用户中心

资讯 > 解决方案

ABB控制自动化产品在MW级风机电控系统中的应用

作者:张文朝 大连重工.起重集团电控装备厂2009.04.08阅读 6394

   随着我国能源发展战略的实施,国内风电设备市场逐年扩大。在国家发改委制定的《风力发电中长期发展规划》中明确指出,到2010年底,全国风电总装机规模达到400万kW;到2015年底,全国风电总装机规模达到1000万kW;到2020年底,全国风电总装机规模达到2000万kW。
  国家电力监管委员会2007年7月17日公布《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》,赋予国家电监会监管电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的权力。于2007年9月1日起施行。
  国家政策的支持、巨大的市场空间促使国内风电产业异常活跃。已有40多家企业明确表示将涉足风力发电设备制造。
  1. 概述
  ABB作为全球工控产品重要的供应商之一,可以为各行业提供种类齐全的控制自动化产品。与全球主要风机制造商多年的合作经验,使ABB可以提供风机功率回路和控制回路的全套产品,形成了ABB独有的、经过优化的专为风电行业设计的控制自动化产品。下面就ABB控制自动化产品在风力发电机组控制系统中的应用进行介绍。
  2. 用ABB AC31 90系列可编程控制器(PLC)构成高性能的控制器网络
  控制器是整个电控系统的核心,其主要任务是控制风机根据风能的变化调整输出,以及风机在运行过程中的各种数据检测、系统保护、通讯等功能。MW级风力发电机组控制系统的特点是:
  点数不多:
  整个控制系统的输入输出点数并不多,一般不多于300点。
  数据计算量大:
  MW级风机电控系统的双馈调速系统及电动变桨系统数学模型结构复杂、计算精度高;远程监控系统、故障检测及自复位功能的应用使控制器的数据计算量很大。由于同一时间不同优先级事件的存在,控制器必须按照事件的重要程度执行不同的扫描周期。
  这些特点要求控制器具备高速度、支持多优先级多任务程序结构、支持高级算法等功能。此外,为保证系统各控制器与变频设备之间通讯的可靠性及实时性,控制器还必须支持现场总线及远程监控使用的工业以太网通讯。ABB公司的紧凑型控制系统AC31
  90系列PLC可用于复杂控制功能的应用CONTROL ENGINEERING China版权所有,运算速度可达0.07
  ms/kB指令,支持IEC61131-3标准的编程,
  编程界面简洁友好,并且实现分布式扩展简单快捷CONTROL ENGINEERING China版权所有,有多达5个集成的通讯接口(Modbus、TCP/IP、Profibus、DeviceNet、CanOpen)用于开放的通讯方式,I/O扩展数量多达1040点开关量/232点模拟量。
 

AC1131编程界面


  图1 AC1131编程界面

用ABB AC3190系列的KT98和KT97可编程控制器(PLC)构成的MW级风机电控系统控制器拓扑结构图

点击看原图


  图2是用ABB AC3190系列的KT98和KT97可编程控制器(PLC)构成的MW级风机电控系统控制器拓扑结构图。图2 ABB AC310系列PLC组成的风机电控系统控制器网络


  使用2台KT98分别作为机舱控制器和变桨控制器,1台KT97作为主控制器。这3个控制器的主要功能为:
  机舱控制器:负责处理各传感器(含风速风向仪)、输入输出点的信号采集、双馈变频器给定计算、以及同双馈变频器、变桨控制器、主控制器之间的数据通讯。
  变桨控制器:处理变桨系统信号采集、负责进行变桨系统计算,生成变桨变频器给定,负责与变桨变频器及机舱控制器、主控制器之间的数据通讯。
  主控制器:负责同机舱控制器、变桨控制器之间进行以太网通讯;远程监控系统通讯、以及塔筒底部的信号采集。
  3个控制器之间采用以太网通讯,保证了通讯速率。控制器与变频器之间采用CAN总线通讯,速率可达1Mbyte/s。保证速率的前提下,通讯可靠性也得到了提高。这样构成的控制结构具有分工明确、实时性强、稳定可靠的特点。
  3. 用ABB AF系列接触器解决并网稳定性问题
  风力发电机所发出的电能通过接触器并入电网。由于风能的大小、方向变化的多样性及不确定性,造成风机负载波动频繁,加之风电场多建在电网相对较弱的边远地区,在这种情况下www.cechina.cn,极易出现风机误并网、误解列给电控系统及机械结构带来严重的损害。因此,必须选用可靠的并网接触器将所发电能并入电网。
  一般接触器通过线圈控制开合,这样当系统线路出现误动作时CONTROL ENGINEERING China版权所有,接触器也将出现误动作,风机被误并网。ABB的AF接触器(AF400 – AF2050)可以使用输入信号(如:来自PLC)控制接触器开闭,而线圈动作所需的能量由另外的电路供给(230VAC或24VDC)。要使接触器闭合必须同时满足:线圈通电和输入信号。
  普通接触器(如图3),在A1和A2之间加以要求的电压之后,触点即闭合控制工程网版权所有,抗误并网能力差。

普通接触器接线图


图3 普通接触器接线图


  ABB AF系列(AF400 – AF2050)接触器,只有在当A1与A2之间加以要求的电压,同时,PLC信号接通的情况下才能闭合。这样并网条件增加到2个,可提高抗误并网能力

版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2020    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688