風機控制系統(tǒng)

1、“風機控制基礎(chǔ)培訓”,第一部分 大型風電機組控制系統(tǒng)介紹,設(shè)計原則控制系統(tǒng)組成主控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全系統(tǒng)控制軟件風電場管理及遠程監(jiān)控,控制系統(tǒng)設(shè)計原則,高安全性高可靠性最大電能輸出（葉片和最大風能捕獲）降低動載荷 (優(yōu)化設(shè)計）易于擴展 （不同需要之間的靈活選擇）便于維護 （遠程診斷，故障追憶）,控制系統(tǒng)組成,控制系統(tǒng)涉及的范圍： 主控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計；變距系統(tǒng)軟硬件設(shè)計；變流系統(tǒng)設(shè)計；通訊鏈路設(shè)計

2、（本機和風場）；防雷及布線設(shè)計；安全系統(tǒng)設(shè)計（安全鏈及故障處理）；外圍傳感設(shè)計 控制系統(tǒng)的組成：塔底控制柜機艙控制柜變距控制柜變流器多路滑環(huán)傳感器,塔底柜,690V主電源接入、分配 傳感器接入電網(wǎng)測量 執(zhí)行部件控制變壓器 數(shù)字電源人機界面

3、 數(shù)字、模擬IO主控制器 安全鏈系統(tǒng)UPS電源 變距系統(tǒng)通訊風場通訊 變壓器塔底數(shù)據(jù)采集 人機界面當機艙柜與塔底柜執(zhí)

4、行相同功能時，機艙柜優(yōu)先級高于塔底柜,機艙柜,變距系統(tǒng),輔助電源：控制電源，動力電源安全鏈及其它硬件連接：安全鏈輸出：變流器急停安全鏈節(jié)點：變流器斷開安全鏈通訊接口：主控制器和變距系統(tǒng) 采用現(xiàn)場總線,變流器接口,輔助電源： 控制電源，UPS，風扇加熱器電源安全鏈及其它硬件連接急停輸入： 干節(jié)點并網(wǎng)柜與變流器：電網(wǎng)測量：電網(wǎng)側(cè)電壓，定子側(cè)電壓，定子側(cè)電流并網(wǎng)接觸器控制： 合，

5、斷，就緒等通訊接口： 主控制器和變流器采用現(xiàn)場總線進行通訊,滑環(huán)和傳感器,滑環(huán)信號列表：變距系統(tǒng)電源、通訊、控制信號、輪轂內(nèi)照明、軸承潤滑等耐壓、電流沖擊電氣性能等防護等級：IP54環(huán)境要求：是否需要加熱設(shè)計壽命：7000萬轉(zhuǎn)維護安裝：接線、查線、觀察、更換刷絲傳感器：風速、風向、加速度、偏航、電能質(zhì)量,安全保護系統(tǒng),安全鏈保護：獨立于控制系統(tǒng)之外的由硬件實現(xiàn)的安全保護系統(tǒng)一級安全鏈：緊急停機、切斷輔助電源二級安

6、全鏈：緊急停機軟件故障處理：故障動作：降功率運行、自由轉(zhuǎn)動、剎車故障級別：自復位、手動復位、本地復位關(guān)鍵點：保護點的設(shè)定：過載、過速、振動、扭纜等保護措施關(guān)鍵部件性能安全系統(tǒng)對剎車系統(tǒng)的控制及影響鎖定裝置：風輪、偏航緊急停機按鈕備用電源,主控制器要求,處理能力：主頻400M實時多任務操作系統(tǒng)開放性、可擴展能力：支持分布式遠程I/O嵌入式Web Server, FTP Server, Email Client等

7、多通訊接口支持：RS485、Profibus，Canopen，Ethernet存儲能力：日志（訪問、故障、事件）、臨時數(shù)據(jù)高可靠性及惡劣環(huán)境的適應能力,狀態(tài)控制：啟動、停機、偏航、液壓、溫控、故障處理等發(fā)電控制：變距、功率閉環(huán)控制,狀態(tài)控制,工作狀態(tài)：運行、暫停、停機、緊急停機每種狀態(tài)是一個活動層次，運行狀態(tài)層級最高，急停狀態(tài)最低，四種工作狀態(tài)的主要特征如下:(1)運行狀態(tài)： 機械閘松開，允許機組并網(wǎng)發(fā)電，機組自動偏航

8、調(diào)向，槳距控制系統(tǒng)選擇優(yōu)化工作模式，根據(jù)風速狀況選擇優(yōu)化的槳距角，液壓系統(tǒng)保持工作壓力，冷卻系統(tǒng)自動狀態(tài)，操作面板顯示“運行”狀態(tài)(2) 暫停狀態(tài)：機械閘松開，液壓系統(tǒng)保持工作壓力，機組自動偏航調(diào)向，葉片槳距角調(diào)到接近全翼展狀態(tài)，葉輪空轉(zhuǎn)或停止，冷卻系統(tǒng)自動狀態(tài)，操作面板顯示“暫停”狀態(tài)，這個狀態(tài)在調(diào)試時很有用，主要用來調(diào)試時測試整個系統(tǒng)的功能是否正常(3)停機狀態(tài)：機械閘松開，葉片處于全翼展狀態(tài)，液壓系統(tǒng)保持工作壓力，機組自動偏航

9、調(diào)向停止，冷卻系統(tǒng)非自動狀態(tài)，操作面板顯示“停機”狀態(tài)(4)緊急停機狀態(tài)：機械閘抱閘，緊急電路（安全鏈）開啟，控制器所有輸出信號無效，控制器所有輸出信號無效，控制器仍在運行和測量所有輸入信號，操作面板顯示“緊急停機”狀態(tài),狀態(tài)控制,可將狀態(tài)劃分的更為詳細，并分配代碼，對每一個狀態(tài)、工況建立狀態(tài)表，把所有基本狀態(tài)的程序編好，再通過切換控制，在不同狀態(tài)下控制。狀態(tài)碼及其條件 部件動作狀態(tài)

10、改變條件及操作權(quán)限 靈活的IO點定義方便的通訊接口：配置文件，無需編程機組狀態(tài)、故障處理方式用戶自定義,,發(fā)電控制及控制策略,額定風速以下：最大功率跟蹤，避免變距頻繁動作，通過轉(zhuǎn)矩進行最佳葉尖速比控制，達到最大功率輸出額定風速以上：恒功率控制保持功率恒定，通過變距控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行,控制策略（二）,阻尼變距控制：避開諧振點（區(qū)）共振點跳躍：通過變距控制，跳過低轉(zhuǎn)速點（非工作區(qū)）易振點振動預測

11、與干預：通過傳感器采集加速度信號，對振動進行預測和防振動處理。,塔筒前后載荷的變化,風電場管理功能需求,SCADA系統(tǒng)：監(jiān)測控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)風電機組監(jiān)控遠程控制：啟停、復位等運行數(shù)據(jù)監(jiān)測：機組狀態(tài)、風數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)速、功率、溫度、各部件狀態(tài)故障追憶：故障觸發(fā)日志參數(shù)設(shè)置備份數(shù)據(jù)統(tǒng)計：最大值、最小值、平均值的統(tǒng)計動作次數(shù)統(tǒng)計各狀態(tài)時間統(tǒng)計,風電場管理功能需求（二）,風電場的管理風場機組管理風場的集群操作：啟動、停機

12、發(fā)電功率因數(shù)調(diào)節(jié)發(fā)電功率調(diào)配電網(wǎng)和氣候監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計：年報表、月報表、日報表等，故障信息統(tǒng)計分析，風場風數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,國際標準,國際標準IEC-61400-25系列標準定義了風電場監(jiān)測與控制的通訊方式，即定義了風電場內(nèi)智能電子設(shè)備信息交換模型的服務。信息交換模型包括：所有能夠訪問信息的類的層次模型；對于這些類的信息交換服務；與每項信息交換服務相關(guān)的參數(shù)。但是，該系列標準只涉及風電場構(gòu)成之間的通訊，比如風機與操作人員之間的SC

13、ADA系統(tǒng)，而各部分內(nèi)部的通訊不在標準涉及范圍之內(nèi)。,第二部分 巴合曼（Bachmann）控制器,巴合曼是世界上最大的風機控制器制造商之一，目前在全球的風電市場上已超過二萬臺的配套數(shù)量（占全球市場份額的40%），在1.5MW—5MW機組上廣泛應用，可以為全球風電制造商提供完備的控制系統(tǒng)解決方案。總部在奧地利，上海設(shè)有技術(shù)支持和銷售中心。巴合曼風電控制系統(tǒng)具有高可靠性、高兼容性的特點：1.   

14、0;  -20度- +90度的寬溫度工作范圍；2.      集成互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開放式系統(tǒng)平臺；3.      99.96%以上無故障運行；4.      完全集成的Matlab/Simulink 系統(tǒng)環(huán)境可以節(jié)約編程時間；5.    

15、;  接入Ethernet靈活可靠的網(wǎng)絡(luò)化和互聯(lián)網(wǎng)平臺的可視化；6. 風力應用箱（M-WAB Wind Application Box),巴合曼的風力解決方案,硬件和軟件方案,特點,系統(tǒng)開放性：系統(tǒng)可以使用符合IEC61131標準的的PLC、C/C++或者JAVA進行編程。對擴展的控制任務可以使用MATLAB/Simulink建模，并可以在系統(tǒng)中在線測試和執(zhí)行。支持所有通用網(wǎng)絡(luò)和總線協(xié)議，如TCP/IP, Prof

16、inet, CAN-Bus, ModBus，并開發(fā)了實時光纖總線（LWL-Bus)實現(xiàn)機艙和塔底之間的網(wǎng)絡(luò)通信。遠程控制則通過SSL加密技術(shù)進行訪問保護。模塊化：不管是硬件還是軟件均模塊化，不同的控制和調(diào)節(jié)程序都以模塊化形式并行運行在有優(yōu)先級的多任務環(huán)境中。均可隨意擴展和組合標準化：硬件符合通行的工業(yè)標準（CE, IEC，GL，UL等）并且建立在標準的軟件和IT環(huán)境基礎(chǔ)上。,硬件部分,硬件模塊,處理器模塊數(shù)字/模擬輸入、輸出、輸入

17、/輸出模塊溫度記錄模塊計數(shù)器模塊編碼器接口模塊軸控制模塊脈寬調(diào)制模塊安全模塊環(huán)境監(jiān)測模塊總線擴展模塊串口模塊供電模塊網(wǎng)絡(luò)終端,控制器系統(tǒng)編程和調(diào)試,特點：非單一的程序文件，而是一個或多個軟件模塊，每個模塊都可以用不同的程序語言來編寫，模塊之間通過SVI(Standard Variable Interface)進行模塊間的通訊。,現(xiàn)場總線系統(tǒng),總線系統(tǒng)概覽,各種總線擴展模塊,例子,解決中心,可視化的遠程M-WEB工具