風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

1、“風(fēng)機(jī)控制基礎(chǔ)培訓(xùn)”,第一部分 大型風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)介紹,設(shè)計(jì)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(fēng)電場(chǎng)管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,高安全性高可靠性最大電能輸出（葉片和最大風(fēng)能捕獲）降低動(dòng)載荷 (優(yōu)化設(shè)計(jì)）易于擴(kuò)展 （不同需要之間的靈活選擇）便于維護(hù) （遠(yuǎn)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(jì)；變距系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)；變流系統(tǒng)設(shè)計(jì)；通訊鏈路設(shè)計(jì)

2、（本機(jī)和風(fēng)場(chǎng)）；防雷及布線設(shè)計(jì)；安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)（安全鏈及故障處理）；外圍傳感設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的組成：塔底控制柜機(jī)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(cè)量 執(zhí)行部件控制變壓器 數(shù)字電源人機(jī)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(fēng)場(chǎng)通訊 變壓器塔底數(shù)據(jù)采集 人機(jī)界面當(dāng)機(jī)艙柜與塔底柜執(zhí)

4、行相同功能時(shí)，機(jī)艙柜優(yōu)先級(jí)高于塔底柜,機(jī)艙柜,變距系統(tǒng),輔助電源：控制電源，動(dòng)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(diǎn)：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(chǎng)總線,變流器接口,輔助電源： 控制電源，UPS，風(fēng)扇加熱器電源安全鏈及其它硬件連接急停輸入： 干節(jié)點(diǎn)并網(wǎng)柜與變流器：電網(wǎng)測(cè)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(chǎng)總線進(jìn)行通訊,滑環(huán)和傳感器,滑環(huán)信號(hào)列表：變距系統(tǒng)電源、通訊、控制信號(hào)、輪轂內(nèi)照明、軸承潤(rùn)滑等耐壓、電流沖擊電氣性能等防護(hù)等級(jí)：IP54環(huán)境要求：是否需要加熱設(shè)計(jì)壽命：7000萬轉(zhuǎn)維護(hù)安裝：接線、查線、觀察、更換刷絲傳感器：風(fēng)速、風(fēng)向、加速度、偏航、電能質(zhì)量,安全保護(hù)系統(tǒng),安全鏈保護(hù)：獨(dú)立于控制系統(tǒng)之外的由硬件實(shí)現(xiàn)的安全保護(hù)系統(tǒng)一級(jí)安全鏈：緊急停機(jī)、切斷輔助電源二級(jí)安

6、全鏈：緊急停機(jī)軟件故障處理：故障動(dòng)作：降功率運(yùn)行、自由轉(zhuǎn)動(dòng)、剎車故障級(jí)別：自復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、本地復(fù)位關(guān)鍵點(diǎn)：保護(hù)點(diǎn)的設(shè)定：過載、過速、振動(dòng)、扭纜等保護(hù)措施關(guān)鍵部件性能安全系統(tǒng)對(duì)剎車系統(tǒng)的控制及影響鎖定裝置：風(fēng)輪、偏航緊急停機(jī)按鈕備用電源,主控制器要求,處理能力：主頻400M實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)開放性、可擴(kuò)展能力：支持分布式遠(yuǎn)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(chǔ)能力：日志（訪問、故障、事件）、臨時(shí)數(shù)據(jù)高可靠性及惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力,狀態(tài)控制：?jiǎn)?dòng)、停機(jī)、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(yùn)行、暫停、停機(jī)、緊急停機(jī)每種狀態(tài)是一個(gè)活動(dòng)層次，運(yùn)行狀態(tài)層級(jí)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(yùn)行狀態(tài)： 機(jī)械閘松開，允許機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組自動(dòng)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(fēng)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(dòng)狀態(tài)，操作面板顯示“運(yùn)行”狀態(tài)(2) 暫停狀態(tài)：機(jī)械閘松開，液壓系統(tǒng)保持工作壓力，機(jī)組自動(dòng)偏航調(diào)向，葉片槳距角調(diào)到接近全翼展?fàn)顟B(tài)，葉輪空轉(zhuǎn)或停止，冷卻系統(tǒng)自動(dòng)狀態(tài)，操作面板顯示“暫?！睜顟B(tài)，這個(gè)狀態(tài)在調(diào)試時(shí)很有用，主要用來調(diào)試時(shí)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的功能是否正常(3)停機(jī)狀態(tài)：機(jī)械閘松開，葉片處于全翼展?fàn)顟B(tài)，液壓系統(tǒng)保持工作壓力，機(jī)組自動(dòng)偏航

9、調(diào)向停止，冷卻系統(tǒng)非自動(dòng)狀態(tài)，操作面板顯示“停機(jī)”狀態(tài)(4)緊急停機(jī)狀態(tài)：機(jī)械閘抱閘，緊急電路（安全鏈）開啟，控制器所有輸出信號(hào)無效，控制器所有輸出信號(hào)無效，控制器仍在運(yùn)行和測(cè)量所有輸入信號(hào)，操作面板顯示“緊急停機(jī)”狀態(tài),狀態(tài)控制,可將狀態(tài)劃分的更為詳細(xì)，并分配代碼，對(duì)每一個(gè)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(dòng)作狀態(tài)

10、改變條件及操作權(quán)限 靈活的IO點(diǎn)定義方便的通訊接口：配置文件，無需編程機(jī)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(fēng)速以下：最大功率跟蹤，避免變距頻繁動(dòng)作，通過轉(zhuǎn)矩進(jìn)行最佳葉尖速比控制，達(dá)到最大功率輸出額定風(fēng)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(yùn)行,控制策略（二）,阻尼變距控制：避開諧振點(diǎn)（區(qū)）共振點(diǎn)跳躍：通過變距控制，跳過低轉(zhuǎn)速點(diǎn)（非工作區(qū)）易振點(diǎn)振動(dòng)預(yù)測(cè)

11、與干預(yù)：通過傳感器采集加速度信號(hào)，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)和防振動(dòng)處理。,塔筒前后載荷的變化,風(fēng)電場(chǎng)管理功能需求,SCADA系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控遠(yuǎn)程控制：?jiǎn)⑼?、?fù)位等運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：機(jī)組狀態(tài)、風(fēng)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(jì)：最大值、最小值、平均值的統(tǒng)計(jì)動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)時(shí)間統(tǒng)計(jì),風(fēng)電場(chǎng)管理功能需求（二）,風(fēng)電場(chǎng)的管理風(fēng)場(chǎng)機(jī)組管理風(fēng)場(chǎng)的集群操作：?jiǎn)?dòng)、停機(jī)

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(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：年報(bào)表、月報(bào)表、日?qǐng)?bào)表等，故障信息統(tǒng)計(jì)分析，風(fēng)場(chǎng)風(fēng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC-61400-25系列標(biāo)準(zhǔn)定義了風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制的通訊方式，即定義了風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)智能電子設(shè)備信息交換模型的服務(wù)。信息交換模型包括：所有能夠訪問信息的類的層次模型；對(duì)于這些類的信息交換服務(wù)；與每項(xiàng)信息交換服務(wù)相關(guān)的參數(shù)。但是，該系列標(biāo)準(zhǔn)只涉及風(fēng)電場(chǎng)構(gòu)成之間的通訊，比如風(fēng)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機(jī)控制器制造商之一，目前在全球的風(fēng)電市場(chǎng)上已超過二萬臺(tái)的配套數(shù)量（占全球市場(chǎng)份額的40%），在1.5MW—5MW機(jī)組上廣泛應(yīng)用，可以為全球風(fēng)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(fēng)電控制系統(tǒng)具有高可靠性、高兼容性的特點(diǎn)：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(tái)；3.      99.96%以上無故障運(yùn)行；4.      完全集成的Matlab/Simulink 系統(tǒng)環(huán)境可以節(jié)約編程時(shí)間；5.    

15、;  接入Ethernet靈活可靠的網(wǎng)絡(luò)化和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的可視化；6. 風(fēng)力應(yīng)用箱（M-WAB Wind Application Box),巴合曼的風(fēng)力解決方案,硬件和軟件方案,特點(diǎn),系統(tǒng)開放性：系統(tǒng)可以使用符合IEC61131標(biāo)準(zhǔn)的的PLC、C/C++或者JAVA進(jìn)行編程。對(duì)擴(kuò)展的控制任務(wù)可以使用MATLAB/Simulink建模，并可以在系統(tǒng)中在線測(cè)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(shí)時(shí)光纖總線（LWL-Bus)實(shí)現(xiàn)機(jī)艙和塔底之間的網(wǎng)絡(luò)通信。遠(yuǎn)程控制則通過SSL加密技術(shù)進(jìn)行訪問保護(hù)。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(yùn)行在有優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)環(huán)境中。均可隨意擴(kuò)展和組合標(biāo)準(zhǔn)化：硬件符合通行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（CE, IEC，GL，UL等）并且建立在標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(cè)模塊總線擴(kuò)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(diǎn)：非單一的程序文件，而是一個(gè)或多個(gè)軟件模塊，每個(gè)模塊都可以用不同的程序語(yǔ)言來編寫，模塊之間通過SVI(Standard Variable Interface)進(jìn)行模塊間的通訊。,現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng),總線系統(tǒng)概覽,各種總線擴(kuò)展模塊,例子,解決中心,可視化的遠(yuǎn)程M-WEB工具