箱变桨控制系统主电源（L1,L2,L3,N,PE）由主控系统通过滑环给定。
然后分为四路，其中三路分别馈送至三个轴箱。
另外一路单相（L,N）馈送给本控制箱。
箱体之间主电源通过重载插头（A1,A2,A3）相连。
此外主电源线路上并联防雷器（1F1）,用于对系统进行二级防雷保护。
主控系统润滑电源由变桨系统通过重载插头（U）提供，受断路器（1F8）控制。
230V AC电源经过断路器（1F4）和漏电保护器（1F5）提供给控制箱和轴箱插座，并且作为电池箱的加热器电源。
230V AC电源同时经过断路器（1F6）和过压保护器（1F7）分为两路，一路直接作为充电器的进线电源，另一路经过正弦波滤波器（1Z1）又分为两路，一路作为控制箱的加热器电源，另一路经过重载插头（F）馈给轴箱，作为轴箱、变桨电机的加热器和变桨电机冷却风扇电源。
轮毂照明灯电源由主控系统通过重载插头（N）送入控制箱。
另外，230V AC UPS电源由主控系统通过重载插头（N）送给主控箱，一路作为开关电源（1T1）的进线电源，另一路经过重载插头（F）馈给轴箱，作为轴箱230V AC控制回路电源。
其主回路上并接防雷器（1F2，1F3）。
主控与变桨系统之间通过O重载插头连接，互相传输信号。
其中有过压保护器（2F1,2F2,2F3,2F4,2F5）隔离作为信号保护。
2F1：1-3 变桨系统轴箱主回路热继电器过流或电机温度超过一定值时送给主控系统的信号。
2F1：2-4 变桨系统充电回路及充电器故障时反馈给主控的信号。
2F2：1-3 来自主控系统的变桨运行条件信号。
2F4：1-3与2F2：2-4 所有桨叶位置到达91°时的反馈信号。
2F3：2-4 来自主控的旁路顺桨位置的限位开关信号。
充电器（3A1）通过断路器（3F1）分别给三个电池箱充电，三个电池箱充电分别由三个接触器（3K1,3K2,3K3）控制。
风力发电机组控制系统
风力发电机组控制系统风力发电机组控制系统功能研究风力发电机组控制系统简介风力发电机组由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，其相当于风电系统的神经。
因此控制系统的质量直接关系到风力发电机组的工作状态、发电量的多少以及设备的安全性。
自热风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对封以及运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。
同时，风力资源丰富的地区通常都是边远地区或是海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程控制，这就对风力发电机组的控制系统的自动化程度和可靠性提出了很高的要求。
与一般的工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。
他不仅要监视电网、风况和机组运行参，对机组进行控制。
而且还要根据风速和风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率。
控制系统的组成风力发电机由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，相当于风电系统的神经。
因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。
目前风力发电亟待研究解决的的两个问题：发电效率和发电质量都和风电控制系统密切相关。
对此国内外学者进行了大量的研究，取得了一定进展，随着现代控制技术和电力电子技术的发展，为风电控制系统的研究提供了技术基础。
风力发电控制系统的基本目标分为三个层次：这就是保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。
控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。
具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。
当然对于不同类型的风力发电机控制单元会不相同。
控制系统结构示意图如图2-1所示：图2-1 控制系统结构示意图控制系统的类型 对于不同类型的风力发电机，控制单元会有所不同，但主要是因为发电机的结构或类型不同而使得控制方法不同案。
机组远程控制系统说明书(BACHMANN)
密级：公司秘密FD93B 型机组远程控制系统说明书编 号 FD93B-000208ASM版本号<**编制签字日期**>东方汽轮机有限公司DONGFANG TURBINE Co., Ltd.编号FD93B-000208ASM编制<**编制签字**> <**编制签字日期**>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<**会一签字**> <**会一签字日期**> <**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**><**会十签字**> <**会十签字日期**><**会十一签字**> <**会十一签字日期**><**会十二签字**> <**会十二签字日期**><**会十三签字**> <**会十三签字日期**><**会十四签字**> <**会十四签字日期**> 审定<**审定签字**> <**审定签字日期**> 批准<**批准签字**> <**批准签字日期**>编制说明在风力发电机组中，控制器作为机组安全运行的中枢，在目前自动化技术水平条件下实现了对机组全自动的监测、控制及其自动保护。
东汽风机机组LVRT过程说明
东汽风机机组电压管理规范（试行）（首次发行版本）根据现有的《风电场接入电网技术规定(定稿)》国家规范，风电机组不但在额定电压及其附近要求正常与电网连接外，而且在电网发生暂态故障时也要与电网连接对电网提供一定的支持，即风电机组应具有低电压穿越（简称LVRT）的功能。
根据规范，在LVRT过程中，风电机组不进行有功调度和无功补偿。
东汽风机LVRT控制策略：主控系统和变流器系统分别各自监测，并执行相应的控制动作。
并网点电压以单相测量值作为比较、计算用。
一．主控制系统1. 电网控制参数1.1 电网电压参数正 常 工 作 电压：Nom.grid Un；最 低 工 作 电压：Min.Volt Un ，取值范围0.7~0.9Un；最低电压持续时间：Min. Volt T，取值范围0.1~3s；最 高 工 作 电压：Max.Volt Un ，取值范围1~1.15Un；最高电压持续时间：Max. Volt T，取值范围0~5s。
1.2 电网频率参数正 常 工 作频率：Nom.grid Fn；频 率 负 偏 差：Min. Freq -，取值范围0~2.5Hz；频率负偏差持续时间：Min.Freq -T，取值范围0~5s；频 率 正 偏 差：Max. Freq +，取值范围0~2Hz；频率正偏差持续时间：Max.Freq +T，取值范围0~5s。
1.3 LVRT参数(发电机)暂态转速(G)transient rpm ：1400~1800rpm；暂 态 电 压 Transient m. Un*：0.7~0.9Un；电 网 无 电 No grid Un* ：0.1~0.8Un；临 界 频 率 Critical freq. Hz ：50.25~51.5Hz。
2. 目前我国风力发电机组的低电压穿越要求——LVRT风电机组并网点电压在蓝色区域及内部的阴影内应保持与电网的连接，超出该区域允许风电机组脱网。
当并网点电压高于（Max.Volt U n ）1.1U n ，按参数Max. Volt T 延时后，报电网电压过高停机。
东汽FD77B-1500风机主控系统学习
主控通讯系统介绍
• 交换机 • 每台风机配备两个交换机，机舱交换机和塔底交换机。 DM-4 REC控制器通过网线将风 机信号传输给机舱交换机 ，机舱交换机再通过光纤连接塔底交换机屏；塔底交换机 通过网线 连接塔底触摸屏，同时通过光纤与风场中的其 他风机组成环形网络。 • 触摸屏 • 触摸屏是本地人机界面，本型号风机的触摸屏分为机舱触 摸屏和塔底触摸屏两种。机舱 触摸屏通过网线与机舱交 换机相连，塔底触摸屏通过网线与塔底交换机相连，用户 可以在机 舱和塔底分别操作相应的触摸屏控制风机。
主控系统控制菜单
主控系统的状态码
• 状态码是指风机每个相关状态的描述，每个状态码代码一 个风机状态，即风机的状态对 应一个唯一的状态码，用 户可用通过状态码来查看风机的相关状态信息。 • 报警程序是指风机控制系统的处理策略，它包括停机和报 警两种处理策略：停机控制风 机执行停机程序；报警只 执行报警而不执行停机程序，所以风机可以继续运行。 • 刹车程序是指风机执行停机过程中所采用的刹车策略 • 偏航程序是指风机控制系统所所采用的偏航策略。 • 复位方式是指风机控制系统所激活各种状态码的清除方式 ，它包括：自动复位和手动复位两种方式。
主控通讯系统图
主控通讯系统介绍
• DM-4 REC控制器 • DM-4 REC控制器作为Bing Bang协议和TCP/IP协议服务 器，最多有12个不同的客户端 可以同时与DM-4 REC服务 器建立通信，客户端可以作为本地或远程显示器HMI， SCADA， PPM，OPC等第三方通讯客户端。初始化通信 通过TCP端口建立。通信连接可以通过客户 给服务器发 送一个请求，然后等待服务器发送响应并等待下一次请求 。DM-4 REC在局域网 中需要有静态IP地址。连接DM-4 REC需要它的IP地址和端口。
风力发电机组控制系统介绍
故障预警机制
建立故障预警机制，提前预测可能出现的故 障，避免意外停机带来的损失。
04 功能模块详解
偏航控制系统
风向标与传感器
实时监测风向变化，为偏航控制提供准确数据。
偏航电机与减速器
驱动机组偏航，确保风轮始终对准风向。
偏航轴承与润滑系统
风力发电机组控制系统介绍
目录
• 引言 • 控制系统组成与原理 • 关键技术与实现方法 • 功能模块详解 • 操作与维护管理 • 发展趋势与挑战
01 引言
背景与意义
能源危机与环境污染
风力发电技术的发展
随着化石能源的日益枯竭和环境污染 的加剧，可再生能源的开发利用成为 迫切需求。
随着风力发电技术的不断进步和成熟， 风力发电机组在电力系统中的比重逐 渐增加。
高风能利用率。
独立变桨控制
通过对每个叶片的独立变桨控制，减 少风力发电机组在复杂风况下的载荷 波动，提高稳定性。
安全保护控制
在极端天气或机组故障等情况下，及 时采取制动、停机等保护措施，确保 风力发电机组的安全运行。
03 关键技术与实现方法
传感器技术应用
风速风向传感器
用于实时监测风速和风向，为 控制系统提供输入信号。
01
02
03
智能化监测与诊断
利用先进传感器和算法， 对风力发电机组进行实时 监测和故障诊断，提高运 维效率。
智能化控制策略
基于大数据和人工智能技 术，优化风力发电机组的 控制策略，提高发电效率 和稳定性。
智能化运维管理
利用物联网和云计算技术， 实现风力发电机组的远程 监控和运维管理，降低运 维成本。
风电操作技术培训风机控制系统
风电操作技术培训风机控制系统风电操作技术培训：风机控制系统随着可再生能源的快速发展，风电作为其中的重要组成部分，其操作技术也变得越来越关键。
风机控制系统作为风电场中重要的控制设备，对于风电场的运行和效率具有重要影响。
本文将介绍风机控制系统的基本原理、运行模式以及操作技术培训的重要性。
一、风机控制系统的基本原理风机控制系统是通过监测和控制风机的运行状态，实现风力发电的最佳化运行。
其基本原理是利用传感器监测风机叶片的转速、温度、倾斜等参数，并通过控制器调节变桨角度、发电机输出功率等，以最大化风能转化为电能的效率。
风机控制系统的关键组成部分包括传感器、控制器和执行机构。
传感器负责采集风机工作状态的数据，控制器根据传感器采集的数据进行分析和判断，并通过执行机构实现对风机的控制。
二、风机控制系统的运行模式风机控制系统的运行模式主要包括恒功率控制模式和最大功率跟踪控制模式。
恒功率控制模式是指风机在不同风速下，以恒定的功率输出运行。
当风速超过额定风速时，风机会通过调整变桨角度或切出网路等方式，以维持恒定的功率输出。
最大功率跟踪控制模式是指风机根据当前风速和发电机输出功率的曲线特性，调整变桨角度等参数，使得风机输出功率最大化。
三、风电操作技术培训的重要性风电操作技术培训对于风电场的安全运行和优化发电至关重要。
培训内容应涵盖风机控制系统的基本原理、运行模式以及故障排除等方面。
首先，风机控制系统作为风电场的核心控制设备，其稳定运行对于风电场的安全至关重要。
操作人员需要了解风机控制系统的基本原理，熟悉各种传感器和控制器的工作原理，以及掌握操作面板上各项按钮和指示器的含义和功能。
其次，风电场需要保证风机的稳定输出功率。
操作人员需要掌握恒功率控制和最大功率跟踪控制模式的切换方法，并了解不同风速下的运行参数设置和调整方法。
此外，风机控制系统可能会发生故障，操作人员需要具备故障排除的能力。
培训应包括风机控制系统常见故障的分析和处理方法，以及应急处理方案的制定和执行。
东汽机组主控系统介绍(DEIF)资料讲解共61页
东汽机组主控系统介绍(DEIF)资料讲 解
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
东汽风机控制系统
东汽风机控制系统Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】第一章风机控制系统概述风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现，它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护。
控制系统给出叶片变桨角度和发电机系统转矩值，因而作用给电气系统的分散控制单元的上位机和旋转轮毂的叶片变桨调节系统。
采用最优化的能量场算法，使风机不遭受没必要的动态压力。
它包括电网电压、频率、相位、转轴转速、齿轮箱、发电机、现场的各种温度、摆动、振动、油压、刹车衬套的磨损、电缆的弯曲和气象数据的监视。
危机故障的冗余检查，以及在紧急情况下，甚至在控制系统不运行或缺乏外部电源的情况，它们通过硬接线连接安全链立即触发和关闭风机。
甚至在主电源完全耗尽，为确保最大的安全，照明灯光还是能继续照明。
运行数据可以通过连接到远程通讯模块或因特网的PC机进行历史数据的调用，也就是说，风机的完整的状况信息可以被熟悉的操作人员和维护人员获知利用。
但是要提供安全密码等级，正确的安全密码才允许远程控制。
1 风力发电机组的基本控制要求风力发电机组的启动、停止、切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风,以及对运行过程中故障的监测和保护必须能够自动控制。
风力资源丰富的地区通常都是在海岛或边远地区的甚至海上，发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就要求发电机组的控制系统有很高的可靠性。
2 控制系统的基本功能并网运行的FD型风力发电机组的控制系统具备以下功能：(1)根据风速信号自动进入启动状态或从电网切出。
(2)根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。
(3)根据风向信号自动偏航对风。
(4)发电机超速或转轴超速，能紧急停机。
(5)当电网故障，发电机脱网时，能确保机组安全停机。
（6）电缆扭曲到一定值后，能自动解缆。
(7)当机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行检测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能。
东汽风力发电机主控系统 安全链系统
讲解结束、谢谢！
5) KA11.2输出信号： KA11.2 常开触点1\2 10.2B 控制液压站#20、24电磁阀 KA11.2 常开触点3\4 28.3B 偏航电气刹车断开、发电机冷却风扇1、 2断开 KA11.2 常开触点5\6 11.7C 安全链正常 KA11.2 常开触点13\14 11.8B 输出到变频器的安全链正常信号 6) KA11.3输出信号： KA11.3 常开触点1\2 27.2B 控制断开偏航电机1、2、3的断开 KA11.3常开触点3\4 10.6C 控制被动刹车电磁阀 KA11.3 常开触点5\6 28.5B 断开齿轮箱风扇、齿轮箱油泵 KA11.3 常开触点13\14 30.2C 断开主控控制的旁路限位开关 KA11.3 常开触点53\54 30.1C 断开主控控制的快速收桨 KA11.3 常闭触点61\62 10.7B 控制主动刹车电磁阀#14阀 7) KT11.1 输出信号： KT11.1 常开触点15\18 10.4B 控制被动刹车电磁阀1延时断开
安全链系统是一组由24V 直流电源供电的监测点串行回 路，其中包括： 控制柜急停按钮(iTopboxEmergencyStop)、 塔基急停按钮(iTowerEmergencyStop)、 移动盒急停按钮(iNacelleEmergencyStop)、 维护开关(iBladeServiceButton)、 电缆顺时针扭缆极限开关(iTwistedCablesCW)、 逆时针扭缆极限开关(iTwistedCablesCCW)、 塔筒摆动开关(iResonanceSwitch)， 低速轴超速开关(iRotorSpeedSwitch)、 高速轴超速开关(iHighShaftSpeedSwitch) 主控制器检测输出的内部安全节点(oInnerSafetyChain) 内部检测采用主控制器主动检测的各个信号测点逻辑 触发。
风机控制系统结构原理.(DOC)
风机控制系统结构一、风力发电机组控制系统的概述风力发电机组是实现由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程的装置，风轮系统实现了从风能到机械能的能量转换，发电机和控制系统则实现了从机械能到电能的能量转换过程，在考虑风力发电机组控制系统的控制目标时，应结合它们的运行方式重点实现以下控制目标：1. 控制系统保持风力发电机组安全可靠运行，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功率优化控制，定桨距恒速机组主要进行软切入、软切出及功率因数补偿控制，对变桨距风力发电机组主要进行最佳尖速比和额定风速以上的恒功率控制。
4. 大于开机风速并且转速达到并网转速的条件下，风力发电机组能软切入自动并网，保证电流冲击小于额定电流。
对于恒速恒频的风机，当风速在4-7 m/s之间，切入小发电机组（小于300KW）并网运行，当风速在7-30 m/s之间，切人大发电机组（大于500KW）并网运行。
主要完成下列自动控制功能：1）大风情况下，当风速达到停机风速时，风力发电机组应叶尖限速、脱网、抱液压机械闸停机，而且在脱网同时，风力发电机组偏航90°。
停机后待风速降低到大风开机风速时，风力发电机组又可自动并入电网运行。
2）为了避免小风时发生频繁开、停机现象，在并网后10min内不能按风速自动停机。
同样，在小风自动脱网停机后，5min内不能软切并网。
3）当风速小于停机风速时，为了避免风力发电机组长期逆功率运行，造成电网损耗，应自动脱网，使风力发电机组处于自由转动的待风状态。
4）当风速大于开机风速，要求风力发电机组的偏航机构始终能自动跟风,跟风精度范围±15°。
5）风力发电机组的液压机械闸在并网运行、开机和待风状态下，应该松开机械闸，其余状态下（大风停机、断电和故障等）均应抱闸。
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第一章风机控制系统概述风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现，它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护。
控制系统给出叶片变桨角度和发电机系统转矩值，因而作用给电气系统的分散控制单元的上位机和旋转轮毂的叶片变桨调节系统。
采用最优化的能量场算法，使风机不遭受没必要的动态压力。
它包括电网电压、频率、相位、转轴转速、齿轮箱、发电机、现场的各种温度、摆动、振动、油压、刹车衬套的磨损、电缆的弯曲和气象数据的监视。
危机故障的冗余检查，以及在紧急情况下，甚至在控制系统不运行或缺乏外部电源的情况，它们通过硬接线连接安全链立即触发和关闭风机。
甚至在主电源完全耗尽，为确保最大的安全，照明灯光还是能继续照明。
运行数据可以通过连接到远程通讯模块或因特网的PC机进行历史数据的调用，也就是说，风机的完整的状况信息可以被熟悉的操作人员和维护人员获知利用。
但是要提供安全密码等级，正确的安全密码才允许远程控制。
1 风力发电机组的基本控制要求风力发电机组的启动、停止、切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风,以及对运行过程中故障的监测和保护必须能够自动控制。
风力资源丰富的地区通常都是在海岛或边远地区的甚至海上，发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就要求发电机组的控制系统有很高的可靠性。
2 控制系统的基本功能并网运行的FD型风力发电机组的控制系统具备以下功能：(1)根据风速信号自动进入启动状态或从电网切出。
(2)根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。
(3)根据风向信号自动偏航对风。
(4)发电机超速或转轴超速，能紧急停机。
(5)当电网故障，发电机脱网时，能确保机组安全停机。
（6）电缆扭曲到一定值后，能自动解缆。
(7)当机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行检测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能。
(8)对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信的功能。
风机控制系统图第二章控制系统及安全规范1 主控系统主控系统位于塔顶的机舱主控制柜内，控制模块通过光纤数据传输电缆和RS485串口分别与塔基变频器开关柜上的显示操作屏和变桨控制系统相连。
主控柜中包含有高度集成的控制模块WP3100、超速模块、转速模块、各种空气开关、电机启动保护开关、继电器、接触器等。
图2.1 主控柜主控系统连续不断的发出转矩给定值到变频器控制系统，发出叶片角度给定值到变桨控制系统，变桨控制系统的同步控制器驱动轮毂中的变浆控制电机来进行各种调节和控制。
每个系统都带有自己的监视功能，变频器能独立工作且能自行停止，它也给定模拟信号到主控系统，主控系统在给定相应的信号到变桨系统，然后驱动叶片变化角度。
在变浆控制系统中，系统自身监视只对故障起作用，象下列故障：叶片和叶片角度偏差等。
它能够通过通讯电缆请求主控系统快速停机。
2 安全链安全链是一个硬回路，由所有能触发紧急停机的触点串联而成，任何一个触发都会导致紧急停机。
以下是构成紧急停机的信号点：位于机舱控制柜上的紧急停机按钮，机舱内便携式控制盒停机按钮，变频器控制柜上的紧急停机按钮。
低速轴超速信号，发电机转速超速信号。
超过额定功率的1.5倍。
振动超限主控系统触发的变浆控制失败电缆扭曲：±4旋转3 变浆控制三个叶片变桨分别由三个带变频控制的三个直流电机驱动，通过L+B控制器同步调整动作。
如果是电网故障或安全停机，每个电机的电源由各自的后备蓄电池提供。
变桨控制除了调节功率外，还作为三重冗余保护。
每个叶片多安装有一个角度编码器，每个电机也装有一个编码器，在运行中， L+B控制还监视变桨电机的电流和温度，三个蓄电池循环充电控制，蓄电池电压检测，并通过串口与控制器WP3100通讯进行数据传输。
4 安全刹车风机装有两个刹车卡钳，通过作用在装在高速轴上的刹车盘来止动。
刹车卡钳直接安装在齿轮箱壳体上。
止动时靠弹簧力，张开时靠液压力。
为了防止驱动装置过度拉紧，液压回路上的刹车卡钳可以通过不同压力等级产生刹车转矩。
为了刹车时转轴能停下来，刹车转矩等于100％额定转轴转矩（刹车力矩等级1）。
大约6.5s后刹车制动程序开始执行，刹车转矩增加到等级2，此时刹车器持续施加等于2倍额定转轴转矩的压力。
刹车器张开的最大要求压力： 120bar运行压力： 140～160bar最大压力：（极限值） 200bar第三章传感器1 转速传感器风力发电机组转速的测量点有三个：即发电机输入端转速、齿轮箱输出端转速和风轮转速，发电机输入端转速一个，齿轮箱输出端转速一个，风轮转速两个，还有两个转速传感器安装在机舱与塔筒连接的齿轮上，用来识别偏航旋转方向。
图3.1 转速传感器2 偏航计数传感器（偏航角度）从机舱到塔筒间布置的柔性电缆由于偏航控制会变得扭曲。
如果在扭曲达到两圈后正好由于风速原因导致风机停机，此时主控系统将会使机舱旋转，直到电缆不再扭曲。
如果一直在扭曲达到3圈前还是不能进行解缠绕，系统产生正常停机程序程序，使电缆解缠绕。
当电缆扭曲达到±4圈后安全回路将会中断，紧急停机。
图3.2 偏航计数传感器3 风速风机配有两个装在相配支架上的加热风速计，支架有一个接地环对风速计提供避雷功能。
电缆铺设在穿线管中。
图3.3 风速传感器4 风向风向计也安装同一个支架上，能360°范围测量，为了防止结冰，风向计能根据环境温度采取适度的自动加热。
图3.4 风向传感器5 振动传感器安装在主机架下部，为的重力型加速度传感器，它直接连接到紧急停机回路上。
此外，有振动传感器监视塔基和驱动链，如果测量值超限，立刻正常停机。
图3.5 振动传感器6 温度传感器温度 PT100 A轴承B轴承定子线圈（3个）温度 PTC 定子线圈（3取2）电刷磨损成组报警超压保护（保险管）转子/定子温度 PT100 油箱高速轴 1#轴承高速轴 2#轴承齿轮箱进油口（冷却油）油压，模拟量齿轮箱进油口（冷却油）主轴轴承温度 PT100 主轴轴承箱外部温度 PT100 机舱下面机舱内部 PT100 机舱控制柜附近7 刹车磨损传感器刹车磨损传感器安装在齿轮箱刹车器上，只有在刹车被完全释放后，开关才能动作，微动开关指示刹车衬套的磨损。
当刹车片磨损到一定值后，传感器给出一个信号，要求正常关闭风机，如要再次运行则要求手动复位下，在这信号后还可以进行3次启动或3天运行。
然后必须要求更换新的刹车衬套，更换后，并要求能被主控制系统识别检测到。
第四章操作面板应用1 基本功能-按CTRL激活显示灯（屏幕节电功能）。
-连续按两次任何按键可以激活控制面板。
-某些功能的激活需要同时按两个键。
如同时按下CTRL或SHIFT键可以激活想要的功能。
2功能键运用按键显示功能WEC停机：风机正常停机。
复位和执行自动运行。
快速启动。
指示选择菜单的位置指示有关联的其它菜单对按键0到9向前和向后转换数字和字母按下F3后，当按键1时将显示字母A，再次按键1将显示字母B，第3次将显示C。
然而如果包含字母的值被编辑，字母也被显示。
光标上移一行。
显示上级菜单。
光标下移一行。
显示下一个菜单。
屏幕向上翻滚。
屏幕向下翻滚。
显示图形。
光标跳到菜单的最后一行。
光标跳到菜单的起始行。
退出子菜单，返回上一菜单。
退出所有的子菜单，返回主菜单。
按ENTER键激活子菜单，如果编辑值位于菜单的某特定的行中，按ENTER键将激活该编辑行。
光标左移。
光标右移。
光标跳到行末。
光标跳到行首。
删除光标右边的字符，下一个字符左移。
交互式选择插入或删除模式。
插入模式：当输入一个字符，它插在光标位置，而下一个字符右移。
删除模式：当输入一个字符，它将取代光标所在的位置。
输入标明的数字或指定的字母。
取消和终止输入。
输入值确认且取代原值，编辑行为结束，（如果输入值超出范围，编辑行还是激活，将显示为最大或最小值。
）暂停风向跟踪（偏航控制）。
自动风向跟踪（偏航控制）。
手动偏航控制，向左旋转。
手动偏航控制，向右旋转。
降低显示亮度。
增加显示亮度。
3工作菜单的使用3.1 菜单按键通过按键F5和F10可以向右或向左显示菜单，当屏幕滚动时将简要显示菜单名称。
按键F4和F9可以向上或向下显示文字行，当向左或向右滚动屏幕时，下个菜单的首行是不会自动显示的，而显示为最近显示的菜单，这样方便在两个菜单之间切换。
菜单结构示意图3.2 菜单结构菜单分为三层，子菜单隐藏在主菜单下，子菜单还包含另一层子菜单。
如果有一子菜单隐藏在主菜单命令后，光标将变成矩形。
子菜单可以通过光标和按ENTER键调用相应的菜单命令打开子菜单。
下层子菜单也可以以同样的方式打开。
按ESC键将退出子菜单回到上一级菜单。
3.3 登陆控制面板按两次ENTER后显示上面的界面，访问权限请求1应用光标选择访问权限（Access Privileges），按下ENTER 按键，被激活权限编辑。
2输入密码（光标移动，但是密码不会显示）。
3输入密码后按ENTER键确认。
如果密码有效，根据密码等级将会产生相应的访问权限。
访问权限决定了哪些菜单能被显示和哪些部分可以编辑。
解除访问权限1光标移到访问权限（Access Privileges）行。
2按两次ENTER键，访问权限被解除活动状态请求1应用光标，活动状态请求（Request Active Status）按键ENTER确定。
2输入用户号码，将显示为“Active Status Enabled”，字母“a”将显示在右向角，表明控制面板已被激活。
注意：如果有一个优先级高的控制面板已被激活，就不能进行任何数据输入到该控制面板的操作。
解除活动状态1移动光标到活动状态行（Active Status Enabled）2按两次ENTER键。
活动状态被解除。
注意：对安装在变频器上的控制面板，如果在30分钟内没有任何操作，访问权限和活动状态都会自动复位。
对机舱主控制柜上的面板，活动状态必须在离开机舱前手动复位。
当活动状态解除后，访问权限会自动复位。
如果机舱控制面板活动状态不解除，风机将不能通过变频器上的控制面板或远程控制。
3.4 复位状态代码如果提示为错误的状态代码，可以根据先前的状态代码分类查找，这样的状态代码可以有多种方式进行复位。
基本来说：一个状态代码能应用控制面板通过远程或就地复位。
在复位之前，已经激活的状态代码首先要解除。
所有可能的状态代码在控制系统操作员手册中有列表。
4 控制面板中参数4.1 概述在风机移交后可运行的风机，下列信息将会在控制面板中显示：显示内容功能描述02-02-17 日期16:14:04 时间G 并网运行576.1kW 功率7.4m/s 风速16R/MIN 转子转速（r/min）1558R/MIN 发电机转速（r/min）0°，39％当前变桨角度和转矩（额定转距的百分比） WARING（System OK ）风机系统状况RUNING G1 风机运行状况4.2 菜单内容主控制系统包含下列菜单启动菜单 (Start menu)状态统计菜单 (Status Counts menu)状态菜单 (Status menu)事件列表菜单 (Event List menu)电网菜单 (Grid menu)序列号菜单（Serial Number menu）状态代码列表菜单（Status Code List menu）4.3 开始菜单开始菜单显示风机当前状况。