2.1--金风2.0MW机组控制系统介绍
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金风2.5MW机组的安全链系统介绍(主修)
目前所有的风力发电机组都有这样一套安全链保护系统。
二、机组安全系统的结构
二、机组安全系统的结构
变桨系统与主控系统安全链的关系
从上图我们可以看出，变桨系统通过每个变桨柜中的21K8继电器的 触点来影响主控系统的安全链，而主控系统的安全链是通过每个变桨柜 中的24K7继电器的线圈来影响变桨系统。变桨的安全链与主控的安全链 相互独立而又相互影响。当主控系统的安全链上的紧急停机按钮、PLC 紧急停机、叶轮过速、振动开关等节点（不包括纽缆开关）动作断开时， 安全继电器线圈失电断开变桨系统中三个24K7线圈的电源，变桨系统进 入到紧急停机的模式，迅速向90度顺桨；当变桨系统出现故障（如变桨 变频器OK信号丢失、90度限位开关动作等）时，变桨系统切断21K8 继 电器上的电源，21K8 继电器的触点断开，使安全链来自变桨的继电器123K10 线圈失电，其触点断开，主控系统的136K2安全继电器断电。同 时，每个变桨柜中的24K7继电器的线圈失电触点断开，变桨系统中没有 出现故障的叶片的控制系统进入到紧急停机的模式，迅速向90度顺桨。 这样的设计使安全链环环相扣，能最大限度的对机组起到保护作用果有什么问题， 欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能 像雄鹰一样自由的翱翔。
三、安全链中的各个节点及其动作原理
图纸位置
三、安全链中的各个节点及其动作原理
3.2 振动开关 振动开关监测的是机组的机舱的振动摆幅，同时也是机组振动的最后一道保护， 其开关触点被串接在机组的安全链回路里。常见的振动开关有摆锤式和链球式两 种。 2.5兆瓦机组中使用的是摆锤式振动开关。摆锤式振动开关由一个安装在微 动开关上的摆针及重锤组成，重锤按照机组摆动幅度的保护数值被固定在摆针的 合适位置上。当机组因振动出现较大幅度的摆动时，摆锤带动摆针晃动，使微动 开关动作引起机组的紧急或安全停机。机组重新启动时，摆锤必须回到竖直位置。
二、机组安全系统的结构
二、机组安全系统的结构
变桨系统与主控系统安全链的关系
从上图我们可以看出，变桨系统通过每个变桨柜中的21K8继电器的 触点来影响主控系统的安全链，而主控系统的安全链是通过每个变桨柜 中的24K7继电器的线圈来影响变桨系统。变桨的安全链与主控的安全链 相互独立而又相互影响。当主控系统的安全链上的紧急停机按钮、PLC 紧急停机、叶轮过速、振动开关等节点（不包括纽缆开关）动作断开时， 安全继电器线圈失电断开变桨系统中三个24K7线圈的电源，变桨系统进 入到紧急停机的模式，迅速向90度顺桨；当变桨系统出现故障（如变桨 变频器OK信号丢失、90度限位开关动作等）时，变桨系统切断21K8 继 电器上的电源，21K8 继电器的触点断开，使安全链来自变桨的继电器123K10 线圈失电，其触点断开，主控系统的136K2安全继电器断电。同 时，每个变桨柜中的24K7继电器的线圈失电触点断开，变桨系统中没有 出现故障的叶片的控制系统进入到紧急停机的模式，迅速向90度顺桨。 这样的设计使安全链环环相扣，能最大限度的对机组起到保护作用果有什么问题， 欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能 像雄鹰一样自由的翱翔。
三、安全链中的各个节点及其动作原理
图纸位置
三、安全链中的各个节点及其动作原理
3.2 振动开关 振动开关监测的是机组的机舱的振动摆幅，同时也是机组振动的最后一道保护， 其开关触点被串接在机组的安全链回路里。常见的振动开关有摆锤式和链球式两 种。 2.5兆瓦机组中使用的是摆锤式振动开关。摆锤式振动开关由一个安装在微 动开关上的摆针及重锤组成，重锤按照机组摆动幅度的保护数值被固定在摆针的 合适位置上。当机组因振动出现较大幅度的摆动时，摆锤带动摆针晃动，使微动 开关动作引起机组的紧急或安全停机。机组重新启动时，摆锤必须回到竖直位置。
金风MW机组控制系统介绍
以太网通信网络系统 （SCADA） 人机交互监控系统 （手持终端）
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互
网络/远程监控
▲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
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍
金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。
1-叶片 2-变桨系统 3-轮毂 4-发电机转子 5-发电机定子 6-发电机开关柜 7-测风 系统 8-辅助提升机 9-偏航系统 10-底座 11-发电机散热系统 12-机舱罩 13-塔架
三、机组主控制系统的组成及功能
部分功能系统介绍---安全链保护系统
双安全链回路系统，与1.5MW回路设计的最大不同是引入了变流安全链，使其 能够成为完全独立的硬件安全输入、输出保护系统。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
金风2.0兆瓦机组的主控制器组成
CX5020
KL9210 KL1104
金风2.0兆瓦风力发 电机组主控制系统
课程内容：
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍 二、金风2.0兆瓦风力发电机组的电气控制系统 三、机组主控制系统的组成及功能 四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理 五、金风2.0兆瓦机组内的部分模块及传感器 六、金风2.0兆瓦机组主控的软件系统 七、手持移动终端
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
各个子站内部及子站与主站之间的通讯结构
BX3100/ BK3150
Profibus-DP
2.1--金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统介绍
Freqcon变流配置的系统 金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
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）
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）
金风风力发电机控制系统
金风风力发电机控制系统金风风力发电机控制系统风力发电机控制系统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。
控制系统的组成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下：针对上述结构，目前绝大多数风力发电机组的控制系统都采用集散型或称分布式控制系统（DCS ）工业控制计算机。
采用分布式控制最大优点是许多控制功能模块可以直接布置在控制对象的位置。
就地进行采集、控制、处理。
避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接。
同时DCS 现场适应性强，便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数。
并与其他功能模块保持通信，发出各种控制指令。
目前计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS 之中。
PLC 是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，目前功能上有较大提高。
很多厂家也开始采用PLC 构成控制系统。
现场总线技术(FCS)在进入九十年代中期以后发展也十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS 将取代DCS 成为控制系统的主角。
风力发电机控制系统（二）风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然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、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。
金风2.0MW机组安装技术交底—新疆哈密景峡6B特变电工风电场
2、从事安装工作的人员必须身体健康，如无恐高症、心脏病等不能从事高空作业的疾病。
3、从事特种工作的人员必须持有特种工上岗证，如起重工必须具备起重工操作证、起重指挥必须具备起重指挥操作证、从事电气工作的必须具备电工证。
4、从事安装工作的所有人员必须熟悉掌握《金风2.0MW机组安装手册》、并经过相应的培训考核。
14.严禁超打螺栓和欠打螺栓力矩，严格按照安装工艺施工。
15.正确安装吊具，吊具安装牢固可靠，特别是吊具螺栓要紧固到其额定值。
16.吊装作业前必须对起重机械的运行部位、安全装置以及吊具、索具等机具进行全面
的安全检查，吊装设备的安全装置要灵敏可靠；吊装前必须试吊，确认无误方可作业。
安装过程中，应对吊车、起吊设备、安全设施进行必要的维护检查，如果发现问题
d)恶劣天气特别是雷雨天气，禁止进行安装工作，工作人员不得滞留现场。
e)在起重设备工作期间，严禁人员站在起吊物体下。
f)现场安装废弃物或垃圾应集中堆放，统一回收，严禁随意焚烧。
g)现场进行焊接或明火作业，必须得到现场技术负责人的认可，并采取必要的预防保护措施。
h)有人员在机舱外工作时续进行安全防护，须确保此期间无人在塔架周围，避免坠物伤人。
2.工程建设过程中，安装单位要对风电场各工作面、风机场区安全、保卫工作负责，发生设备损坏、丢失等事故，由安装单位负全责；
3.安装单位在安装机组前，风机基础必须经过监理验证合格之后，并有齐全的基础资料，完成基础交安手续，才可安装机组；
4.安装单位须参与基础最终完工验收，并对基础环法兰平面度、基础清洁度进行复验；
15.各个风电场之间的物资不得混用，安装单位吊装之前可要求金风技术人员予以确认（确认物资可否通用）。安装单位私自混用，导致机组设备不匹配，后续的拆装、更换、改造费用由安装单位自行承担
3、从事特种工作的人员必须持有特种工上岗证，如起重工必须具备起重工操作证、起重指挥必须具备起重指挥操作证、从事电气工作的必须具备电工证。
4、从事安装工作的所有人员必须熟悉掌握《金风2.0MW机组安装手册》、并经过相应的培训考核。
14.严禁超打螺栓和欠打螺栓力矩，严格按照安装工艺施工。
15.正确安装吊具，吊具安装牢固可靠，特别是吊具螺栓要紧固到其额定值。
16.吊装作业前必须对起重机械的运行部位、安全装置以及吊具、索具等机具进行全面
的安全检查，吊装设备的安全装置要灵敏可靠；吊装前必须试吊，确认无误方可作业。
安装过程中，应对吊车、起吊设备、安全设施进行必要的维护检查，如果发现问题
d)恶劣天气特别是雷雨天气，禁止进行安装工作，工作人员不得滞留现场。
e)在起重设备工作期间，严禁人员站在起吊物体下。
f)现场安装废弃物或垃圾应集中堆放，统一回收，严禁随意焚烧。
g)现场进行焊接或明火作业，必须得到现场技术负责人的认可，并采取必要的预防保护措施。
h)有人员在机舱外工作时续进行安全防护，须确保此期间无人在塔架周围，避免坠物伤人。
2.工程建设过程中，安装单位要对风电场各工作面、风机场区安全、保卫工作负责，发生设备损坏、丢失等事故，由安装单位负全责；
3.安装单位在安装机组前，风机基础必须经过监理验证合格之后，并有齐全的基础资料，完成基础交安手续，才可安装机组；
4.安装单位须参与基础最终完工验收，并对基础环法兰平面度、基础清洁度进行复验；
15.各个风电场之间的物资不得混用，安装单位吊装之前可要求金风技术人员予以确认（确认物资可否通用）。安装单位私自混用，导致机组设备不匹配，后续的拆装、更换、改造费用由安装单位自行承担
00风电机组控制系统介绍
00风电机组控制系统介绍风电机组控制系统是风力发电系统中的关键设备，主要负责监测和控制整个风电机组的运行。
它包括了多个子系统，如风速测量系统、风向测量系统、电力系统、机械系统等，这些系统协同工作，确保风电机组安全稳定地运行并发挥最大发电效率。
风电机组控制系统的核心是风机控制器（Wind Turbine Controller，简称WTC），它是整个系统的大脑，负责监控风力发电机组的运行状态，调节叶片角度、转速和发电机功率等参数，以实现最佳的发电性能。
WTC通常包括了多个模块，如数据采集模块、信号处理模块、控制算法模块、人机界面模块等，每个模块都扮演着关键的角色，确保整个系统的正常运行。
风速测量系统是风电机组控制系统中一个非常重要的子系统，它通过安装在风车塔顶端的风速传感器来监测周围的风速情况。
这些传感器通常是基于超声波或光学原理工作的，能够精确地测量风速并将数据传输给WTC。
WTC根据接收到的风速数据来调节叶片角度和转速，以确保风电机组在不同风速下都能够高效发电。
与风速测量系统类似，风向测量系统也是风电机组控制系统中的一个重要组成部分。
通过安装在风机塔顶端的风向传感器，它能够准确地测量周围的风向，帮助WTC判断风的来向并做出相应的调整。
在不同的风向下，WTC会调节叶片的角度和转速，以确保风电机组在不同风向下都能够稳定发电。
电力系统也是风电机组控制系统中的关键组成部分，它包括了发电机、变频器、电网连接器等设备。
WTC通过监测电网电压、频率等参数，来控制变频器的输出功率，确保风电机组与电网之间的功率平衡。
此外，电力系统还负责将风机生成的交流电转变为直流电，并通过逆变器将其转换为电网所需的交流电。
机械系统是风电机组控制系统中的另一个重要组成部分，它主要包括了叶片调节系统、转子系统、转速监测系统等。
WTC通过监测这些机械系统的运行状态，来调节叶片的角度和转速，确保风电机组的整体稳定性和可靠性。
叶片调节系统负责调节叶片的角度，以适应不同的风速和风向；转子系统则负责控制整个转子的运行，保证其在各种工况下都能够安全运行。
2MW风机主控系统介绍、调试及故障排除
过速模块工作电源
变桨系统工作电源
柜外工作电源
风轮制动电磁阀电源
名称 4L8+ 4L9+ 4L10+
含义 偏航刹车电磁阀电源 偏航轴承润滑电源 偏航齿轮润滑电源
4L11+ 4L12+ 4L13+ 4L14+
风轮轴承润滑电源 机舱显示屏电源 SCADA工作电源 发电机润滑电源
1.5 控制优柜化前优化前后对比
含义 PLC、总线及模块工作电源 显示器工作电源 SCADA工作电源 内外部工作电源 备用电源
电压等级 24VDC 24VDC 24VDC 24VDC 24VDC
1.4 电气原理图含义 变桨系统电源 变桨系统控制电源
电压等级 400VAC、230VAC 24VDC
3 主控系统车间调试故障排除
机舱调试程序 主界面
3 主控系统车间调试故障排除
液压系统
3 主控系统车间调试故障排除
齿轮箱
3 主控系统车间调试故障排除
发电机
3 主控系统车间调试故障排除
风轮
3 主控系统车间调试故障排除
偏航系统
3 主控系统车间调试故障排除
机舱数字输入
3 主控系统车间调试故障排除
比较项
原理图设计 原理图页数 机柜布置
优化前
单体设备 130 配电杂乱、 端子布局不合理
优化后优化后
电压等级 69 合理的配电、 合理的端子布局
优化后
优化后
2 主控系统（机舱控制柜）车间调试
2.1 上电前检查 2.2 上电后检查 2.3 功能测试及检查
2.1 上电前检查
Ø与车间共地连接 Ø所有部件的接地检查 Ø控制柜内的器件参数设置 Ø设备参数设定 Ø正确连接电源 Ø网络连接 Ø目测接线
变桨系统工作电源
柜外工作电源
风轮制动电磁阀电源
名称 4L8+ 4L9+ 4L10+
含义 偏航刹车电磁阀电源 偏航轴承润滑电源 偏航齿轮润滑电源
4L11+ 4L12+ 4L13+ 4L14+
风轮轴承润滑电源 机舱显示屏电源 SCADA工作电源 发电机润滑电源
1.5 控制优柜化前优化前后对比
含义 PLC、总线及模块工作电源 显示器工作电源 SCADA工作电源 内外部工作电源 备用电源
电压等级 24VDC 24VDC 24VDC 24VDC 24VDC
1.4 电气原理图含义 变桨系统电源 变桨系统控制电源
电压等级 400VAC、230VAC 24VDC
3 主控系统车间调试故障排除
机舱调试程序 主界面
3 主控系统车间调试故障排除
液压系统
3 主控系统车间调试故障排除
齿轮箱
3 主控系统车间调试故障排除
发电机
3 主控系统车间调试故障排除
风轮
3 主控系统车间调试故障排除
偏航系统
3 主控系统车间调试故障排除
机舱数字输入
3 主控系统车间调试故障排除
比较项
原理图设计 原理图页数 机柜布置
优化前
单体设备 130 配电杂乱、 端子布局不合理
优化后优化后
电压等级 69 合理的配电、 合理的端子布局
优化后
优化后
2 主控系统（机舱控制柜）车间调试
2.1 上电前检查 2.2 上电后检查 2.3 功能测试及检查
2.1 上电前检查
Ø与车间共地连接 Ø所有部件的接地检查 Ø控制柜内的器件参数设置 Ø设备参数设定 Ø正确连接电源 Ø网络连接 Ø目测接线
金风2.0MW机组整机介绍
变桨驱动装置
变桨驱动装置由变桨电机和变桨减器两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和 绕组温度检测传感器的伺服电动机。
变桨电机
驱动轴 变桨减速器
驱动轮 单列球轴承 带轮支撑 （安装到轮毂上）
轴承端盖
盖板
单列球 轴承
齿形带 涨紧轮
三、叶轮变桨系统
变桨驱动装置
三、叶轮变桨系统
齿形带传动变桨结构
三、叶轮变桨系统
谢 谢 大 家！
铁芯
定轴 动轴
➢ 永磁体励磁
非满载状态下效率高 结构紧凑、重量轻
➢ 外转子、内定子结构
磁通密度大, 不会退磁
➢ 主动温度控制冷却系统
冷却性能好
➢ 一体化轴承概念
不另外需要轴承
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机热量散出方式
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机冷却系统
由两个独立的散热系统组成，每个系统 主要由进风道、出风道、离心双速电机组成， 出风道内安装有Pt100用于监测出风口温度。 两套散热设备位于主轴两侧对称位置。双速 电机实现冷却风扇电机高低速运行机制——2 极高速运行、4极低速运行。
管 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
六、整机电气系统
控制系统示意图
六、整机电气系统
控制系统通信拓扑示意图
六、整机电气系统
机舱电气控制柜图
六、整机电气系统
塔底电气控制柜和水冷控制柜图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
六、整机电气系统
塔底变流器控制柜图
变流器由4个单柜组 成，分别为：控制柜、 电抗器柜、IGBT1柜、 IGBT2柜，见左图。 控制柜内部主要是二 次系统和网侧断路器； 电抗器柜内是电抗器、 制动单元； IGBT1柜内是功率模 块，网侧逆变部分； IGBT2柜内是功率模 块，机侧整流部分。
变桨驱动装置由变桨电机和变桨减器两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和 绕组温度检测传感器的伺服电动机。
变桨电机
驱动轴 变桨减速器
驱动轮 单列球轴承 带轮支撑 （安装到轮毂上）
轴承端盖
盖板
单列球 轴承
齿形带 涨紧轮
三、叶轮变桨系统
变桨驱动装置
三、叶轮变桨系统
齿形带传动变桨结构
三、叶轮变桨系统
谢 谢 大 家！
铁芯
定轴 动轴
➢ 永磁体励磁
非满载状态下效率高 结构紧凑、重量轻
➢ 外转子、内定子结构
磁通密度大, 不会退磁
➢ 主动温度控制冷却系统
冷却性能好
➢ 一体化轴承概念
不另外需要轴承
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机热量散出方式
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机冷却系统
由两个独立的散热系统组成，每个系统 主要由进风道、出风道、离心双速电机组成， 出风道内安装有Pt100用于监测出风口温度。 两套散热设备位于主轴两侧对称位置。双速 电机实现冷却风扇电机高低速运行机制——2 极高速运行、4极低速运行。
管 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
六、整机电气系统
控制系统示意图
六、整机电气系统
控制系统通信拓扑示意图
六、整机电气系统
机舱电气控制柜图
六、整机电气系统
塔底电气控制柜和水冷控制柜图
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六、整机电气系统
塔底变流器控制柜图
变流器由4个单柜组 成，分别为：控制柜、 电抗器柜、IGBT1柜、 IGBT2柜，见左图。 控制柜内部主要是二 次系统和网侧断路器； 电抗器柜内是电抗器、 制动单元； IGBT1柜内是功率模 块，网侧逆变部分； IGBT2柜内是功率模 块，机侧整流部分。
金风2.0MW机组整机介绍
五、机舱底座及偏航系统
五、机舱底座及偏航系统
五、机舱底座及偏航系统
底座内平台设备布局
机舱控 制柜
灭火器
振动监测柜（ 非标准配置）
润滑 泵站
液压 站
五、机舱底座及偏航系统
偏航机械系统
主要包括4个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈的四点接触球轴承( 即偏 航轴承）、偏航保护以及一套偏航刹车机构。偏航刹车分为两部分：一部分为与偏 航电机轴直接相连的电磁刹车，另一部分为偏航制动器。
切入风速：
切出风速(10分钟均 值) ：
极大风速：
9.5m/s 2.5m/s 22 m/s 52.5m/s
运行温度范围：
-30 ℃ 至40 ℃
机组生存温度：
-40 ℃ 至50℃
设计使用寿命：
20年
GW115/2000kW 2000kW 690 V SW56.5或类似叶片 115m 10434.4m2 85m、100m、120m 14rpm
机组概述： – 水平轴、三叶片、上风向、变速变桨距功率调节 – 无齿轮箱、叶轮直接驱动发电机 – 外转子永磁同步发电机 – 机组额定功率为2000kW
主要机型： • GW108/2000kW、GW115/2000kW
适用范围： • GW108/2000kW机组适用于GLⅢB • GW115/2000kW机组适用于GLⅣB及GL S/IEC S
1．偏航电机
1
2．偏航减速器
3．偏航轴承
2
4．偏航刹车盘
5．偏航制动器
3
4 5
五、机舱底座及偏航系统
偏航轴承
偏航轴承采用“零游隙”设计的 四点接触球轴承，以增加整机的运 转平稳性，增强抗冲击载荷能力。
2.1--金风2.0MW机组控制系统介绍
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
各个子站内部及子站与主站之间的通讯结构
BX3100/ BK3150
K-Bus总线
Profibus-DP
在金风2.0兆瓦机组的控制系统中，主控制器通过现场总线Profibus-DP与各个子 站进行交互通讯，各个功能模块通过K-Bus总线进行通讯，主控制器通过PC104总线 接口进行内部通讯。
永磁同步 发电机
冷却水管 塔架 散热器 机组主控制柜 水冷却控制柜
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
金风2.0兆瓦机组的电气控制系统的组成 电气控制系统组成
变桨系统
变流系统
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
三、机组主控制系统的组成及功能 主控系统组成
按位置划分
按功能划分
• • • • • •
主控柜 机舱柜 水冷柜 轮毂测控柜 传感器 手持屏
• • • • • •
PLC控制系统 安全链系统 配电系统 散热系统 测量系统 人机交互系统
三、机组主控制系统的组成及功能
部分功能系统介绍---配电系统
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次 侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。 过流保护
开关柜
变流控制器
连接器
DP总线 D P 总 线 D P 总 线
底座
冷 却 水 管
1、蓝色虚线框里表示变流系统 （塔底） 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）
工程类金风MW风机液压系统和偏航系统的简介
维护方便：液压系统结构简单、 维护方便，可快速排查和解决问 题。
液压系统工作原理
液压系统组成：包括液压泵、液压缸、液压阀等部件
工作原理：通过液压泵将机械能转化为液压能，再通过液压缸将液压能转化 为机械能，实现风机的偏航动作
特点：具有高精度、高稳定性和可靠性，能够保证风机长期稳定运行
维护保养：需要定期检查液压系统的密封性、油液清洁度等，确保系统正常 运行
偏航系统能够自动调整风轮的旋转平面，使其与风向保持垂直，从而提高风能的利用率。
偏航系统采用伺服电机驱动，具有精度高、响应速度快的特点，能够有效地减少风能损失。
偏航系统还具有防雷击、防振动和防腐蚀等功能，能够保证系统的稳定性和可靠性。
偏航系统工作原理
偏航系统的作用：使风轮始终处 于迎风状态，提高风能利用率
传感器的作用：实时监测风向， 为偏航系统提供数据支持
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
工作原理：通过电机驱动偏航齿 轮，使风轮旋转一定角度，以适 应风向的变化
润滑系统的重要性：确保偏航系 统的稳定运行，延长使用寿命
04
金风MW风机液压系统和偏 航系统的关系
液压系统对偏航系统的影响
液压系统为偏 航系统提供动 力，帮助其实 现风轮的调向 和锁定功能。
预防措施：加强设备维护保养，定期检查液压系统工作状态，及时发现并处理潜在故障。
偏航系统常见故障及排除方法
偏航系统故障：偏航力矩不足 偏航系统故障：偏航轴承过热 偏航系统故障：偏航轴承磨损 偏航系统故障：偏航电机故障
两系统常见故障的相互影响及排除方法
液压系统常见故障：油温过高、油液泄漏、油泵异响
液压系统为偏 航系统提供稳 定的油压，确 保偏航系统的
【资料】金风2.0mw机组整机介绍汇编
变桨驱动装置
变桨驱动装置由变桨电机和变桨减器两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和 绕组温度检测传感器的伺服电动机。
变桨电机
驱动轴 变桨减速器
驱动轮 单列球轴承 带轮支撑 （安装到轮毂上）
轴承端盖
盖板
单列球 轴承
齿形带 涨紧轮
三、叶轮变桨系统
变桨驱动装置
三、叶轮变桨系统
齿形带传动变桨结构
三、叶轮变桨系统
9.5m/s
切入风速：
切出风速(10分钟均 值) ：
极大风速：
2.5m/s 22 m/s 52.5m/s
运行温度范围：
-30 ℃ 至40 ℃
机组生存温度：
-40 ℃ 至50℃
设计使用寿命：
20年
GW115/2000kW 2000kW 690 V SW56.5或类似叶片 115m 10434.4m2 85m、100m、120m 14rpm
接近开关和 限位开关
三、叶轮变桨系统
叶轮变桨系统组成
变桨控制柜
变桨轴 承
传感器 支架
变桨驱动
齿形 带
胀紧度 调节压
板
三、叶轮变桨系统
变桨轴承
变桨轴承采用深沟球轴承，深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴向载 荷。承受纯径向载荷时，接触角为零。
密封圈
与叶片联接 密封圈
与轮毂联接
三、叶轮变桨系统
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机锁定装置
锁定系统包括维护手柄、叶轮锁定传感器、 安全门锁以及叶轮锁定销等部分。锁定传感器 反馈叶轮是否锁住，安全门锁反馈安全门是否 锁定，只有安全门被锁住才可以退出发电机锁 定销。锁定销装置安装在发电机定子支架上， 通过操作机舱维护手柄进行叶轮锁定后，拍下 机舱急停按钮，安全门锁可以打开取下，通过 发电机人孔就可以进入轮毂工作。
变桨驱动装置由变桨电机和变桨减器两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和 绕组温度检测传感器的伺服电动机。
变桨电机
驱动轴 变桨减速器
驱动轮 单列球轴承 带轮支撑 （安装到轮毂上）
轴承端盖
盖板
单列球 轴承
齿形带 涨紧轮
三、叶轮变桨系统
变桨驱动装置
三、叶轮变桨系统
齿形带传动变桨结构
三、叶轮变桨系统
9.5m/s
切入风速：
切出风速(10分钟均 值) ：
极大风速：
2.5m/s 22 m/s 52.5m/s
运行温度范围：
-30 ℃ 至40 ℃
机组生存温度：
-40 ℃ 至50℃
设计使用寿命：
20年
GW115/2000kW 2000kW 690 V SW56.5或类似叶片 115m 10434.4m2 85m、100m、120m 14rpm
接近开关和 限位开关
三、叶轮变桨系统
叶轮变桨系统组成
变桨控制柜
变桨轴 承
传感器 支架
变桨驱动
齿形 带
胀紧度 调节压
板
三、叶轮变桨系统
变桨轴承
变桨轴承采用深沟球轴承，深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴向载 荷。承受纯径向载荷时，接触角为零。
密封圈
与叶片联接 密封圈
与轮毂联接
三、叶轮变桨系统
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机锁定装置
锁定系统包括维护手柄、叶轮锁定传感器、 安全门锁以及叶轮锁定销等部分。锁定传感器 反馈叶轮是否锁住，安全门锁反馈安全门是否 锁定，只有安全门被锁住才可以退出发电机锁 定销。锁定销装置安装在发电机定子支架上， 通过操作机舱维护手柄进行叶轮锁定后，拍下 机舱急停按钮，安全门锁可以打开取下，通过 发电机人孔就可以进入轮毂工作。
金风MW风机液压系统和偏航系统的简介
• 图6-4b为电信号式发信装置原理图：正常情况下，磁铁11和活塞10在弹簧9作用下处于左边 位置：当滤芯压差增大到某一定值时，推动活塞10和磁铁11向右移，当磁铁挪动到干簧管8 中部，使干簧管内部的两片软磁合金材料接点磁化而闭和，接通电源，发出报警信号。信号 可以是灯光或声响，也可以通过控制装置使系统停顿工作。
• 〔3〕 获得动态稳定性 在液压伺服系统中，蓄能器用于降低系统的固有频率， 增大阻尼系数和增高稳定裕度。从而进步了系统的动态稳定性。
• 充气式蓄能器是用活塞、皮囊或隔膜把高压容器分隔为充气室和储油室，在 气室中充以一定压力的枯燥氮气等，储油室那么接入液压系统，靠油室与气 室之间的压差迫使气体产生弹性变形，从而使储油室储存或释放与气体变形 容积相等的压力油液。
换向阀
三位四通换向 阀的动作过程
电磁换向阀
压力继电器
压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力到达 压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件〔如电磁铁、电机、时间继电器、 电磁离合器等〕动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使 系统停顿工作，起平安保护作用等。 压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹 管式四种构造形式。下面对柱塞式压力继电器〔见图〕的工作原理作一介绍：外面的 压力通过小柱塞与压在滑块上的弹簧力平衡，柱塞上的压力由弹簧力的大小而定，弹 簧力可由另一侧的螺帽〔或滚花手轮〕来调节，调好后可用一锁紧螺丝锁紧。滑块在 弹簧力作用下使微动开关处在压下状态，而当作用在小柱塞另一侧的外部压力达 到调定值时，小柱塞推 动滑块挪动，释放微动 开关。
偏航系统的光滑部分
• 1—自动加脂器，2—溢流阀，3—油管，4—渐进式分油器，5—渐进 式分油器，7—油管连接对丝，8—堵丝，9—三通，15—弯头，21— 毛毡齿光滑器
• 〔3〕 获得动态稳定性 在液压伺服系统中，蓄能器用于降低系统的固有频率， 增大阻尼系数和增高稳定裕度。从而进步了系统的动态稳定性。
• 充气式蓄能器是用活塞、皮囊或隔膜把高压容器分隔为充气室和储油室，在 气室中充以一定压力的枯燥氮气等，储油室那么接入液压系统，靠油室与气 室之间的压差迫使气体产生弹性变形，从而使储油室储存或释放与气体变形 容积相等的压力油液。
换向阀
三位四通换向 阀的动作过程
电磁换向阀
压力继电器
压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力到达 压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件〔如电磁铁、电机、时间继电器、 电磁离合器等〕动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使 系统停顿工作，起平安保护作用等。 压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹 管式四种构造形式。下面对柱塞式压力继电器〔见图〕的工作原理作一介绍：外面的 压力通过小柱塞与压在滑块上的弹簧力平衡，柱塞上的压力由弹簧力的大小而定，弹 簧力可由另一侧的螺帽〔或滚花手轮〕来调节，调好后可用一锁紧螺丝锁紧。滑块在 弹簧力作用下使微动开关处在压下状态，而当作用在小柱塞另一侧的外部压力达 到调定值时，小柱塞推 动滑块挪动，释放微动 开关。
偏航系统的光滑部分
• 1—自动加脂器，2—溢流阀，3—油管，4—渐进式分油器，5—渐进 式分油器，7—油管连接对丝，8—堵丝，9—三通，15—弯头，21— 毛毡齿光滑器
金风2.0mw机组整机运行维护手册
金风2.0mw机组整机运行维护手册让我们来探讨一下金风2.0mw机组整机运行维护手册这一主题。
金风2.0mw机组是一种新型的风力发电设备，具有高效、环保、可再生能源等特点。
而整机运行维护手册则是在日常运营中非常重要的文档，它包含了机组的技术参数、操作规程、故障排除方法等内容，对于保障机组的正常运行和延长使用寿命具有重要意义。
现在，让我们从简单的介绍开始，逐步深入了解金风2.0mw机组整机运行维护手册的重要性和内容。
1. 介绍金风2.0mw机组在介绍金风2.0mw机组时，我们需要了解它的基本技术参数、结构组成、工作原理等内容。
只有全面了解了机组本身，我们才能更好地理解后续的运行维护手册内容。
2. 整机运行维护手册的重要性整机运行维护手册是保障机组正常运行的重要依据，它包含了机组的操作步骤、维护要点、故障处理等内容，能够帮助操作人员和维护人员熟练掌握机组的运行和维护方法，确保机组的安全稳定运行。
3. 整机运行维护手册的内容在整机运行维护手册中，通常包括了机组的基本信息、安全操作规程、日常维护计划、故障排除流程等内容。
这些内容对于机组的正常运行和维护至关重要，需要被重点关注和理解。
4. 个人观点和理解在我看来，整机运行维护手册是非常重要的文档，它可以帮助操作人员和维护人员更好地了解机组，熟练掌握操作和维护方法，从而确保机组的安全稳定运行。
它也是一份非常有价值的技术积累，可以为后续类似机组的运行维护工作提供重要参考。
总结通过本次介绍，我们对金风2.0mw机组整机运行维护手册有了更深入的了解。
从简单的介绍开始，逐步深入到内容和重要性，再到个人观点和理解，我们对这一主题有了全面、深刻和灵活的理解。
在日常操作中，我们需要高度重视整机运行维护手册的作用，认真学习其中的内容，并且在实际运行和维护过程中不断总结经验，不断优化手册内容，从而更好地保障机组的安全运行和延长使用寿命。
在扩写新内容之前，我们需要对金风2.0mw机组整机运行维护手册的内容进行更深入的了解。
风力发电机组控制系统介绍
开发故障诊断算法，对机组运行数据进行实 时分析，及时发现并处理故障。
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。
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。
金风中央监控系统2.0使用说明书
北京天源科创风电技术有限责任公司BEIJING TIANYUAN CREA TION WINDPOWER TECHNOLOGY CO., LTD金风中央监控系统2.0 使用说明书版本：V2.02版北京天源科创风电技术有限责任公司2008年8月目录第1章系统简介 (1)§1.1系统构成 (1)§1.2环境要求 (1)第2章快速入门 (3)第3章系统安装和修改/卸载 (5)§3.1系统安装 (5)§3.2系统修复 (7)§3.3系统卸载 (8)第4章系统登录及退出 (9)§4.1系统登录 (9)§4.2系统退出 (10)第5章系统主界面 (11)§5.1主界面介绍 (11)§5.2图形界面 (12)§5.3列表界面 (14)第6章系统菜单 (16)§6.1本地用户和组 (16)§6.1.1本地用户 (16)§6.1.2本地用户组 (19)§6.2更改密码 (21)§6.3注销 (21)§6.4退出 (22)第7章监控 (23)§7.1风机时差查询、较时 (23)§7.2风机监控 (24)§7.2.1多台风机监控 (24)§7.2.2单台风机监控 (24)第8章视图 (30)§8.1图形、列表界面 (30)§8.2风机排布 (30)§8.3工具栏 (32)§8.4注释栏 (32)第9章统计查询 (33)§9.1历史状态日志查询 (33)§9.2历史瞬态数据查询 (33)§9.3历史故障日志查询 (34)§9.4历史故障统计 (35)第10章图表 (36)§10.1功率曲线图 (36)§10.2趋势图 (36)§10.3关系对比图 (37)第11章设置 (39)§11.1电场设置 (39)§11.2风机设置 (39)§11.3前置机设置 (42)§11.4报警参数设置 (43)§11.5系统连接参数设置 (44)第12章报表 (46)§12.1单台风机日报表 (46)§12.2分组风机时段报表 (47)§12.3分组风机统计报表 (47)§12.4报表模板设计 (48)第13章帮助 (50)§13.1意见反馈 (50)§13.2关于 (50)第14章软件使用注意事项 (52)第1章系统简介金风中央监控采用C/S结构设计，使用数据库实现数据存储。
风电机组主控部分介绍
水冷2
测量柜
变流柜
机舱柜
E总线结构
1号变桨柜
2号变桨柜
3号变桨柜
20
三、主控系统
3.3 人机显示系统
菲尼克斯面板机，5.7英寸屏幕，支持按键操作，24VDC供电， 通过ADS以太网与主控PLC通讯
21
三、主控系统
3.3 人机显示系统
网页版就地监控，控制器内置WEB服务器，支持IE浏
览器，可通过IP地址对任一风机进行监控。
*
输入点数 连接
4
输入信号
4
输出信号
4
输入信号
1
输出信号
4 电阻传感器
*
编码器
8
输入信号
4
输出信号
4
输入信号
2
输出信号
4 电阻传感器
* 增量编码器
拔插
常见倍服端子模块
13
二、重要零部件
2.5 电能表
西门子
WOODWARD
14
二、重要零部件
2.6 三相监视器
15
三、主控系统
3.1 主控系统
金风MW机组主控系统采用BECKHOFF的CX1020控制器，是 整个风力发电机组的大脑： ✓ 整机状态的切换：初始化->待机->启动->并网->停机->维护 ✓ 逻辑判断：各部分状态反馈，采集信号逻辑判断等 ✓ 故障保护：触发故障停机，分故障停机、快速停机、紧急停机 ✓ 整机的协调控制：变流，变桨控制等 ✓ 整机的控制算法 ：冷却算法，滤波器，PI控制等
1 x 电源，2 x LAN 链接/功能， TC 状态，1 x 闪存存取 1 x I + II 型 CF 卡，带弹出装 置
金风2.5MW机组控制系统介绍(E总线).
二、机组主控制系统的组成及功能
金风2.5兆瓦机组主控制系统使用贝福公司生产的PLC，处理速度快且功能强大： 硬件： 1、主处理器CX1020 采用功能强大的 1GHz Intel® M （系列）CPU ，主频达到1GHz，程序 运行速度快。 2、可同时执行多个任务及运行控制。可分成4 套控制器，每套4个任务，最小任务周期可达 50us。 3、可根据实际使用点数精确配置，支持即插即 用功能，配置方便、使用简单。 软件： 1、控制器使用内嵌式操作系统，可选用 Windows CE 或嵌入版 Windows XP 操作系统， 结构小但功能强大、操作简便； 2、支持IEC61131-3编程语言，通用性较强； 3、支持多种系统接口或者现场总线接口，配 置方便，满足实际使用需求； 4、实时性强，具有256级线程优先级，每个线 程都有独立的时钟，支持中断嵌套，数据处理 能力强。
总 线
叶 片 及 变 桨 驱 动
永磁同步 发电机
冷却水管 塔架 散热器 机组主控制柜 水冷却控制柜
一、金风2.5兆瓦风力发电机组的控制系统
一、金风2.5兆瓦风力发电机组的控制系统
控制系统 （E总线） 示意图
一、金风2.5兆瓦风力发电机组的主控系统
金风2.5MW风力发电机组的主控系 统以德国倍福公司生产的嵌入式PC控制 器为核心，组成了机组的PAC控制系统。 控制器实现了机组的过程控制、安 全保护、故障检测、参数设定、数据记 录、数据显示以及人工操作的功能，配 有多种通讯接口，可实现就地通讯和远 程通讯。 采用EtherCAT现场总线组网，安全 可靠。
总 线
叶 片 及 变 桨 驱 动
永磁同步 发电机
冷却水管 塔架 散热器 机组主控制柜 水冷却控制柜
一、金风2.5兆瓦风力发电机组的控制系统 金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
2MW电励磁直驱风机发电机系统
液压系统： 发电机组液压系统液压站安装于机舱内，盘式制动器分别安装于发 电机内，及偏航轴承下端，其主要实现三个方面的功能： 偏航制动系统，通过提供工作压力和背压分别来实现对偏航系统的 制动和阻尼； 风轮制动系统，通过提供工作压力和释放压力来控制主轴制动器的 制动与释放；刹车钳安装在发电机内部定转子之间。 风轮锁紧系统。通过提供工作压力和释放压力来控制主轴液压锁销 的锁紧与松开，锁定销安装在锥形主轴上。
锁销示意图
液压刹车应和机械锁销配合使用，防止锁销被卡住或 摩擦发电机转子机架。锁定时，首先通过液压刹车使发电 机慢速旋转，以确保锁紧销对准锁销孔，然后再销入锁销； 解锁时，首先退出锁销，然后再释放液压刹车。
润滑系统
润滑系统的作用就是负责给发 电机主轴承供给润滑油脂，根据设 计要求设定合适的参数值，使润滑 泵以固定的时间及注油量油瓶。 润滑油脂泵筒体外侧有油位标识， 在油位处于最低线时进行油脂补充， 补充油脂量不得高于最高标识。
在变流器切断后，请等待五分钟，并通过测量确保发电机接线 端子和滤波器中的电压降低至 24V 以下，方可进行维护作业。即使 设备已停止，变流器的接线端子仍可能带电，当操作电源时，请谨 慎处理储流电源。维护人员进入发电机内部时，需清点记录好随身 物品，确保无任何物品、紧固件、工具和废弃物遗落在发电机内部。 维护中严禁触碰、踩踏主引出线铜排、液压油管等。
发电机动力电缆接线箱
发电机出线分两个系统，分 别对应塔基变流器的主柜和从柜， 通过发电机接线箱--机舱电缆爬梯 --塔筒电缆导向环--塔筒电 缆马鞍--塔基变流器，完成电传输。
动力电缆采用240mm²电缆， 每个系统六根，每相2根，共12根 电缆。
发电机冷却系统
风力发电机组的发电机冷却方式一般分为三种：水循环冷却、空气循 环冷却、水空混合冷却，现场2MW风机的发电机冷却方式采用强迫式 空气循环冷却。
锁销示意图
液压刹车应和机械锁销配合使用，防止锁销被卡住或 摩擦发电机转子机架。锁定时，首先通过液压刹车使发电 机慢速旋转，以确保锁紧销对准锁销孔，然后再销入锁销； 解锁时，首先退出锁销，然后再释放液压刹车。
润滑系统
润滑系统的作用就是负责给发 电机主轴承供给润滑油脂，根据设 计要求设定合适的参数值，使润滑 泵以固定的时间及注油量油瓶。 润滑油脂泵筒体外侧有油位标识， 在油位处于最低线时进行油脂补充， 补充油脂量不得高于最高标识。
在变流器切断后，请等待五分钟，并通过测量确保发电机接线 端子和滤波器中的电压降低至 24V 以下，方可进行维护作业。即使 设备已停止，变流器的接线端子仍可能带电，当操作电源时，请谨 慎处理储流电源。维护人员进入发电机内部时，需清点记录好随身 物品，确保无任何物品、紧固件、工具和废弃物遗落在发电机内部。 维护中严禁触碰、踩踏主引出线铜排、液压油管等。
发电机动力电缆接线箱
发电机出线分两个系统，分 别对应塔基变流器的主柜和从柜， 通过发电机接线箱--机舱电缆爬梯 --塔筒电缆导向环--塔筒电 缆马鞍--塔基变流器，完成电传输。
动力电缆采用240mm²电缆， 每个系统六根，每相2根，共12根 电缆。
发电机冷却系统
风力发电机组的发电机冷却方式一般分为三种：水循环冷却、空气循 环冷却、水空混合冷却，现场2MW风机的发电机冷却方式采用强迫式 空气循环冷却。
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机组主控制柜
水冷却控制柜
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
金风2.0兆瓦机组的电气控制系统的组成 电气控制系统组成
变桨系统
变流系统
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
变流器冷却系统 发电冷却系统
部分功能系统介绍---配电系统
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次 侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。 过流保护 ABB S200系列微型断路器、MS系列 马达过流保护器。 触电保护 ABB F202、F204漏电保护器，接地。 浪涌保护 Phoenix电源浪涌保护器
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
2、总线供电端子KL9210
KL9210供电端子可插入输入和输出端子之间的任意位置，以构建一个电位 组，或给右侧端子供电。供电端子提供的电压最高为交流 230 V。具有诊断功能 的端子可向控制器报告电压故障或短路。在机组中主要给后续端子模块进行直流 24V供电。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
10、1通道模拟量输出端子 KL4001
KL4001 模拟量输出端子可输出 直流0 V 到 10 V 范围的信号。该端子可为处 理层提供分辨率为 12 位的电气隔离信号。总线端子的输出通道有一个公共接地电 位端。KL4001是单通道型，适用于带有接地电位的电气隔离信号。它通过运行信 号灯显示端子与总线耦合器之间的数据交换状态。在机组中主要用于控制变桨输 出信号。
四、主控系统的倍福PLC及KL3204 模拟量输入端子可直接连接电阻型传感器。总线端子电路可使用 2 线 制连接技术连接传感器。整个温度范围的线性度由一个微处理器来实现。温度范 围可任意选定。总线端子的标准设置为：PT100 传感器，分辨率为 0.1℃。故障信 号显示灯显示传感器故障（例如断线）。KL3204 含 4 个通道。在机组中主要用于 采集温度信号。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
9、4通道模拟量输入端子KL3404
KL3404 模拟量输入端子可处理直流 -10 V 和 +10 V 范围的信号。分辨率 为 12 位，在电隔离的状态下被传送至上一级自动化设备。在 KL3404总线端子 中，有 4 个输入端为 2 线制型，并有一个公共的接地电位端。输入端的内部接 地为基准电位。运行 LED 显示端子与总线耦合器之间的数据交换。
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
冷却系统
▲温度的采集 ▲冷却的控制 ▲故障诊断及保护
传感器
▲数字量采集 ▲模拟量采集
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
金风2.0MW主控系统系统由变桨子站、机舱控制子站、低电压控制子站、水冷 控制子站、变流控制子站、轮毂测控子站和主控器组成。控制系统采用Profibus-DP 通信，主站、子站分配不同的通信地址。
7、8通道数字量输出端子KL2408
KL2408数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的 信号形式传到设备层的执行机构。 KL2408有反向电压保护功能。其负载电流输出具 有过载和短路保护功能。每个总线端子含 8 个通道，每个通道都有一个 LED 指示其 信号状态。它所连接的元件必须和 KL2408 为同一接地。在闭环中所有电源触点互相 连通。在 KL2408 中由 24 V 电源触点为输出供电。
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍
金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。
1-叶片 2-变桨系统 3-轮毂 4-发电机转子 5-发电机定子 6-发电机开关柜 7-测风 系统 8-辅助提升机 9-偏航系统 10-底座 11-发电机散热系统 12-机舱罩 13-塔架
三、机组主控制系统的组成及功能
部分功能系统介绍---发电机冷却系统
由两个独立的散热系统 组成，每个系统主要由进风 道、出风道、离心双速电机 组成，出风道内安装有Pt100 用于监测出风口温度。两套 散热设备位于主轴两侧对称 位置。
双速电机实现冷却风扇 电机高低速运行机制——2极 高速运行、4极低速运行。
6、4通道数字量输出端子KL2134
KL2134 数字量输出端 子将自动化控制层传输过 来的二进制控制信号以电 隔离的信号形式传到设备 层的执行机构。
KL2134 有反向电压保 护功能。每个总线端子含 4 个通道，每个通道都有 一个 LED 指示其信号状 态。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
以太网通信网络系统 （SCADA） 人机交互监控系统 （手持终端）
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互
网络/远程监控
▲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
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
1、控制器CX5020
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 USB 2.0 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。
开关柜
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
塔架
驱
动
1、蓝色虚线框里表示变流系统 （塔底）
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）
冷却水管
散热器
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍 2.0MW机组控金制风系2统00拓0千扑瓦图直驱风力发电机组系统结构图
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
620 / 690 V
10 / 35 kV
发电
主电缆
机散
AC
DC DC
热系
进线电缆 f = 50 Hz
f = 50 Hz
统
DC
AC
箱式变压器
变流器
变流控制器
金风2.0兆瓦风力发 电机组主控制系统
课程内容：
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍 二、金风2.0兆瓦风力发电机组的电气控制系统 三、机组主控制系统的组成及功能 四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理 五、金风2.0兆瓦机组内的部分模块及传感器 六、金风2.0兆瓦机组主控的软件系统 七、手持移动终端
采用PROFIBUS-DP现场总线组网， 安全可靠。
三、机组主控制系统的组成及功能 主控系统组成
按位置划分
• 主控柜 • 机舱柜 • 水冷柜 • 轮毂测控柜 • 传感器 • 手持屏
按功能划分
• PLC控制系统 • 安全链系统 • 配电系统 • 散热系统 • 测量系统 • 人机交互系统
三、机组主控制系统的组成及功能
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
金风2.0MW风力发电机组的主控系 统以德国倍福公司生产的嵌入式PC控制 器为核心，组成了机组的PAC控制系统。
控制器实现了机组的过程控制、安 全保护、故障检测、参数设定、数据记 录、数据显示以及人工操作的功能，配 有多种通讯接口，可实现就地通讯和远 程通讯。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
3、子站通信模块BK3150（总线耦合器）
PROFIBUS-DP “紧凑型”总线耦合器 BK3150 扩展了 Beckhoff 总线端子系统， 比较小巧且经济。可以连接多达 64 个总线端子；若采用端子总线扩展技术，则可连 接多达 255 个总线端子。PROFIBUS 总线耦合器具有自动波特率检测功能，速率最大 可以达到 12 Mbaud ，2 个地址选择开关用于分配地址。为了方便现场总线信号的通讯 ，提供 1 个 D-sub9 针接口。
三、机组主控制系统的组成及功能
部分功能系统介绍---安全链保护系统
双安全链回路系统，与1.5MW回路设计的最大不同是引入了变流安全链，使其 能够成为完全独立的硬件安全输入、输出保护系统。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
金风2.0兆瓦机组的主控制器组成
CX5020
KL9210 KL1104
三、机组主控制系统的组成及功能
部分功能系统介绍---变流器冷却系统（水冷）
冷却控制柜中的测量控制系统以德 国贝福PLC扩展模块为控制核心。 PLC模块将传感器采集到的信号传递 给主控制器，对冷却循环系统进行实 时监控。冷却系统的运行参数和报警 信息都在主控制器中，并由主控制器 进行统一管理。主控制器与冷却控制 系统的通信采用现场总线，冷却控制 系统是主控器的扩展单元。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
机组中用到的贝福模块（或功能端子）
1、主控制器CX5020 2、总线供电端子KL9210（电流信号） 3、子站通信模块BK3150（总线耦合器） 4、子站通信模块BX3100（总线端子控制器） 5、4通道数字量输入端子KL1104 6、4通道数字量输出端子KL2134 7、8通道数字量输出端子KL2408 8、4通道模拟量输入端子KL3204 9、4通道模拟量输入端子KL3404 10、1通道模拟量输出端子 KL4001 11、SSI传感器接口端子KL5001 12、4通道模拟量输入端子KL3454 13、RS422/RS485 串行接口端子模块KL6041 14、K-Bus总线终端端子KL9010