风力发电机组主控制系统

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1、-：公司秘密 东方汽轮机*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A2014年 7月. z.-编号编制校对审核会签审定批准. z.-换版记录版本号日期换 版 说 明A2013.07首次发布. z.-目 录序号章节名称页数备注10-1概述120-2系统简介130-3系统硬件1140-4系统功能550-5主控制系统软件说明1260-6故障及其处理说明64. z.-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开展的需要，风能的开发利用越来越受到重视。风力发

2、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、变频控制系统三局部组成，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。目的是保证机组的平安可靠运行、获取最大风能和向电网提供优质的电能。图0-1-1. z.-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

3、机舱数据采集、判断和处理，检测每个局部传感器是否有故障，通过各类传感器对电网、风况及风机运行参数进展监控，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：l 控制柜外形尺寸：1800mm1200mm400mml 柜自带照明、加热及除湿系统l 主电源：690V AC，50Hzl 辅电源：400V AC，50Hz, 230V AC，50Hzl 主控制器硬件：F控制器l 生存温度：-40+70变化率1/minl 工作温度：-3

4、0+60变化率0.5/minl 工作海拔：02000ml 通讯接口：RS485、RS232、Ethernet，可支持CANopen、MODBUS等l 允许本地和远程设备操作人员通过以太网口进展数据读取和操作l 可以通过网口进展远程软件升级和调试l 可生成各种运行数据报表和文档l CPU 平均寿命20 年l V*-Works 实时操作系统l CPU：166MHzl RAM 存：128Ml FLASH 存：128Ml 掉电存储：410Kl 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、构造化文本ST、指令清单IL编程l 多任务操作：可以同时进展16个任

5、务. z.-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：序号名称型号数量1F用CPU模块NFCP100-S0012F用基板模块NFBU200-S1023F用电源模块NFPW442-1024RS485通讯模块NFLR121-S0015数字量输入模块NFDV16116数字量输入模块NFDV15117PT100输入模块NFAR181-S0018模拟量输出模块NFAI54319CANOpen通讯模块NFLC121210模拟量输入模块NFAI143111高速计数输

6、入模块NFAF135-S00112数字量输出模块NFDV561113SB模块NFSB100114液晶操作面板T70115交换机1非管理型116交换机2面板用117电网测量模块3.1CPU模块NFCP100a主要技术特点l 处理器型号为MM*-Pentium166MHzl 主存储器128MBECC；静态RAM为1MBECC，电池供电l 全双重化通信方式，异步同2个以太网端口：100/10Mbps，100BASE-T*或10BASE-T，RJ45模数插口l I/O接口支持SB总线l 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

7、。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NFBU200a主要技术特点l 标准配备两个专用插槽(P1和P2)用于双重化电源模块l 双重化SB总线配置l 可选用一套控制单元或扩展单元l 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NFPW442a主要技术特点l 额定输入电压 AC 220240V输入电压围AC 170264Vl 输入频率 4766Hz额定：5

8、0/60Hzl 输入电流 最大0.7A 熔丝额定值3.15Al 额定输出电压 +5.1V DC总线l 额定输出电流 07.8A峰值电流11.8Al 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NFLR121RSa主要技术特点l 支持半双工/全双工通讯方式l

9、 一点对多点连接方式l 最大波特率为115200bpsl 最长通讯距离为1200ml 使用屏蔽双铰线b功能描述通过RS-485通讯模块与电网测量模块，振动测量模块和变桨控制器进展通讯。3.5 数字量输入模块 NFDV151a主要技术特点l 输入通道数 32l 额定输入电压 DC 24Vl 输入ON电压 DC 1826.4Vl 输入OFF电压 DC 5.0V或更低l 输入电流额定输入电压时4.1mA20%/通道l 瞬时容许最大输入电压 DC 30.0Vl 压接端子接线b功能描述数字输入模块接收32通道DC 24V ONOFF信号。具有检测ON/OFF状态功能以及按钮边计数功能。3.6 数字量输入

10、模块 NFDV161a主要技术特点l 输入通道数 64l 额定输入电压 DC 24Vl 输入ON电压 DC 2026.4Vl 输入OFF电压 DC 5.0V或更低l 输入电流额定输入电压时2.5mA20%/通道l 瞬时容许最大输入电压 DC 30.0Vl MIL连接电缆b功能描述数字输入模块接收64通道DC 24V ONOFF信号。具有检测ON/OFF状态功能以及按钮边计数功能。3.7 PT100输入模块NFAR181a主要技术特点l 三线制PT100测温l 12通道，隔离l 允许输入电压5Vl 最大承受电压 输入和系统之间1500V ACl 精度为满量程的0.03%0400l 测量电流1mA

11、b功能描述PT100输入模块用于测量各种需要检测的温度值，例如机舱外温度，定子温度，齿轮箱温度等，并将这些温度信号传送给主控系统。3.8 模拟量输入模块NFAI143a主要技术特点l 16通道输入，通道隔离l 精度：满量程的0.1%l 420mA信号输入l 容许输入电流27mAl 输入阶跃响应时间100msl 数据刷新周期 10msl 为每个通道设置引脚，可选择2线或4线变送器b功能描述该模块主要用于420mA DC信号测量。3.9 模拟量输入输出模块NFAI543a主要技术特点l 16通道输出，隔离通道l 容许输出电流420mAl 输出阶跃响应时间100msl 为每个通道设置输出失效l 带模

12、拟用压接端子板b功能描述该模块主要输出420mA DC信号。 3.10 高速计数输入模块NFAF135a主要技术特点l 8通道独立输入l 输入信号类型有ON/OFF信号，电压脉冲，电流脉冲l 输入信号频率0.110kHzl 测量精度为测量值的0.1%l 输入信号和系统之间以及通道之间可耐受最大电压为500V ACl 最小输入脉冲时间间隔 40usb功能描述高速计数输入模块用以测量主轴转速，偏航方向等。3.11数字量输出模块NFDV561a主要技术特点l 输出通道数 64l 额定外加电压 DC 24Vl 负载电压 DC 24V, 100mAl 现场电源电压围 DC 20.426.4Vl 输出ON

13、最大电压值 DC 2Vl 输出OFF时最大漏泄电流值 0.1mAl 电流吸入输出方式l 最大负载电流 100mA/通道，26.4Vl MIL电缆连接b功能描述数字输出模块输出64通道晶体管触点信号。具有ON/OFF状态输出功能。3.12 CANOpen通讯模块NFLC121a主要技术特点l 1个CANOpen通讯口l 带模拟用压接端子板b功能描述该模块用于CANopen通讯。3.13 SB模块NFSB100a主要技术特点l 串行通信传输方式l 128Mbps波特率l 可双重化配置b功能描述安装两个SB重复模块总线以实现SB总线双重化。每个SB总线重复模块通过一个专用的T型接头和电缆与另外一个相

14、连。3.14液晶操作面板T70a主要技术特点l 铝镁合金外壳美观，轻巧，巩固，抗干扰性强l 稳定操作系统：Windows CE 操作系统l 功能强大处理器：Intel *scale 处理器l 真色彩：6万5千色，色彩鲜艳逼真l 网络功能：电子，远程访问与控制， FTP 档案传输l 防水功能：抗水枪冲击b功能描述为风机控制系统量身定制的该液晶操作面板可操作性强，人机界面使用方便。可以通过该面板对风机进展操作，浏览风机运行状态及设置各项参数。配备了2个液晶操作面板，一个安装在机舱控制柜处，另一个安装在变频控制柜处。3.15 交换机SL*-5ES3SCa主要技术特点l 运行模式：非管理型交换机，存储

15、转发，线速交换，无阻塞l 存带宽：3.2 Gbpsl 端口延迟：5 usl 4个RJ45 端口，1个100M光纤端口l 自动协商，自动mdi/mdi*线型适应，自动切换T*D和R*Dl 工作温度：-40 85Cb功能描述工业以太网络作为风场传输平台，每台风机配置2台该型号交换机，分别安装于机舱控制柜和变频控制柜，主控制器通过交换机彼此相连，构成环形自愈网。3.16 交换机WG-6114Ma主要技术特点l 10Mbps口速率为14880pps，100Mbps速率为148810ppsl 12至48VDC电源输入l 10/100Mbps双工/半双工，自动协商标准l 工作温度：-40 75Cl 支持D

16、IN导轨安装b功能描述机舱控制系统中，操作面板和主控制器通过该交换机进展通讯。变频控制柜中也配置了同型号的该交换机，两台交换机通过多模光纤进展通讯，以实现变频器处操作面板与主控制器的通讯。3.17 电网测量模块WEN33-M1a主要技术特点l 输入电压：具有相电压AC0500V围交流电压输入，三相四线制l 输入电流：具有AC01A围的交流电流输入l 输入频率： 输入围：4575Hz ；额定频率：50Hzl 具有自动累计、存储正反向有功/无功电能，具有掉电自动存储电能表底值功能；l 可连续累计30年的电能值而不会产生溢出l 提供了标准的隔离RS-485串行通讯接口，通讯速率为120038400B

17、ps可设定。b功能描述电网检测模块WEN33-M1是一个小型功率检测仪，可以测量瞬时表现功率，瞬时有功功率，瞬时无功功率，每一相的瞬时有效电压和电流，有功能量，无功能量，再生能量，表现能量和瞬时功率因子。该模块可以测量三相三线或者三向四线中的*一相。3.18传感器主控系统所使用的传感器有：风速仪、风向标、振动开关、偏航扭缆开关、偏航计数器、转速传感器、温度传感器、振动分析模块。3.18.1风速仪采用全金属型风速传感器检测水平方向的风速，测量值输出为频率信号。l 测量围：060米/秒l 运行、加热电压：24VDCl 加热功率：20Wl 精度：5米以下 0.5m/s，25米以上为测量值的2%l 环

18、境温度：-40+70l 工作湿度：595 相对l 生存风速：最大70米/秒 30分钟l 最高海拔：2000米l 防腐等级：C5-Ml 防护等级：IP55l 安装方式： SW36螺母安装于桅杆或者气象架3.18.2 风向标采用全金属型风向传感器，检测水平方向的风向，测量值输出为模拟信号。l 运行、加热电压：24V DCl 输出：420mA，对应测量围：0360l 传感器上有明确的对零标记，安装时能方便对零l 加热功率：20Wl 精度：2l 工作湿度：595 相对l 生存温度：-40+70l 生存风速：最大70米/秒 30分钟l 最高海拔：2000米l 防护等级：IP55l 防腐等级：C5-M3.

19、18.3 振动开关振动开关是由精准配重块控制的振动传感器，用于测量机组的强烈振动。振动开关为风机机组平安链的一局部，当机组有强烈振动时，开关中的常闭触点断开，常开触点闭合，此时平安链断开，并将振动超限信号传送至主控制器。配重块安装在开关的触动弹簧上，可以通过调整配重块的位置来调整开关的灵敏度l 垂直安装在机组上l 环境温度：-30+60l 防护等级：IP66l 额定电压：380Vl 额定电流：10A3.18.4 偏航扭缆开关偏航扭缆开关配套外接齿轮盘，具有精度高、耐磨损、使用寿命长等特点，可满足机组偏航保护需要。从机舱到塔筒间布置的柔性电缆由于偏航控制会变得扭曲。当电缆扭曲到达设定最大值时，偏

20、航扭缆开关的限位开关动作，限位开关触发信号传至主控制器，由主控制器发出控制指令进展相应动作。l 偏航轮缘连接安装l 纤化玻璃加固尼龙容器和凸轮开关固定器l 环境温度：-20+70l 防护等级：IP653.18.5 偏航计数传感器在风机自动运行过程中，当偏航计数传感器检测到电缆扭曲超过自动解缆设定值时，主控制器发出指令松开偏航刹车，驱动偏航电机偏航解缆。l 接近开关l 输出形式：PNP集电极开路l 环境温度：-40+70l 防护等级：IP673.18.6 转速传感器用于风机低速轴、齿轮箱及发电机的转速测量。l 接近开关l 输出形式：PNP集电极开路l 环境温度：-40+70l 防护等级：IP67

21、l 带屏蔽电缆l 检出距离：8mm10% 标准检出物体l 消耗电流：10mA以下3.18.7 温度传感器用于机舱温度、机舱外环境温度测量。l 分度号：PT100l 三线制测温能有效减小导线电阻的影响，提高测量精度l 机舱外环境温度测量传感器电缆带防割伤护套3.18.8 振动分析模块振动分析模块用于永久监视风机的低频振动。置高灵敏度加速度传感器，可用来同时测量水平和垂直两个方向的振动。模块基于先进的DSP技术，设计成熟，设有多重隔离保护，运行稳定可靠。自带看门狗实时监视模块运行状态，模块故障自动复位。模块通过RS485接口与主控制器进展通讯，可对组态参数、实时数据和状态进展在线传输或设置。模块设

22、置方便，通过组态软件来完成工作参数的设置。l 工作环境温度：-30-60l 额定工作电源：24V DCl 报警延时：0.1-25秒可调l 防护等级：IP65l 带5米或8米电缆配接插件成套3.18.9 发电机位移传感器用于监测发电机*轴和Y轴方向的位移。与主控制器采取一线制的4-20mA连接。由于监测器安装在发电机下端，因此要求该发电机位移监测器有较强的抗干扰能力。发电机位移监测器由传感器和变送器两局部组成。传感器技术参数：l 线性量程：50mml 性度误差：0.2mml 工作温度：-40至+150l 引出线：三根绝缘护套线，外有不锈钢护套软管变送器技术参数：l 鼓励信号：电压 5VRMS频率

23、 3.0kHz电流 25mARMSl 输出信号：电流输出 DC4-20mA负载能力 不大于700纹涉及噪声 不大于20ARMSl 供电电源：24VDC10%，最大功耗50mAl 非线性度：小于0.02% FSl 工作温度：-35至+75l 存储温度：-40至+80. z.-0-4 系统功能风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现，它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护。风力发电机组的启动、停顿、切入电网和切出电网、功率限制、风轮的对风,以及对运行过程中故障的监测和保护必须是自动控制的。所有这些功能由主控系统来完成，因此机舱主控系统具备以下根本功能：l 启动与停机控制l 并网与

24、脱网控制l 偏航和解缆控制l 变桨控制l 变频器控制l 低电压穿越l 故障报警l 箱变信号监控l 风场功率控制l 远程通讯和中央监控l 故障快照功能l 加热除湿功能4.1 启动与停机控制 当主控制系统自检无故障，监测到在半分钟平均风速到达风机启动风速，并且持续时间超过 启动等待时间120s后，机组从等风状态进入启动运行，风机开场启机升转速。此时，变桨和变频器等系统会根据主控制器发出的指令做出相应的动作。当操作人员从现场控制面板或监控中心给出停机信号、风能量小于风机运行所需的能量或系统出现故障需要停机时，主控系统会根据相应的故障等级控制变桨、变频和刹车等系统动作，最终到达停顿风力发电机的目的。4

25、.2 并网与脱网控制通过主控制器与变频器协调控制实现并网操作。当风力发电机转速到达发电机并网转速1200rpm，并且主控收到变频器发出的变频器在运行围指令后，主控发出变频器励磁指令；在主控收到变频器发出的准备并网指令后，主控输出变频器并网指令，如果并网成功，变频器返回变频器电网连接。并网完成后，根据当前的风力状况和监控中心的功率管理指令优化桨叶状态，最大利用风能并向电网输入高质量的电能。正常运行时，主控制器监测风机出口处的上网电能质量及风机状态，当检测到需要从电网切出的指令、故障或风速低于切出风速时，风机系统进入脱网控制程序。当出现超速、严重电网故障等高等级故障时，风机立即关闭扭矩控制，风机立

26、即脱网，风机通过直流收桨的方式以最快速度将桨叶收回到平安位置；当手动停机、风速过低切出或者出现不影响电网的低等级故障时，主控根据具体的故障等级通过交流收桨的方式将桨叶收至平安角度，在扭矩低于100NM且发电机转速低于 关闭扭矩控制发电机转速值1200rpm后，关闭变频器励磁和变频器并网指令输出，控制变频器脱网。4.3 偏航和解缆控制偏航是为了最大限度地利用风能和保证风机系统平安，偏航分为手动偏航和自动偏航两种。当需要手动偏航时，用手旋动偏航开关或者控制面板操作可实现手动偏航，手动偏航具有防扭缆功能。在风机运行过程中，当风向标测量的实际风向与风机所对的风向不符时，主控制器将会执行相应的自动偏航对

27、风程序。当塔筒电缆缠绕角度到达一定角度时，需要进展停机并让机舱反向旋转动作，为提高整机利用率，解缆分为微风解缆和有风解缆，当风速小于设定值时，风机电缆缠绕到达430度微风解缆值时启动解缆；当风速大于设定值时，风机电缆缠绕到达760度有风解缆值时启动解缆。解缆完成后进展正常启动，如果触发绞缆开关，或者扭缆值超过800度，自动解缆停顿，需进展手动偏航解缆。4.4 变桨控制变桨控制是风机主控制系统的重要组成局部。在风机的启动过程中，当风速满足启动条件时，主控制系统会控制变桨系统从90度开场以-2/s的速率开桨至70。在自检完成后，控制变桨以转速加速度140rpm/s的速度提升发电机转速至 转速加速度

28、1完毕值710rpm，发电机转速到达710rpm后，控制变桨以转速加速度210rpm/s的速度提升发电机转速至 转速加速度2完毕值720rpm，并将转速维持并网转速围，此时主控制系统和变频器系统之间进展协调并控制变频器投入力矩完成风力发电机的并网操作。并网操作完成后，主控制系统控制变桨系统将转速稳定在并网转速围，当投入的力矩到达当前转速对应扭矩值的90%时，主控进入扭矩和桨叶调节阶段，主控制系统控制变桨系统继续往0度开桨，当发电机转速到达额定转速+额定转速修正值-70rpm或桨叶角度值小于程序规定的最小值时，风机切入正常发电阶段，即完成了风机的启动操作。在正常的发电过程中，主控制系统会根据发电

29、机转速和变频器所投入的力矩来控制变桨系统进展桨叶调整，以到达风能的最正确利用。当系统出现故障或收到停机指令时，主控制系统会控制变桨系统以该等级故障对应的变桨速度或电池收桨将桨叶收到该等级故障对应的平安角度位置，完成停机操作。4.5 变频器控制当风力发电机转速到达 发电机并网转速720rpm，并且主控收到变频器发出的变频器在运行围指令后，主控发出变频器励磁指令；在主控收到变频器发出的变频器准备并网指令后，主控输出变频器并网指令，如果并网成功，变频器返回变频器电网连接。完成并网后，主控根据实际转速逐步提升控制扭矩，在风机进入正常发电阶段后，主控制系统会根据实时的发电机转速、功率和桨叶角度来控制变频

30、器的力矩投入值，到达最正确风能利用，在大风满发时稳定满发功率。 4.6低电压穿越风力发电机主控制系统协调变频器系统和变桨系统完成低电压穿越功能，使风机在电网波动期间不停机，电压恢复之后风机能稳定恢复正常发电。当电网出现短时波动时，变频器给出低电压穿越信号，主控收到低电压穿越信号后开场执行低电压穿越策略。根据电压跌落期间和功率恢复期间的发电机转速控制调节变桨，防止发电机超速；电压恢复后，进入功率恢复阶段，主控严格按照电网要求的功率恢复速度控制扭矩输出提升功率。4.7 故障报警与平安链故障报警：风力发电机的故障包括：超速、振动、扭缆、电网、偏航、刹车片磨损、传感器、变频器、变桨系统、液压站、温度信

31、号等。按照故障的紧急程度从高到低依次为：B200、B190、B180、B175、B75、B70、B60、B56、B52、B50、Alarm。当触发故障时，风机执行对应等级的停机流程。平安链：对重要的部件采用两套独立的保护措施，当严重的故障发生时不仅主控制系统动作，还有一套独立的平安链系统动作。平安链是一个硬接线回路，由机舱控制柜紧停按钮、变频控制柜紧停按钮、机舱便携式控制盒紧停按钮、低速轴超速卡、齿轮箱超速卡，振动开关、偏航绞缆开关、变桨维护开关的常闭触点串联在一起，这条回路上的任意一个触点动作都会导致平安链断开，引起紧急停机。平安链的作用不依赖于主控制系统，并具有最高的优先级。主控制系统得到

32、平安链触发信号后执行紧急停机保护动作，保证风力发电机机平安制动，并使风力发电机脱网。平安链触发后，需要通过控制柜上的手动复位按钮复位才能消除控制器中的故障信号。4.8 箱变信号监控风力发电机能够监控箱式变压器的信号，有6个数字量输入、1个数字量输出和1个模拟量输入，包括：箱变温度高报警、箱变温度高停机、箱变低压开关位置、箱变高压开关位置、箱变轻瓦斯、箱变重瓦斯、关断箱变、箱变油温。4.9 远程通讯和中央监控风力发电机除了在机舱、塔基进展就地显示和操作外，还能从风场监控中心对风机进展监控和控制。风机的机舱和塔基处都有一台通讯设备，用于将本台风机的数据传入风场监控通讯环网中，整个环网采用双环网光纤

33、通讯方式，环网最终接入风场监控中心的风机中央监控系统。中央监控系统具有如下功能：启动、停顿单台风机和整个风场的风机l 修改风机控制参数l 显示实时数据l 存储、处理单台风机和整个风场的数据，生成各种图表，反响风机的各项性能l 风机故障时发出声光报警l 自动备份历史数据l 承受上级电网调度的指令l 当监控中心出现的故障时不影响风机的运行等4.10 故障快照功能 风机故障发生时，风机主控系统将记录故障发生前10秒和故障发生后20秒的风机状态和关键数据，方便技术人员进展故障分析和故障处理。4.11 柜自动除湿控制柜有湿度传感器，当湿度到达设定值，将启动柜的加热器，加热除湿。假设湿度过高到达报警值，主

34、控系统将报故障。4.12风场功率控制 风电场有功功率的分配和控制由功率控制软件配合风机监控软件完成。风机监控软件负责将采集到的数据转发给功率控制软件，功率控制软件负责执行功率分配，风机监控软件将功率控制软件计算的设定功率转发给各风力发电机。风场控制系统不断收集单位时间风电场各风力发电机的平均功率，通过功率预测模块，预测正常情况下各台风力机下一周期的发电功率，累加算出整个风电场下一周期的发电功率，同时比照电网调度功率，算出两者差值，通过功率分配模块将电网调度功率P0转换成单个风力机的功率参考值(Pi，i=1，2，3)，传送至各台风机的主控系统，主控系统根据风场监控软件下达的限功率值调节发电机转速

35、和扭矩，强制风力发电机改变当前运行状况，使整个风电场发电功率满足电网调度值。风电场功率控制软件框图如下图0-4-1：图0-4-1. z.-0-5 主控制系统软件说明5.1风机控制状态说明风机控制状态如图0-5-1所示图0-5-1旁路限位开关：l 刹车状态低于B50，松开刹车。l 当限位开关被激活时，输出旁路限位开关信号，然后桨叶以0.5度/S变到90度。当桨叶已经到90度并且92度限位开关没有被触发，关闭旁路限位开关信号输出。启动等待：l 当风速大于启动风速，开场计时到启动等待时间(120s)。l 当风速小于启动风速，启动时间重新开场计时启动等待时间。l 启动过程中，按键可跳过启动等风120s

36、阶段。l 当启动等风完毕，风机未进展变桨电池强制充电，风机处于普通模式运行状态，未触发92度限位开关，机舱正对风，机械刹车松开，并且齿轮油温= 10后，如上次刹车程序=B175则进入C启动自检。B启动快速启动：l 在刹车松开，69度桨叶角度B180，69度桨叶角度89.5度。l 发电机转速500rpm。l 低速轴转速89.5度。l 发电机转速500rpm。l 低速轴转速89.5度。l 发电机转速500rpm。l 低速轴转速69.5度。l 发电机转速500rpm。l 低速轴转速5rpm。l 满足故障对应的具体复位逻辑判断条件各故障不同，超过故障复位时间或者手动复位。Alarm报警复位必须满足以下

37、条件：l 满足报警对应的具体复位逻辑判断条件各报警不同，超过报警复位时间或者手动复位。 刹车程序刹车程序B50：l 关闭变桨PI控制，桨叶以2度/S变向70度回桨。l 当发电机转速=(1200rpm)，执行下面的步骤。l 在(1s) 扭矩逐步降到0Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且发电机转速 (68度)后，桨叶以 (1度/s)变向70度。刹车程序B52：l 关闭变桨PI控制，桨叶以3度/S变向90度。l 当发电机转速=(1200rpm)，执行下面的步骤。l 扭矩在 (1s) 扭矩逐步降到0 Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且发电机转速 (88度)后，桨叶以 (1度/s)变向90度。刹车

38、程序B56：l 关闭变桨PI控制，设定桨叶角度以 (6度/S) 变向92.5度；关闭快速变桨信号输出，将交流收桨切到电池直流收桨，变桨速度不受主控控制。l 以500NM/s的速度降扭矩到0 Nm。l 当发电机转速= (1200rpm)，执行下面的步骤。l 扭矩降到0 Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且发电机转速=(1200rpm)，关闭变频器励磁和变频器并网指令输出，即控制变频器脱网。刹车程序B60：l 关闭变桨PI控制，桨叶以 (3度/S) 变向92.5度。l 当发电机转速= (1200rpm)，执行下面的步骤。l 扭矩在 (1s) 扭矩逐步降到0 Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且

39、发电机转速 (88度)后，桨叶以 (1度/s)变向92.5度。刹车程序B70：l 关闭变桨PI控制，桨叶以 (6度/S) 变向92.5度。l 当发电机转速 =(1200rpm)，执行下面的步骤。l 扭矩在 (1s) 扭矩逐步降到0Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且发电机转速 (88度)后，桨叶以 (1度/s)变向92.5度。刹车程序B75：l 关闭变桨PI控制，桨叶以 (6度/S) 变向90度。l 扭矩降到0 Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，关闭变频器励磁和变频器并网指令输出，即控制变频器脱网。刹车程序B175：l 关闭变桨PI控制，设定桨叶角度以 (6度/S) 变向92.5度；关闭快

40、速变桨信号输出，将交流收桨切到电池直流收桨，变桨速度不受主控控制。l 当发电机转速=(1200rpm)，执行下面的步骤。l 扭矩在 (1s) 扭矩逐步降到0Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且发电机转速=(1200rpm)，关闭变频器励磁和变频器并网指令输出，即控制变频器脱网。刹车程序B180：l 关闭变桨PI控制，设定桨叶角度以 (6度/S) 变向92.5度；关闭快速变桨信号输出，将交流收桨切到电池直流收桨，变桨速度不受主控控制。l 扭矩降到0Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，关闭变频器励磁和变频器并网指令输出，即控制变频器脱网。刹车程序B190：l 关闭变桨PI控制，设定桨叶角度以 (

41、6度/S) 变向92.5度；关闭快速变桨信号输出，将交流收桨切到电池直流收桨，变桨速度不受主控控制。刹车制动。l 刹车制动30s后松开。l 当发电机转速= (1200rpm)，执行下面的步骤。l 扭矩在 (1s) 扭矩逐步降到0Nm。l 当扭矩=(100 Nm)，且发电机转速=(1200rpm)，关闭变频器励磁和变频器并网指令输出，即控制变频器脱网。刹车程序B200：l 断开平安链。l 刹车制动。l 关闭变桨PI控制，设定桨叶角度以 (6度/S) 变向92.5度；关闭快速变桨信号输出，将交流收桨切到电池直流收桨，变桨速度不受主控控制。l 扭矩降到0Nm。l 当扭矩 发电机风扇1侧风扇启动发电机

42、定子温度。l 电网已连接。l 未触发影响发电机风扇1启动的相关故障。当满足以下条件之一的时候，发电机冷却风扇1停顿：l 发电机定子温度 发电机风扇2迎风扇启动发电机定子温度。l 电网已连接。l 未触发影响发电机风扇2启动的相关故障。当满足以下条件之一的时候，发电机冷却风扇2停顿：l 发电机定子温度 发电机3#风扇启动定子温度。l 未触发影响发电机风扇3启动的相关故障。当满足以下条件之一的时候，发电机冷却风扇3停顿：l 发电机定子温度 齿轮油风扇启动齿轮油温度。l 齿轮箱轴承1温度 齿轮箱轴承1输出轴靠输入端风扇启动温度。l 齿轮箱轴承2温度 齿轮箱轴承2输出轴靠输出端风扇启动温度。l 机舱温度

43、 机舱需要冷却温度。l 未触发影响齿轮油冷却风扇启动的相关故障。触发影响齿轮油冷却风扇启动的相关故障时关闭风扇；如果未触发，当满足下面条件的时候，关闭齿轮箱油风扇：l 齿轮箱油温度 =齿轮油风扇关闭齿轮油温度。l 齿轮箱轴承1温度 =齿轮箱轴承1输出轴靠输入端风扇停顿温度。l 齿轮箱轴承2温度 =齿轮箱轴承2输出轴靠输出端风扇停顿温度。l 机舱温度 100rpm齿轮油泵启动转速。l 低速轴转速 3rpm。l 低速轴转速 3rpm、齿轮箱油温度 齿轮箱油加热启动齿轮油温度 并且齿轮箱油温度 第二齿轮油泵启动齿轮油温度。l 发电机电网连接。l 平安链正常。当满足下面条件之一时，齿轮箱旁路过滤器电机

44、停顿：l 齿轮箱油温度第二齿轮油泵停顿齿轮油温度。l 平安链断开。齿轮箱加热：当满足下面条件的时候，齿轮箱加热启动：l 齿轮箱油温度 齿轮油泵加热停顿油温。发电机加热当满足下面条件的时候，发电机加热启动：l 发电机定子温度5或者(发电机定子温度-机舱温度)5，并且电网未连接。当满足下面条件的时候，发电机加热停顿：l 发电机定子温度10且(发电机定子温度-机舱部环境温度)5。l 并网连接。风速风向传感器加热当满足下面条件的时候，风速风向传感器加热启动：l 机舱外温度 测风传感器加热停顿户外温度。液压油泵电机当满足下面条件的时候，液压油泵电机启动：l 液压站系统主压力 液压泵停顿压力。l 出现影响

45、液压油泵打压的故障。主轴润滑油泵启动条件：l 按照设定时间间隔运行。5.5 低电压穿越满足下面条件时进入低电压穿越控制：l 低电压穿越使能开启。l 变频器输出的低电压穿越信号为0。 满足下面条件之一时退出低电压穿越控制：l 低电压穿越超时。l 触发故障停机。l 低电压穿越控制执行完成。 低电压穿越控制策略：l 根据转速和变频器反响扭矩将跌落工况分为大风高功率情况下跌落和小风低功率情况下跌落。l 跌落期间计算扭矩上限和下限恢复起点。l 电压跌落期间，如果是大风跌落，以最小6/s强制收桨0.3s，然后转到PI控制；如果是小风跌落，采用PI控制变桨。l 电压跌落期间，暂时屏蔽相关电网故障，在功率开场恢复后一段时间后取消对相关故障的屏蔽。l 功率恢复时将扭矩上限SetTorque_1和扭矩下限SetTorque_2线性恢复到扭矩设定值。如果是大风跌落，采用PI控制扭矩；如果是小风跌落，扭矩采用先开环控制，当到达切入PI控制条件后转为PI控制。l 在低电压穿越超时、功率恢复超过10s或者触发故障时，退出低电压穿越控制。. z.-0-6