风力发电机组主控制系统

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密级：公司秘密

东方汽轮机有限公司

DONGFANG TURBINE Co., Ltd.

2.0MW108C型风力发电机组主控制系统

说明书

编号KF20-001000DSM

版本号 A

2014年7 月

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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**>

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目录

序号章 节名称页数备注

1 0-1 概述 1

2 0-2 系统简介 1

3 0-3 系统硬件11

4 0-4 系统功能 5

5 0-5 主控制系统软件说明12

6 0-6 故障及其处理说明64

0-1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。

风力发电机的控制技术和伺服传动技术是其核心和关键技术，这与一般工业控制方式不同。风力发电机组控制系统是一个综合性的控制系统，主要由机舱主控系统、变桨系统、变频控制系统三部分组成，通过现场总线以及以太网连接在一起，各个模块都有独立的控制单元，可独立完成与自身相关的功能（图0-1-1）。目的是保证机组的安全可靠运行、获取最大风能和向电网提供优质的电能。

图0-1-1

0-2系统介绍

风机的主控系统是整个风力发电机组的核心部件，它主要完成机舱数据采集、判断和处理，检测每个部分传感器是否有故障，通过各类传感器对电网、风况及风机运行参数进行监控，并与变频系统、变桨系统保持数据通讯，根据各方面的数据做出综合分析，发出控制指令，实现系统的启动与停机控制、并网与脱网控制、开桨与收桨控制、偏航与解缆控制、运行数据的采集与统计、远程数据传输、风机远程控制等。

系统主要参数如下：

●控制柜外形尺寸：1800mm×1200mm×400mm

●柜内自带照明、加热及除湿系统

●主电源：690V AC，50Hz

●辅电源：400V AC，50Hz, 230V AC，50Hz

●主控制器硬件：FCN控制器

●生存温度：-40℃～+70℃（变化率<1℃/min）

●工作温度：-30℃～+60℃（变化率<0.5℃/min）

●工作海拔：0～2000m

●通讯接口：RS485、RS232、Ethernet，可支持CANopen、MODBUS等

●允许本地和远程设备操作人员通过以太网口进行数据读取和操作

●可以通过网口进行远程软件升级和调试

●可生成各种运行数据报表和文档

●CPU 平均寿命＞20 年

●VX-Works 实时操作系统

●CPU：166MHz

●RAM 内存：128M

●FLASH 内存：128M

●掉电存储：410K

●编程语言: 符合IEC61131-3标准,支持功能框图（FBD）、梯形图（LD）、

顺序功能图（SFC）、结构化文本（ST）、指令清单（IL）编程

●多任务操作：可以同时进行16个任务

0-3系统硬件

在整个风力发电控制系统中，根据控制要求可以配置不同的模块以实现不同的功能，从而使整个控制系统具有很强的扩展性。采用模块化组合可以提高控制系统的可靠性和灵活性。

系统硬件表：

3.1 CPU模块NFCP100

a）主要技术特点

●处理器型号为MMX-Pentium166MHz

●主存储器128MB（ECC）；静态RAM为1MB（ECC），电池供电

●全双重化通信方式，异步同2个以太网端口：100/10Mbps，100BASE-TX或

10BASE-T，RJ45模数插口

●I/O接口支持SB总线

●具有看门狗定时器、温度监视器等功能

b）功能描述

每个控制单元上安装有一个CPU模块，也可安装两个以用于双重化CPU配置。CPU 模块运行一套实时操作系统（OS），支持符合IEC61131-3国际标准的编程语言，并可用作Java虚拟机。

3.2 基板模块NFBU200

a）主要技术特点

●标准配备两个专用插槽(P1和P2)用于双重化电源模块

●双重化SB总线配置

●可选用一套控制单元或扩展单元

●十个功能插槽(其中有两个专供CPU模块使用)

b）功能描述

基板模块是一个底架。各种功能模块，例如CPU、电源、SB总线重复模块和I/O模块均安装在该底架上，从而配置成一个控制单元或扩展单元。

3.3 电源模块NFPW442

a）主要技术特点

●额定输入电压AC 220~240V（输入电压范围AC 170~264V）

●输入频率47~66Hz（额定：50/60Hz）

●输入电流最大0.7A （熔丝额定值3.15A）

●额定输出电压+5.1V DC总线

●额定输出电流0~7.8A（峰值电流11.8A）

●总输出40W(峰值60W)

b）功能描述

电源模块安装在基板模块上，为其他模块提供稳定的电源。除了主电源输入之外，本电源模块还配备DC 24V电源的输入端子。来自这些端子的DC 24V电源输入作为模拟现场电源并为模拟I/O模块供电，以驱动它们的现场接口电路并通过基板模块为连接的现场设备供电。当DC 24V电源用于数字输出时，则必须将其接至相应I/O模块的单独端子上。

3.4 RS485通讯模块NFLR121RS

a）主要技术特点

●支持半双工/全双工通讯方式

●一点对多点连接方式

●最大波特率为115200bps

●最长通讯距离为1200m

●使用屏蔽双铰线

b）功能描述