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WPCS风电主控系统介绍

www.cechina.cn2010.06.18阅读 7472

        一、MW级风力发电机组控制特性
        随着风力发电技术的发展,机组容量逐步大型化,现代大型风力发电机组的控制技术是关键CONTROL ENGINEERING China版权所有,其具有以下几方面的特点:
        1、自然界的风力具有随机变化的特点,机组需实时捕获风力的大小、方向信息,调整机组的运行参数,尽可能使机组在最佳效率工作状态运行。
        2、大型风电机组的塔架、轴承、齿轮箱、叶片等关键部件的载荷受力情况复杂,主控系统需综合考虑机组的运行情况,尽量减缓各类载荷对机组长期运行的寿命影响。
        3、风电机组在运行过程中需监视电网、风况、机组运行的参数,对机组的并网、脱网进行精确控制,确保运行过程的安全性和可靠性。
        4、风电机组往往安装在风力资源丰富的沙漠、海岛等场合,需通过远程监控实现无人值守,对控制产品的可靠性提出非常高的要求。
        二、WPCS主控系统基本功能
        主控系统协调变桨系统变流器系统,实现机组的发电控制,是风机控制的核心,针对上述风力机的特性,主控系统设计需实现以下四方面的目标:
        1、根据风力资源、机组状况www.cechina.cn,控制机组生产满足电网需求的电力,尽可能减少对电网的冲击,保证电网的稳定运行。
        2、在发电过程中,需保证机组本身各传动系统的安全稳定运行,诊断相关故障信息,保证机组本身的安全运行。
        3、风机的载荷控制,尽量减缓载荷对机组寿命的影响。
        4、跟踪最大风力资源,尽可能使机组工作在最佳效率状态。
        MW级风电机组的控制特性复杂,控制系统需仔细设计,以求在上述目标之间平衡。
        2.1 机组自动启停控制
        主控根据风力参数、电网参数以及机组各系统相关的运行状况,自动在各过程之间切换,完成机组的发电控制,系统的各状态之间切换状态图如下:


        图1.1,机组运行状态切换简图

        当系统上电后,主控系统首先进入“开机”状态控制工程网版权所有,检测各参数正常后,系统进入“待机”状态控制工程网版权所有,如检测的状态不正常控制工程网版权所有,则根据级别进入其他各类停机状态;
        在“待机”状态控制工程网版权所有,系统开始执行机组的各单元的控制程序,如偏航系统、齿轮箱系统、变桨系统、变流器系统等等,同时检测机组自身参数、电网条件、风况条件,满足条件要求,切换至“启动升速”状态;在“待机”状态控制工程网版权所有,机组可通过操作盘上的按钮切换至“手动”状态控制工程网版权所有,完成偏航、变桨系统的手动控制。
        在“启动升速”状态控制工程网版权所有,系统会根据不同的风速条件选择启动方式控制工程网版权所有,控制变桨角度,让风轮开始旋转,开始最初的转速开环控制,当转速满足最低要求后,系统开始启动变流器执行“启励”、“并网”等控制任务,进入“发电运行”状态。
        2.2主控故障保护
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