风电机组介绍-电气部分
上海电气风力发电 机组结构
过压保护器： dc-link电压过高 时开启，短路转 子，保护变频器
技术参数
• 同步转速1000 rpm • 转速范围700至1300 rpm • 额定转速1100 rpm • 额定电压690V +/- 10% • 额定功率1250kW • 10秒平均最大功率1665kW • 电网频率50Hz +/-1Hz • 功率因数可调范围：容性0.9至感性0.95 • 变频器容量：545 kVA • 转子电流：400A（额定功率和额定转速下） • 转子电压：220V （额定功率和额定转速下）
• 将工作区域及有电区域用栏杆或者保护罩 隔开
安全告示
电气系统维护
• 维护电气系统零部件时只能使用绝缘工具。 • 通常是不允许带电作业的。如果不得不进
行带电作业，则必须由电气专家操作。
• 必须根据实际情况使用适当的保护设备和 安全
• 装置（保护面罩，橡胶手套和绝缘工具）。
安全告示
电气系统维护
• 在风力发电机组塔架底部的变电站，维护 变电站时变压器的中压线路必须切断，特 别是检查连接螺栓时。
液压系统
• 定桨距风力发电机组中,液压系统的主要任 务是执行风力发电机组的气动刹车
• 变桨距风力发电机组中,液压系统的主要作 用是变桨距,偏航和偏航制动，实现风力发 电组的转速控制,功率控制,同时实现机械刹 车制动.
• 拖动偏航制动器松开或锁紧 • 为偏航驱动器提供动力
塔架与基础
• 是风力发电机组的主要承载部件 • 人员进出风机的通道 • 电缆通道
齿轮箱
• 将风轮的机械能由主轴增速后传递给发电 机,并使其得到相应的转速.
发电机
• 将齿轮箱输出的机械能转换为电能
偏航系统
• 与风力发电机组的控制系统相互配合,使风 力发电机组的风轮始终处于迎风状态,充分 利用风能,提高风力发电机组的发电效率
风电场电气部分的构成和主接线方式
适用范围： 电源数目少、容量小
出线 隔离开关
6~10 KV：进出线回路≤ 5 35~63 KV：进出线回路≤ 3 110~220 KV:进出线回路≤ 2
风电配置： 风电35KV侧
WL1 WL2 WL3 WL4
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
禁止带负荷拉、合隔离开关 停送电操作顺序
隔离开关可以分合无电流（小电流）回路
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
二、风电场电气主接线及设计要求
2、对电气主接线的要求
（1）运行的可靠性
断路器检修 母线检修
（2）具有一定的灵活性
调度时 检修时
（3）操作应尽可能简单 （4）经济上合理 （5）扩建方便
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
五、风电场电气主接线典型设计
5、实例1
• 某风电场规划装机容量约为80MW，拟分两期开发，一期工程49.5MW，本二 期工程安装20台单机容量为1500kW风电机组，总装机容量为30MW。
• 一期工程已新建了1座110kV升压变电站，该升压站按2×50MVA规模设计， 为本期工程预留了1台50MVA主变压器的安装位置，本期工程不再另行新建升 压站。 • 升压站以1回110kV出线就近接入变电站，线路长度约10km。
2、风电机组的电气接线 （1）关于风电机组 （2）风电机组输出电压 （3）风电机组接线方式
0.69kV
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
五、风电场电气主接线典型设计
3、集电环节及其接线
（1）集电环节的作用
风电机组介绍-电气部分
带滑差能量回馈的双馈式发电机
主断路器
齿轮箱 抱闸
发电机侧 变流器
电网侧 变流器
转子轴承
变桨传动
变频器
变频器控制
10...24 kV, f = 50 Hz
变压器
中压开关
风机主控
电控系统结构图
机舱柜通过光缆和塔基柜的主控制器 相连接。
整个控制系统以总线方式连接，控制 端子符合EtherCAT总线标准。
强有力的技术支持
德国专家进行现场测行维护人员 强有力的技术支持 定期的风机维护
塔
机
基
舱
柜
柜
变频器系统
我们采用的变频器是世 界一流品牌ABB的。其 可靠性和稳定性在同行 业中都是最好的。
变桨系统
目前我们主要采用的变桨 系统都是国际知名品牌包 括SSB、LUST等。
先进的控制系统
200个分布在机舱和塔基的IO点通过总线传 输到PC控制器上。
数据实时扫描时间10毫秒，安全端子扫描时 间为1毫秒。
3、机组故障状态700个，全面监控机组的运行状态， 保证机组处于安全状态。
4、机组参数800多个，详细的参数列表方便系统调试 运行。
先进的智能控制策略
1、根据风速的变化，风轮可在限定的任何转速下运行。 2、在额定功率以下，桨叶调到0度，最大限度地获取能量。 3、可靠、快速地变频调节发电机功率及功率因素。 4、输出功率稳定，提供优质电能。 5、三桨叶独立的变桨传动控制单元。 6、完善的自动偏航功能。 7、优化的控制策略可提高抗台风能力。
EK1100 EK1100 耦合器 用于将 EtherCAT 与 EtherCAT 端子 (ELxxxx) 相连。
风电场电气知识
风电场电气知识随着人们对可再生能源的需求与日俱增，风能作为一种清洁且可持续的能源形式备受关注。
风电场作为利用风能发电的重要设施，在电气知识方面有着独特的要求和特点。
本文将从风电场电气系统的组成、运行原理、控制与保护等方面进行探讨。
一、风电场电气系统的组成风电场的电气系统主要由风力发电机、变压器、变流器、电缆和开关设备等组成。
风力发电机是风电场的核心设备，它将风能转化为电能。
变压器用于将发电机输出的低压交流电升压为输电所需的高压电。
变流器则将交流电转化为直流电，以适应电网的要求。
电缆和开关设备用于输送和分配电能，并在必要时进行控制和保护。
二、风电场的运行原理风电场的运行原理可以简单概括为风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，最终接入电网供电。
当风吹过风力发电机的叶片时，叶片会受到气流的作用力而转动。
叶片的转动带动发电机转子旋转，通过电磁感应原理，将机械能转化为电能。
发电机输出的电能经过变压器升压后，通过变流器转化为直流电，再通过逆变器转化为交流电，最终与电网连接，供给用户使用。
三、风电场的控制与保护风电场的控制与保护是确保其安全稳定运行的关键。
控制系统主要包括风速控制、功率控制和电网控制等。
风速控制通过调节叶片角度或变桨系统控制风力发电机的转速，以适应不同的风速。
功率控制则根据电网需求，控制发电机的输出功率，保持与电网的稳定连接。
电网控制则负责监测和调节风电场与电网之间的电压、频率等参数，确保电能的稳定传输。
保护系统主要包括过流保护、过压保护和接地保护等。
过流保护用于检测风电场电气设备中的电流异常，一旦发现过流情况，保护系统会及时切断电路，以防止设备损坏。
过压保护则是在电压超过设定值时，保护系统会自动切断电路，以避免设备损坏或事故发生。
接地保护则是通过监测电气设备的接地情况，一旦发现接地故障，保护系统会及时切断电路，以确保人身安全和设备的正常运行。
风电场电气知识的掌握对于保证风电场的安全运行至关重要。
风力发电课件--电气系统
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小 风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多 风电机组输出的电压等级低 风力发电机组的类型多样化 风电场的功率输出特性复杂 风电机组并网需要电力电子换流设备
风力.4 风电场电气主接线设计
§ 2.4.1 风电机组的电气接线
风电机组，除了风力机和发电机以外，还 包括电力电子换流器（有时也称为变频器） 和对应的机组升压变压器。 目前，风电场的主流风力发电机本身输出 电压为690V，经过机组升压变压器将电压 升高到10kV或35kV。
一般可把电力电子换流器和风力发电机看 作一个整体，这样风电机组的接线大都采 用单元接线 一般情况下，多采用一机一变，即一台风 电机组配备一台变压器。
在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实 现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
•对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。
•主接线电路图用规定的 电气设备图形符号和文字 符号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 •某些需要表示接线特征 的设备则要表示其三相特 征
风力发电课件--电气系统
§2.1.2风电场电气部分的构成
风电机组，除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换 流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有 的文献称之为集电变压器） 。 集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来。分组采用 位置就近原则，每组包含的风电机组数目大体相同。每一 组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可 由电缆线路直接并联。 升压变电站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高。 厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用 电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就 是风电场内用电的部分。
风电机组电气系统
风电机组电气系统1. 简介风电机组电气系统是指风力发电机组中包含的所有电气设备和组件，用于将风能转化为电能并进行供电。
它包括风力发电机、变压器、电缆、控制系统等。
本文将对风电机组电气系统的组成、工作原理和常见故障进行介绍。
2. 组成风电机组电气系统主要由以下几个组成部分组成：2.1 风力发电机风力发电机是将风能转化为机械能的关键设备。
它通常由风轮、发电机和传动系统组成。
风轮通过风力的作用转动，驱动发电机发电。
风力发电机的类型有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种。
2.2 变压器变压器用于将风力发电机输出的低电压电能升压为适用于输送的高电压电能。
它起到了电能传输和分配的关键作用。
常见的变压器包括升压变压器和降压变压器。
2.3 电缆电缆用于将变压器输出的高电压电能输送到外部电网或用于风力发电机组内部的供电。
它要具备良好的绝缘性能和导电性能，以确保电能的安全传输和有效利用。
2.4 控制系统控制系统是风电机组电气系统的大脑，用于监控和控制机组的运行状态。
它由集中控制器、传感器和执行器等组成。
通过对风力发电机和变压器进行监测和调节，控制系统可以确保风电机组的安全运行和最大发电效率。
3. 工作原理风电机组电气系统的工作原理如下：1.风力发电机受到风的作用，风轮开始转动；2.转动的风轮通过传动系统将机械能传递给发电机；3.发电机利用转动的风轮产生的机械能，将其转化为电能；4.通过变压器将低电压的电能升压为高电压，便于输送；5.输送电能的电缆将电能传输到大型电网中，或者供电给其他设备；6.控制系统监测发电机、变压器和电缆的运行状态，并控制风力发电机组的运行。
4. 常见故障及处理风电机组电气系统可能会遇到一些常见故障，下面是其中一些故障及处理方法：4.1 发电机故障发电机故障可能包括电气故障和机械故障。
电气故障可能是由于线圈短路、绝缘破损等原因导致的。
机械故障可能是由于轴承磨损、风轮损坏等原因导致的。
处理方法包括维修或更换故障部件。
风力发电机基础知识及电气控制
风力发电机基础知识及电气控制1. 引言风力发电是一种常见的可再生能源的发电方式，利用风力驱动风力发电机转动发电机，将风能转换为电能。
本文将介绍风力发电机的基础知识及其电气控制系统。
2. 风力发电机的工作原理风力发电机的工作原理基于风能转换为机械能，然后通过发电机将机械能转换为电能。
其主要构成包括风轮、发电机、传动系统和控制系统。
2.1 风轮风轮是风力发电机的核心部件，其作用是捕捉和利用风能来驱动转子旋转。
风轮一般由数个风叶组成，风叶的形状和材料会影响风轮的效率和性能。
2.2 发电机发电机是将机械能转换为电能的设备。
在风力发电机中，常使用的发电机类型有直流发电机和交流发电机。
直流发电机一般用于小规模的风力发电机组，而交流发电机则广泛应用于大型风力发电场。
发电机的输出功率与风速、风轮的转速以及发电机的效率有关。
2.3 传动系统传动系统将风轮的转动力矩传递给发电机，使发电机能够进行电能的转换。
传动系统一般由减速器和轴承组成，减速器的作用是将风轮高速旋转转化为发电机所需的合适速度。
2.4 控制系统控制系统对风力发电机进行监测和控制，使其在不同的风速条件下都能够运行稳定，并提高其发电效率。
控制系统一般包括风速测量、风向测量、发电机输出功率控制等模块。
3. 风力发电机的电气控制系统风力发电机的电气控制系统主要负责监测和控制发电机的运行状态，以实现稳定的发电性能。
3.1 风速与风向测量风速和风向测量是风力发电机电气控制系统的基础。
通过安装风速测量装置和风向测量装置，可以实时监测风力的大小和方向，并将数据传输给控制系统进行处理和分析。
3.2 发电机输出功率控制发电机输出功率控制是保证风力发电机稳定运行的关键。
通过对发电机输出功率进行控制，可以使其在不同的风速条件下都能够保持合适的输出功率。
3.3 电网连接与逆变控制风力发电机一般需要将产生的电能输送到电网中，供用户使用。
因此，电气控制系统还需要实现电网连接和逆变控制功能，以确保发电机输出的电能能够与电网进行正常连接。
风电机组电气基础知识
风电机组电气基础知识风电机组是利用风能转换为电能的设备，具有清洁、可再生等特点，被广泛应用于发电领域。
在了解风电机组的电气基础知识之前，我们先简单介绍一下风电机组的工作原理。
风电机组的工作原理是利用风能驱动风轮旋转，通过风轮与发电机的联动转动，将机械能转化为电能。
风轮是由多个叶片组成的，当风力作用于叶片上时，风轮开始旋转。
旋转的风轮通过轴将机械能传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能输出。
风电机组的电气基础知识主要包括以下几个方面：1. 发电机：风电机组中的发电机是将机械能转化为电能的关键设备。
发电机常见的类型有同步发电机和异步发电机。
同步发电机是最常见的类型，它的转速与电网频率同步，输出的交流电频率为50Hz或60Hz。
异步发电机则适用于小型风电机组，其转速可以根据风速的变化而调节。
2. 变频器：为了适应风速的变化，提高风能的利用效率，风电机组通常会配备变频器。
变频器可以调节发电机的转速，使其与电网频率保持同步。
当风速较低时，变频器可以提高发电机的转速，增加发电量；而当风速较高时，变频器则可以降低发电机的转速，保证发电机的安全运行。
3. 电网连接：风电机组通过电网连接实现电能的输送和分配。
在连接电网之前，需要经过变压器将输出的电能升压至电网的工作电压。
同时，为了确保风电机组与电网的稳定运行，还需要配备并网保护装置，并遵循相关的电网接入规范。
4. 控制系统：风电机组的控制系统起着监测、保护和调节的作用。
通过对风速、转速、电压等参数的实时监测，控制系统可以判断风电机组的运行状态，并在必要时采取保护措施，如停机、切除负荷等。
此外，控制系统还可以根据电网的需求，调节风电机组的输出功率。
5. 智能化技术：随着科技的不断进步，智能化技术在风电机组中得到了广泛应用。
智能化技术可以实现对风电机组的远程监控和管理，提高运行效率和可靠性。
通过传感器、数据通信等技术手段，可以实时获取风电机组的运行数据，并进行远程故障诊断和维护。
风电场电气工程 第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式讲解
风电场电气部分的构成和主接线方式
六、 双母线分段 当220kV进出线回路甚多时，为了减少母线故障时候的停电 范围，需要对双母线进行分段 S1 S2
提高了供电可靠性和灵活性， 但是其增加了断路器的投资
风电场电气系统
WL1
WL2
WL3
WL4
风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.3.1 电气主接线的分类
无汇流母线的主接线 无汇流母线的接线形式使用开关电器较少，占地面积小，但 只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。 无汇流母线的接线形式包括：单元接线、桥形接线、角形接 线、变压器－线路单元接线等。
风电场电气系统
S
WL1
WL2 WL3 WL4
风电场电气系统
优点是：接线简单清晰、设备少、操作 简单、便于扩建和采用成套配电装置 缺点：单母线的可靠性较低 单母线接线适用于电源数目较少、容量 较小的场合： (1) 6～10kV配电装置的出线回路不超 过5回。 (2) 35～63kV配电装置的出线回路数不 超过3回。 (3) 110～220kV配电装置的出线回路 不超过2回。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
发电厂主接线设计的基本要求有三点： 一、可靠性 供电可靠性是电力生产的基本要求，在主接线设计中可以下 几方面加以考虑： 任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电； 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停 运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负 荷的供电； 尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
风力发电机组的介绍
风力发电机组的介绍风力发电机组是一种利用风能转化成电能的装置。
它由风力发电机、塔架、叶片、发电机、控制系统等组成。
风力发电机的工作原理非常简单。
当风吹过风力发电机的叶片时，叶片开始旋转。
这个旋转的运动使发电机的转子旋转，而转子旋转则产生电流。
风力发电机组常见的设计是三叶式，三个叶片均匀地分布在转子上。
这种设计使风力发电机组更稳定，因为它可以在各个方向的风都能产生动力来旋转叶片。
风力发电机组的塔架通常是由钢铁制成，并具有足够的高度。
这是为了将风力发电机的叶片放置在高处，以便能够捕捉到更强的风能。
塔架的高度对风力发电机组的效率和产能具有重要影响。
发电机是风力发电机组的关键部分之一。
它将风力转化为电能。
发电机通常采用感应发电机，其中转子旋转时产生的电流经过变压器升压后输送到电网。
控制系统是风力发电机组的大脑。
它对风速、发电机负载等进行监测和控制，以确保风力发电机组的安全运行和最佳发电效率。
控制系统还能监测风力发电机组的故障，并及时采取措施进行修复。
风力发电机组的优点是环保可再生、资源丰富，风是免费的，不需要额外的燃料。
它不像燃煤或燃气发电厂会产生大量的二氧化碳和其他有害气体。
并且，风力发电机组的维护成本相对较低，因为没有机械运转和燃料成本。
然而，风力发电机组也存在一些挑战。
首先，其发电能力受限于风速，如果风速过低或过高，发电量就会受到影响。
其次，风力发电机组的可靠性和耐用性需要不断改进。
最后，风力发电机组的建设面临土地、环境和人类因素等多个方面的限制。
总的来说，风力发电机组是一种清洁、可持续发展的能源解决方案。
它具有广阔的应用前景，在减少碳排放和保护环境方面起着重要作用。
随着技术的不断进步和成本的下降，风力发电机组将在未来得到更广泛的应用。
风力发电机组系统学习之电气系统概述
– 转子侧主熔断器和定子侧并网接触器均位于机舱控制柜内。
15:40
21
总体方案和原理概述
• 整个电控系统构成如下：
– 位于轮毂内的三台变桨控制柜及三台变桨电机来实现变桨动作。 – 位于机舱内的电池柜，在电网掉电时为变桨系统提供变桨动力。
15:40
9
并网运行
风力机驱动双速异步发电机与电网并联运行
• 并网过程
15:40
10
并网运行
风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运行
15:40 启动运行状况
11
并网运行
变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行
在双馈异步发电机组成的变速恒频风力发电系统中，异步 发电机转子回路中可以采用不同类型的循环变流器 （Cycle Converter）作为变频器。
22
总体方案和原理概述
• 风机PLC控制其中采用优化的控制算法，能 实现：
– 在不同风轮速度下，实现最佳的cp跟踪。 – 防止功率下降。 – 变桨角度/发电机转矩互动控制。 – 在高温或微小故障时通过减少输出功率来提高
可利用率。 – 改善功率曲线性能。 – 智能的自动复位功能。
15:40
23
总体方案和原理概述
15:40
8
风力发电系统
独立运行的风力发电系统
– 离网型风电 – 直流系统 – 交流系统
并网运行的风力发电系统
– 风力机驱动双速异步发电机与电网并联运行 – 风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运行 – 变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行 – 变速风力机驱动交流发电机经变频器与电网并联运行 – 风力机直接驱动低速交流发电机经变频器与电网连接运行 – 变速风力机经滑差连接器驱动同步发电机与电网并联
风电机组电气元件讲解(原版)
219页 主触点
接触器
产品类别
PKZ 马达保护断路器
DIL 接触器
Z
过载继电器
型号类别
A
接触器式继电器
M
接触器
H
重载接触器
P
4-极接触器
K
切换电容接触器
DIL M C 12 – 10 (230V 50Hz)
线圈电压 如: 230V 50HZ,240V60HZ RDC60 (宽电压范围48-60V DC)
风电机组 电气元件基础
李宝强 齐心营风电场
风电机组常用电气元件
• 断路器 • 接触器 • 热继电器 • 熔断器 • 防雷模块 • 超速模块 • 振动传感器 • 编码器 • 电源模块
• 测温元件（PT100） • 行程开关 • 接近开关 • 扭缆开关 • 航标灯 • 风向标 • 风速仪 • 环滑 • PLC系统
双速电动机六个引出端的新符号为：U1 、V1、W1、U2、V2、W2；对应的旧 符号为：D1、D2、D3、D4、D5、 D6。当电动机需要低速工作时，三相 电源L1、L2、L3分别接U1、V1、W1 ，其余三个出线端空着不接。此时电 动机接成三角形，磁极为八极，电动 机的实际转速大约每分钟710转左右； 当电动机需要高速运转时，三相电源 分别接在U2、V2、W2三个出线端上 ，其余三个出线端短接。磁极为四极 ，电动机转速为每分钟1450转左右。
脱扣电流整定值(Im)：短路脱扣继电器 保护 (瞬时或短延时)用于高故障电流值出现时， 定值 使断路器快速跳闸。其跳闸极限就是脱扣
电流整定值Im 。（技能大赛考点） 常开常闭 额定短路分断能力 (Icu或Icn) ：断路器 反馈触电 的额定短路分断电流是断路器能够分断而
风电场电气部分的构成和主接线方式课件
优化电气部分的设计和运行可以降低 风电场的运营成本，包括维护成本和 能源消耗。
提高风电场发电量
合理的电气部分设计和配置可以有效 提高风电场的发电量，从而提高经济 效益。
风电场电气部分的主要构成
01
发电机组：包括风力发 电机和发电机，将风能 转化为电能。
02
变压器：用于升高或降 低电压，以满足输电和 配电的需求。
电缆
电缆是风电场中用于传输电能 的重要元件。
根据不同的电压等级和传输容 量，电缆的截面和结构也不同
。
在风电场中，电缆通常被敷设 在电缆沟或电缆桥架内，需要 做好防火、防水、防腐蚀等措 施。
电缆的性能和可靠性对风电场 的稳定运行至关重要，需要定 期进行维护和检修。
控制系统
控制系统是风电场中用于监控、 控制和保护整个风电场的重要系
接入系统设计
根据风电场的规划容量和电网结构， 选择合适的主接线方式和接入系统方 案，确保风电场能够安全、稳定地并 入电网。
主接线方式在风电场建设中的应用
设备选型与采购
根据主接线方式和风电场的特点，选择合适的电气设备、电缆、开关柜等，并 按照设备清单进行采购，确保风电场建设的顺利进行。
施工设计与施工组织
风电场电气部分的构成和主 接线方式课件
contents
目录
• 风电场电气部分概述 • 风电场电气部分的构成 • 主接线方式介绍 • 主接线方式在风电场的应用 • 风电场电气部分的发展趋势
01
风电场电气部分概述
风电场电气部分的重要性
确保风电电气部分是整个风电场的核心 ，其稳定运行对于保障风电场的发电 效率和可靠性至关重要。
电缆和其他输配电设备将电能传输到电网 或用户，实现电能的配送和销售。
风力发电机基础知识及电气控制
4、变浆系统 通过调整叶片的角度，使风力发电机组获得最为理想的能量,当风速变化 时，特别时超过额定风速后，调整叶片的角度，控制风力发电机组的转 速和功率，维持机组工作在最佳状态。 采用电动变桨系统。由三台变频器拖动3台变桨伺服电机构成控制系统， 调节3片叶片的桨距角度，达到不同风速下的最佳桨距。
23
偏航驱 动装置
侧面轴承
划垫保 持装置
偏航大齿 圈
大齿圈 主机架
划垫保持装置 侧面轴承
锁紧螺母
调整螺栓
偏航系统的功能就是捕捉风向，控制机舱平稳、精 确、可靠的对风
首先，假设现在风电机组正常工作，机舱叶轮处于迎风状 态，但是随着时间变化，风向逐渐的变化了，那么机组就不 能在原来位置工作了。
这时，由风速风向仪测得风向变化，并传给控制系统存储 下来，控制系统又来控制偏航驱动装置中的四台偏航电机往 风速变化的方向同步运转，偏航电机通过减速齿轮箱带动小 齿轮旋转。小齿轮是与大齿圈相啮合的，与偏航电机、偏航 齿轮箱统一称为偏航驱动装置，上图可以看出，偏航驱动装 置通过螺栓紧固在主机架上，而大齿圈通过88个螺栓紧固在 塔筒法兰上，不可旋转，那么只能是小齿轮围绕着大齿圈旋 转带动主机架旋转，直到机舱位置与风向仪测得的风向相一 致。
所谓双馈是指功率可以通过变频器双向流动。
8、控制与安全系统
控制系统包括控制和监测两部分。监测部分将采集到的数据送到控制器， 控制器以此为依据完成对风力发电机组的变浆控制、偏航控制、功率控 制、开停机控制等控制功能。
控制系统主要分为三部分：
通信回路 控制面板 远程WPM
远程WPM软件的操作方法和现场的控制面板基 本一致.
风力发电机组的主要参数
风轮直径（或风轮扫掠面积）：说明机组能够在多大范 围内获取风中蕴含的能量，是机组能力的基本标志。
风电场电气部分
风电场电气部分1. 引言在现代能源体系中，风电作为一种相对成熟且环保的可再生能源，得到了广泛的应用和发展。
风电场的电气部分是风电场的核心组成部分，它负责将风能转化为电能，并将电能输送到电网中供用户使用。
本文将从风电场电气部分的设计原理、常用设备和技术等方面进行介绍。
2. 风电场电气部分的设计原理风电场电气部分的设计原理主要包括风机、变频器、变压器、电缆和开关设备等组成的电气系统。
风机是将风能转化为机械能的设备，变频器是将机械能转化为电能的设备，变压器用于将发电机的电能升压到输送到电网的电压等级，电缆用于传输电能，开关设备用于控制电流的流向和开关状态。
在风电场电气部分的设计过程中，需要考虑的主要因素包括发电机的额定功率、电网的电压等级、输电距离等。
通过合理选择和设计各个组成部分，确保风电场电气部分的可靠性、稳定性和安全性。
3. 常用设备和技术3.1 风机风机是风电场电气部分的核心设备，它将风能转化为机械能。
目前常用的风机有两种类型：水平轴风机和垂直轴风机。
水平轴风机是最常见的类型，它的转子通过叶片和主轴连接在一起，旋转产生机械能。
垂直轴风机的转子垂直于地面，其结构更加紧凑，适用于某些特殊场合。
3.2 变频器风机产生的机械能首先要经过变频器转换为电能才能输入电网。
变频器是一种将固定频率的交流电转换为可调频率的交流电的设备。
通过控制变频器的频率和电压，可以实现风机的平稳运行和输出电能的控制。
3.3 变压器发电机产生的电能是一种较低电压的交流电，需要通过变压器升压到输送到电网的电压等级。
变压器是一种静态电气设备，通过电磁感应原理将电能从一组线圈传输到另一组线圈。
在风电场电气部分中，常用的变压器包括发电机变压器和站内变压器。
3.4 电缆电缆是输送电能的重要组成部分，它承担着将发电机输出的电能输送到变频器和变压器的功能。
电缆应具有良好的绝缘性能、电导性能和耐腐蚀性能。
在设计电缆时，需要考虑输电距离、电压等级和额定电流等因素。
风电机组电气元件讲解(原版)
断路器（续）
常开常闭 反馈触电 NO常开 NC常闭
l额定电压(Ue)：是指断路器在正常(不间 断的)的情况下工作的电压。 l额定电流(In)：是指配有专门的过流脱扣 继电器的断路器在制造厂家规定的环境温 度下所能无限承受的最大电流值。
防雷指示绿色为正常，红色为失效
防雷模块（续）
超速模块
超速模块用于监测风电机组的叶轮转速， 当转速超过设定值后给系统报警断开安全链保 护机组。它的内部配接双通道光电编码器（ 雷 奥LE2132每转产生2048个脉冲）来采集脉冲信 号的频率，并换算为转动速度。当某通道被测 转动速度超过设定值时（该值可通过改变模块 接线端子连线来选择）通道继电器（Relay） 断开，风电机组安全链保护动作。同时该模块 两个通道均提供0-10V模拟输出,可连接到主控 制器上 ，用于系统监测、记录等。
用作短路保护，而只能用作过载保
护。
热继电器（续）
热继电器中的关键零件 是热元件，热元件是由 两种热膨胀系数不同的 金属片铆接在一起而制 成的，又叫作双金属片 （铁镍合金）。它受热 后，两片金属皆要膨胀， 但一片膨胀得快，另一 片膨胀的慢，当双金属 片受热时，会出现弯曲 变形，形成一个弧线， 外弧是膨胀的快的金属 片，内弧则是膨胀得慢 的金属片。
热继电器（续）
主 回 路
控制回路
熔断器
熔断器：熔断器是根据电流超 过规定值一定时间后，以其自身产 生的热量使熔体熔化，从而使电路 断开的原理制成的一种电流保护器。 熔断器广泛应用于低压配电系统和 控制系统及用电设备中，作为短路 和过电流保护，是应用最普遍的保 护器件之一。
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上图是我们的调试人员正在车 间进行调试。
强有力的技术支持
德国专家进行工厂测试
强有力的技术支持
德国专家进行现场测试
安全链测试（超速、振动大、 扭缆保护、急停等）
各分部件的手自动控制测试 偏航手动/自动测试
变桨系统测试
机组自检测试 启动流程/手动并网
自动运行/参数调整
连续并网运行，功率逐步增 加（若风速高，通过限定功率 进行，一直到满功率运行
明阳风电1.5MW风电机组介绍
带滑差能量回馈的双馈式发电机
主断路器
齿轮箱 抱闸
发电机侧 变流器
电网侧 变流器
转子轴承
变桨传动
变频器
变频器控制
10...24 kV, f = 50 Hz
变压器
中压开关
风机主控
电控系统结构图
机舱柜通过光缆和塔基柜的主控制器 相连接。
整个控制系统以总线方式连接，控制 端子符合EtherCAT总线标准。
强有力的技术支持
德国专家进行现场测试
优秀的售后服务
完善的运行维护手册 专业的运行维护人员 强有力的技术支持 定期的风机维护
TwinCAT SAFE安全端子独立于CPU运行，当 CPU出现故障时，安全系统保证机组在极端情 况下的顺利停机。
TwinCAT SAFE安全端子
TwinCAT SAFE安全端子主要包括 KL1904、KL2904、KL6904。
KL1904
KL1904安全总线端子是连接24V直 流传感器节点的数字量输入端子。 它具有四通道的失效保护输入。
3、机组故障状态700个，全面监控机组的运行状态， 保证机组处于安全状态。
4、机组参数800多个，详细的参数列表方便系统调试 运行。
先进的智能控制策略
1、根据风速的变化，风轮可在限定的任何转速下运行。 2、在额定功率以下，桨叶调到0度，最大限度地获取能量。 3、可靠、快速地变频调节发电机功率及功率因素。 4、输出功率稳定，提供优质电能。 5、三桨叶独立的变桨传动控制单元。 6、完善的自动偏航功能。 7、优化的控制策略可提高抗台风能力。
通讯模块
与变频器和振动传感器通讯的CANopen模块 （EL6751）
EL6751 CANopen 由于通过 EtherCAT 进行连接， 因此 PC 中无需留有 PCI 插槽。在 EtherCAT 端子 网络中，可以用该端子集成任何 CANopen 设备。 该端子可以是主站，也可以是从站。
机舱柜与塔基柜
接口设备
光电转换器 调制解调器
ePLAN电路图开发软件
TwinCAT标准PLC编程软件
Байду номын сангаас
良好的人机交换界面
我们风力发 电机组的操作界 面可以根据客户 要求而定制实现 中英文切换。这 样更直观，更形 象，更通俗，操 作起来更方便。
严格的测试流程
优秀的调试队伍
下图是我们调试人员正在探讨 调试中遇到的问题
EK1100 EK1100 耦合器 用于将 EtherCAT 与 EtherCAT 端子 (ELxxxx) 相连。
通讯模块
与变桨系统连接的PROFIBUS通讯模块 （EL6731）
该端子通过其所有的全部功能，对PROFIBUS协议 进行控制。在 EtherCAT 端子网络中，可以用该端 子集成任何PROFIBUS设备。
完善的远程控制方案
风场
塔基PLC
双绞线
塔基PLC
双绞线
塔基PLC
双绞线
风场集中控制室
交换机
...
光纤
MY001
MY002
MY003
风场局域网
调制解调器
公共网络
业主办公室 远程控制计算机
远程计算机和风机之间的通信
经调制解调器连接到远端计算机，再通过风场局 域网连接到每台风机。 (也可通过宽带直接连接远端计算机)。
KL1904
TwinCAT SAFE安全端子
KL2904
KL2904安全端子为四通道数字量输出端 子，可将24V直流电压转换为最高2A电 流输出。如果总线端子检查到系统失效 ，KL2904则会自动关闭。（失效关闭） 。
KL2904
TwinCAT SAFE安全端子
KL6904
TwinCAT Syetem Manager来配置所需要 的功能，再通过总线下载到KL6904逻辑端 子里。KL6904逻辑端子有4个输出点，所 以仅通过两个元件（KL1904和KL6904） 就可以实现失效保护功能。
KL9550(+24V) KL9540(+24V)， EL9187(0V)。 • 通讯模块：
EK1100,EL6751(CANBUS),EL6731(Profibus),CX1020,EK111 0
先进的智能控制策略
1、具有自主知识产权的控制原代码，已完全消化吸收。
2、控制代码多达20万行，具有完善的机组控制流程， 实现自动偏航、自动变桨、转速闭环控制、功率闭环 控制、自动启停机等功能。
塔
机
基
舱
柜
柜
变频器系统
我们采用的变频器是世 界一流品牌ABB的。其 可靠性和稳定性在同行 业中都是最好的。
变桨系统
目前我们主要采用的变桨 系统都是国际知名品牌包 括SSB、LUST等。
先进的控制系统
200个分布在机舱和塔基的IO点通过总线传 输到PC控制器上。
数据实时扫描时间10毫秒，安全端子扫描时 间为1毫秒。
通过CANbus接口，实现振动监控和变 频器的连接。
通过Profibus接口，实现变桨系统的 连接。
通过EtherNet接口，将风机接入以太 网，组成集散控制系统。
总线耦合器
BK1120 BK1120 总线耦合器 将 EtherCAT 与成熟 的 Beckhoff 总线端子 系列中的 K 总线组件 (KLxxxx) 相连。
KL6904
PLC简介
• 采用Beckhoff公司产品。 • 控制柜PLC模块主要分为输入、输出、电源、通讯模块 • 输入模块可分为DI、AI模块。 • DI模块：即数字量输入模块。它包括EL1004，KL1904。 • AI模块： 即模拟量输入模块。它包括KL5001，KL5151\51，
KL3042，KL3204。 • 输出模块是DO模块。它包括KL2404，KL2424，KL2904。 • 电源模块：它包括EL9100(+24v)，EL9400(+24V)，