风力发电机组控制系统及SCADA系统

自动运行控制要求
? 2、小风和逆功率脱网
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。
? 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
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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
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? 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。
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? 6、大风脱网控制
当风速10分钟平均值大于25m/s时，风
激活任何机构 3）计算机仍在运行和测量所有输入信号 4）发电机出口开关和所有接触器断开 5）叶片紧急收回至 90°后变桨系统停止工作 6）偏航系统停止工作 ? 风力发电机组进入紧急停机状态后，除非手动进
行复位，否则无法启动。
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? 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。
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? 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 于内部因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。
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? 对于有大、小发电机的风力发电机组组 ，按风速范围和功率的大小，确定大、 小电机的投入，但大电机和小电机的发 电工作转速不一致，通常为1000r/m和 1500r/m，在小电机脱网，大电机并网的 切换过程中，要求严格控制，通常必须 几秒完成控制。
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? 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。
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风力发电机组 控制系统及SCADA系统
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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：
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? 7、对风控制 风机在工作风速区时，应根据机舱的控 制灵敏度，确定每次偏航的调整角度。 由风向标判定机舱与风向的偏离角度， 根据偏离的程度和风向传感器的灵敏度 ，时刻调整机舱偏航电机的运行状态。
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? 8、功率调节 当风机在额定风速以上并网运行时，一 旦发生过载，必须进行变距调节,减小风 轮的捕风能力，以便达到调节功率的目 的，通常桨距角的调节范围在0°—90°
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。
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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。
? V ≤ V ≤V 转子最大转速下的风速
风速
额定风速
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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。
发电，则大、小发电机的相应开关闭合
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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
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风机运行状态划分
? 紧急停机状态 1）机械刹车与空气动力刹车同时快速动作 2）计算机输出信号被旁路，使计算机没有可能去
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? 4、紧急故障脱网停机 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。
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