风电控制系统的现场控制站包括:塔座主控制器机架、机舱控制站机架、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。
三、远程监控系统(WPCM)
所有风电机组通过光纤以太网连接至主控室的上位机操作员站,实现整个风场的远程监控,上位机监控软件具有如下功能:
① 系统具有友好的控制界面。
② 系统显示各台机组的运行数据,如每台机组的瞬时发电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等,将下位机的这些数据调入上位机,在显示器上显示出来,必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显示出来。
③ 系统显示各风电机组的运行状态,如开机、停车、调向、手/自动控制以及大/小发电机工作等情况,通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况。
④ 系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。
⑤ 系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内,只需对标明某种功能的相应键进行操作,就能对下位机进行改变设置状态和对其实施控制。
⑥ 系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自动记录的功能,以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。
四、WPCS风电控制系统功能
WPCS风电控制系统具有以下基本功能:
1、数据采集(DAS)功能
机组运行过程中进行监测的相关参数包括:
(1)电网参数,包括电网三相电压、三相电流、电网频率、功率因数等。电压故障检测:电网电压闪变、过电压、低电压、电压跌落、相序故障、三相不对称等。
(2)气象参数,包括风速、风向、环境温度等。
(3)机组状态参数检测,包括:风轮转速、发电机转速、发电机线圈温度、发电机前后轴承温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、电缆扭转、机舱温度等。
2、机组启停、发电控制
(1)主控系统检测电网参数、气象参数、机组运行参数,当条件满足时,启动偏航系统执行自动解缆、对风控制,释放机组的刹车盘,调节桨距角度,风车开始自由转动,进入待机状态。
(2)当外部气象系统监测的风速大于某一定值时,主控系统启动变流器系统开始进行转子励磁,待发电机定子输出电能与电网同频、同相、同幅时,合闸出口断路器实现并网发电。
(3)风力机组功率、转速调节
根据风力机特性,当机组处于**叶尖速比λ运行时,风机机组将捕获得**的能量,虽理论上机组转速可在任意转速下运行,但受实际机组转速限制、系统功率限制,不得不将该阶段分为以下几个运行区域:即变速运行区域、恒速运行区域和恒功率运行区。额定功率内的运行状态包括:变速运行区(**的λ)和恒速运行区。
当风机并网后,转速小于极限转速、功率低于额定功率时,根据当前实际风速,调节风轮的转速,使机组工作在捕获**风能的状态。
3、风电控制系统辅助设备逻辑
(1)发电机系统
监控发电机运行参数,通过3台冷却风扇和4台电加热器,控制发电机线圈温度、轴承温度、滑环室温度在适当的范围内,相关逻辑如下:
当发电机温度升高至某设定值后,起动冷却风扇,当温度降低到某设定值时,停止风扇运行;当发电机温度过高或过低并超限后,发出报警信号,并执行安全停机程序。
当温度越低至某设定值后,起动电加热器,温度升高至某设定值后时,停止加热器运行;同时电加热器也用于控制发电机的温度端差在合理的范围内。
(2)液压系统
机组的液压系统用于偏航系统刹车、机械刹车盘驱动。机组正常时,需维持额定压力区间运行。
液压泵控制液压系统压力,当压力下降至设定值后,启动油泵运行,当压力升高至某设定值后,停泵。
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