海裝風(fēng)電MWPPT課件

1、1 概述概述H93CH-2.0MW型風(fēng)電機(jī)組是變槳變速功率調(diào)節(jié)、三葉片、上風(fēng)向、水平軸、雙饋式并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，按照GL、IEC TC2A+風(fēng)況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，整個機(jī)組的噪聲特性符IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，整機(jī)見下圖。第1頁/共37頁第2頁/共37頁 11 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)風(fēng)輪直徑93.6m掃掠面積6877m2風(fēng)輪布置形式上風(fēng)向葉片數(shù)量3旋轉(zhuǎn)方向順時針（cw），面向風(fēng)輪額定功率2068kW無功功率調(diào)節(jié) 0.9（感性）10.9（容性）輸出電壓690 V10%電網(wǎng)頻率50 Hz1%切入風(fēng)速3m/s切出風(fēng)速25m/s（600s平均風(fēng)速）第3頁/共37頁額定風(fēng)速 9.7m/s轉(zhuǎn)速范圍8

2、.716.8rpm額定轉(zhuǎn)速15 rpm安全風(fēng)速70m/s（50年一遇，3秒平均風(fēng)速）功率調(diào)節(jié)方式電氣變槳葉片變槳范圍091風(fēng)輪仰角5風(fēng)輪錐角3.5設(shè)計(jì)使用壽命20年防雷保護(hù)等級IEC 61400-24 級注*：空氣密度為1.169kg/m3下的值。第4頁/共37頁12風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)布局風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)布局第5頁/共37頁2 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)H93CH-2.0MW風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)是全自動化運(yùn)行設(shè)備、實(shí)時監(jiān)測、控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，只有設(shè)備維護(hù)時才需要手動操作。控制系統(tǒng)內(nèi)置單機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、控制風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)還具有運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄功能，可以查看運(yùn)行日志?？刂葡到y(tǒng)主要由PLC及I/0

3、模塊、供電設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器件等構(gòu)成，這些控制設(shè)備、執(zhí)行器件安裝于塔基、機(jī)艙控制柜以及變槳控制柜。第6頁/共37頁2.1 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成第7頁/共37頁塔基控制柜塔基控制柜包含輔助電源、PLC及I/O模塊、電網(wǎng)測量、安全鏈、以太網(wǎng)交換機(jī)、控制柜散熱控制及加熱控制、雷電保護(hù)等。 第8頁/共37頁2.3 塔基控制柜塔基控制柜塔基控制柜的控制柜門上設(shè)置有緊急停機(jī)開關(guān)、啟動按鈕、停機(jī)按鈕、復(fù)位按鈕、維護(hù)鑰匙開關(guān)、故障指示燈、待機(jī)指示燈、運(yùn)行指示燈、維護(hù)狀態(tài)指示燈、安全鏈指示燈、緊急停機(jī)開關(guān)動作指示燈、電網(wǎng)連接指示燈、輔助電源開關(guān)。所有這些操作、顯示器件可以完成對控制系統(tǒng)的啟動、停機(jī)和復(fù)位、

4、緊急停機(jī)、維護(hù)狀態(tài)切換等操作，并指示其工作狀態(tài)。第9頁/共37頁緊急停機(jī)開關(guān)：按下時斷開安全鏈，機(jī)組緊急停機(jī)；拉出時接通安全鏈。啟動按鈕：啟動風(fēng)電機(jī)組。停機(jī)按鈕：停止風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行。復(fù)位按鈕：復(fù)位風(fēng)電機(jī)組。維護(hù)鑰匙開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“0”位置），置控制系統(tǒng)為正常運(yùn)行狀態(tài)；順時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“1”位置），置控制系統(tǒng)為維護(hù)狀態(tài)，此時可以使用機(jī)艙控制柜門上左變槳、右變槳、左偏航、右偏航及機(jī)艙遠(yuǎn)程操作控制盒上的制動盤制動控制風(fēng)電機(jī)組。待機(jī)指示燈（綠色）：指示燈長亮表明風(fēng)電機(jī)組處于準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)，可以啟動；指示燈閃爍：表明控制系統(tǒng)自動啟動模塊已經(jīng)激活，經(jīng)過一段時間后設(shè)備會自動啟動，或者表示故障信號已被復(fù)位

5、。第10頁/共37頁運(yùn)行指示燈（綠色）：指示燈亮 ，表明風(fēng)電機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)。故障指示燈（紅色）：表明風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障。維護(hù)狀態(tài)指示燈（藍(lán)色）：表明風(fēng)電機(jī)組處于維護(hù)狀態(tài)下，塔基控制柜或機(jī)艙控制柜門上的維護(hù)鑰匙開關(guān)處于“0”位置。安全鏈指示燈（紅色）：表明安全鏈斷開。緊急停機(jī)開關(guān)動作指示燈（紅色）：表明緊急停機(jī)開關(guān)斷開。電網(wǎng)連接指示燈（綠色）：表明風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)連接。輔助電源開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動到“OFF”位置，則關(guān)閉塔基、機(jī)艙和輪轂的所有輔助電源；順時針轉(zhuǎn)動到 “ON”位置，則接通塔基、機(jī)艙和輪轂的所有輔助電源第11頁/共37頁機(jī)艙控制柜：機(jī)艙控制柜包含齒輪箱監(jiān)測與控制、發(fā)電機(jī)監(jiān)測與控制、制動

6、器監(jiān)測與控制、偏航監(jiān)測與控制、風(fēng)速風(fēng)向/環(huán)境監(jiān)測、潤滑油/冷卻水監(jiān)測與控制、潤滑油離線過濾裝置監(jiān)測與控制、機(jī)艙溫度監(jiān)測與控制、安全鏈路、I/O模塊、維護(hù)控制、控制柜散熱和加熱控制、雷電保護(hù)等 第12頁/共37頁2.3 機(jī)艙控制柜機(jī)艙控制柜機(jī)艙控制柜的控制柜門上設(shè)置有緊急停機(jī)開關(guān)、啟動按鈕、停機(jī)按鈕、復(fù)位按鈕、維護(hù)鑰匙開關(guān)、左變槳、右變槳、左偏航、右偏航、故障指示燈、待機(jī)指示燈、運(yùn)行指示燈、維護(hù)狀態(tài)指示燈、安全鏈指示燈、緊急停機(jī)開關(guān)動作指示燈、電源開關(guān)。這些操作、顯示器件可以完成對控制系統(tǒng)的啟動、停機(jī)和復(fù)位、緊急停機(jī)、維護(hù)狀態(tài)切換、維護(hù)狀態(tài)下的左右變槳、維護(hù)狀態(tài)下的左右偏航等操作，并指示系統(tǒng)故障

7、。第13頁/共37頁機(jī)艙控制柜的控制柜門上設(shè)置有緊急停機(jī)開關(guān)、啟動按鈕、停機(jī)按鈕、復(fù)位按鈕、維護(hù)鑰匙開關(guān)、左變槳、右變槳、左偏航、右偏航、故障指示燈、待機(jī)指示燈、運(yùn)行指示燈、維護(hù)狀態(tài)指示燈、安全鏈指示燈、緊急停機(jī)開關(guān)動作指示燈、電源開關(guān)。這些操作、顯示器件可以完成對控制系統(tǒng)的啟動、停機(jī)和復(fù)位、緊急停機(jī)、維護(hù)狀態(tài)切換、維護(hù)狀態(tài)下的左右變槳、維護(hù)狀態(tài)下的左右偏航等操作，并指示系統(tǒng)故障。第14頁/共37頁緊急停機(jī)開關(guān)：按下時斷開安全鏈，機(jī)組緊急停機(jī)；拉出時接通安全鏈。啟動按鈕：啟動風(fēng)電機(jī)組。停機(jī)按鈕：停止風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行。復(fù)位按鈕：復(fù)位風(fēng)電機(jī)組。維護(hù)鑰匙開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“0”位置），置控制系統(tǒng)為正

8、常運(yùn)行狀態(tài)；順時針轉(zhuǎn)動鑰匙（“1”位置），置控制系統(tǒng)為維護(hù)狀態(tài)，此時可以使用機(jī)艙控制柜門上左變槳、右變槳、左偏航、右偏航及機(jī)艙遙控手柄上的制動盤制動控制風(fēng)電機(jī)組。左變槳：在維護(hù)狀態(tài)下，完成變槳角度由89向40移動。右變槳：在維護(hù)狀態(tài)下，完成變槳角度由40向89移動。左偏航：在維護(hù)狀態(tài)下，完成風(fēng)電機(jī)組左偏航。右偏航：在維護(hù)狀態(tài)下，完成風(fēng)電機(jī)組右偏航。第15頁/共37頁待機(jī)指示燈（綠色）：指示燈長亮表明風(fēng)電機(jī)組處于準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)，可以啟動；指示燈閃爍表明控制系統(tǒng)自動啟動模塊已經(jīng)激活，經(jīng)過一段時間后設(shè)備會自動啟動，或者表示故障信號已被復(fù)位。運(yùn)行指示燈（綠色）：指示燈亮 ，表明風(fēng)電機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

9、故障指示燈（紅色）：表明風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障。維護(hù)狀態(tài)指示燈（藍(lán)色）：表明風(fēng)電機(jī)組處于維護(hù)狀態(tài)下，塔基控制柜或機(jī)艙控制柜門上的維護(hù)鑰匙開關(guān)處于“0”位置。安全鏈指示燈（紅色）：表明安全鏈斷開。緊急停機(jī)開關(guān)動作指示燈（紅色）：表明緊急停機(jī)開關(guān)斷開。指示燈閃爍：表示控制系統(tǒng)工作正常。電源開關(guān)：逆時針轉(zhuǎn)動到“OFF”位置，則關(guān)閉塔基至機(jī)艙和輪轂的所有輔助電源；順時針轉(zhuǎn)動到 “ON”位置，則接通塔基至機(jī)艙和輪轂的所有輔助電源。第16頁/共37頁機(jī)艙控制柜手柄：緊急停機(jī)開關(guān)：按下時斷開安全鏈，機(jī)組緊急停機(jī)；拉出時接通安全鏈。啟動按鈕：啟動風(fēng)電機(jī)組。停機(jī)按鈕：停止風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行。制動：按“制動”，則剎車制動。第

10、17頁/共37頁安全鏈?zhǔn)仟?dú)立于控制系統(tǒng)的安全控制，若安全鏈任一接點(diǎn)中斷，將由安全系統(tǒng)執(zhí)行緊急停機(jī)，將觸發(fā)以下事件： 變槳電機(jī)和蓄電池組接通,葉片以7/s的速度順槳，直到觸發(fā)91行程開關(guān)； 制動器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速5rpm時投入,以最大力矩制動 風(fēng)電機(jī)組在零功率脫網(wǎng) 禁止偏航 安全鏈被觸發(fā),在故障排除后,只能通過塔基或機(jī)艙控制柜上的“復(fù)位”，按鈕手動復(fù)位,風(fēng)電機(jī)組才允許重新運(yùn)行。第18頁/共37頁2.6 控制系統(tǒng)運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)時采集風(fēng)電機(jī)組各分系統(tǒng)參數(shù)及環(huán)境參數(shù)，以及各控制系統(tǒng)按鈕信號，根據(jù)控制系統(tǒng)策略對風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時控制。另外，還可以根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的控制命令進(jìn)行控制。控制系統(tǒng)靠傳感器數(shù)

11、據(jù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時、連續(xù)的監(jiān)控，一旦參數(shù)不在預(yù)先設(shè)定的范圍，將按照故障等級控制風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的故障報告、正常停機(jī)、快速停機(jī)或緊急停機(jī)，并將記錄下故障時的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)?？刂栖浖罁?jù)風(fēng)機(jī)控制要求，控制程序由主控制流程和各個監(jiān)控子模塊組成，所有的模塊根據(jù)重要性和實(shí)時性要求，分別作1s任務(wù)、500ms任務(wù)、20ms任務(wù)執(zhí)行。另外，控制系統(tǒng)設(shè)置有獨(dú)立的安全系統(tǒng)，由超速安全鏈信號、振動開關(guān)、扭纜開關(guān)、控制器安全鏈接點(diǎn)、輪轂安全接點(diǎn)、緊急停機(jī)開關(guān)等串聯(lián)成。若安全鏈路由于前述任一接點(diǎn)中斷而斷開，將由安全系統(tǒng)執(zhí)行緊急停機(jī)。第19頁/共37頁工作模式工作模式第20頁/共37頁初始化：PLC上電自檢后執(zhí)行初始化程序，讀取初始化

12、數(shù)據(jù)，并設(shè)置初始化控制參數(shù)。初始化時間約20S，如果初始化正常，則20S后進(jìn)入待機(jī)模式。待機(jī)模式： 如果將維護(hù)鑰匙開關(guān)切換到“維護(hù)”狀態(tài)，則控制系統(tǒng)進(jìn)入維護(hù)模式。 如果有導(dǎo)致停機(jī)的故障、或者按下停機(jī)按鈕、或者遠(yuǎn)程停機(jī)命令將進(jìn)入停機(jī)模式。 如果沒有故障，則進(jìn)入自檢。如果變槳測試狀態(tài)正常、沒有故障、無須解纜、齒輪箱油溫正常，則允許進(jìn)入啟動模式。如果滿足自動啟動條件或者手動啟動，則進(jìn)入啟動模式。啟動模式： 如果有導(dǎo)致停機(jī)的故障、或者按下停機(jī)按鈕、或者遠(yuǎn)程停機(jī)命令、或者切換到維護(hù)、或者風(fēng)力不夠、或者需要解纜，則進(jìn)入停機(jī)模式。第21頁/共37頁如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于設(shè)定轉(zhuǎn)速、風(fēng)向偏移小于設(shè)定值，而且沒有風(fēng)暴，

13、則進(jìn)入加速運(yùn)行模式。加速運(yùn)行模式：此時葉片角根據(jù)發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、葉片類型得出，目的是減小角度使發(fā)電機(jī)（或轉(zhuǎn)子）加速。如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電轉(zhuǎn)速，則進(jìn)入發(fā)電運(yùn)行模式。發(fā)電運(yùn)行模式，此時： 根據(jù)轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和葉片角，輸出電功率。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在8.716.8rpm。 如果機(jī)艙于風(fēng)向偏差大于規(guī)定值，或者出現(xiàn)風(fēng)暴，或者出現(xiàn)導(dǎo)致停機(jī)的故障、按下停機(jī)按鈕、遠(yuǎn)程停機(jī)命令、切換到維護(hù)模式等，則進(jìn)入停機(jī)模式。 第22頁/共37頁停機(jī)模式：風(fēng)電機(jī)組發(fā)生導(dǎo)致停機(jī)的故障、或者按下停機(jī)按鈕、或者遠(yuǎn)程停機(jī)命令、或者運(yùn)行過程中切換到維護(hù)狀態(tài)等，控制系統(tǒng)將進(jìn)入停機(jī)模式。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于2rpm，則進(jìn)入待

14、機(jī)模式。維護(hù)模式：將維護(hù)鑰匙開關(guān)切換到“維護(hù)”狀態(tài)，則控制系統(tǒng)進(jìn)入維護(hù)模式。依據(jù)維護(hù)控制命令可以分別進(jìn)行變槳、偏航、控制器等維護(hù)測試。第23頁/共37頁運(yùn)行監(jiān)控運(yùn)行監(jiān)控控制系統(tǒng)將檢測風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的所有參數(shù)，控制機(jī)組正常運(yùn)行。如果某個重要參數(shù)的測量值在預(yù)定范圍之外，將控制機(jī)組停機(jī)。視故障的嚴(yán)重性程度，機(jī)器執(zhí)行一般停機(jī)、快速停機(jī)、緊急停機(jī)，或者只發(fā)出故障報告而不停機(jī)。機(jī)組出現(xiàn)故障時，將記錄故障信息和故障時的運(yùn)行參數(shù)報告。第24頁/共37頁轉(zhuǎn)速監(jiān)控轉(zhuǎn)速監(jiān)控控制系統(tǒng)將檢測主軸轉(zhuǎn)速（2個模擬量）、編碼器主軸轉(zhuǎn)速信號、發(fā)電機(jī)（由變頻器采集）轉(zhuǎn)速信號。經(jīng)過控制系統(tǒng)處理，將得到以下信號：計(jì)算用于控制的轉(zhuǎn)速信號

15、；轉(zhuǎn)速校驗(yàn)：如果轉(zhuǎn)速差超過rpm，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過rpm，則發(fā)出轉(zhuǎn)速比較故障，執(zhí)行正常停機(jī)；臨界轉(zhuǎn)速檢測：如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過rpm，則發(fā)出超臨界轉(zhuǎn)速故障，執(zhí)行快速停機(jī)；緊急停機(jī)轉(zhuǎn)速檢測：如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過rpm，則發(fā)出超緊急轉(zhuǎn)速故障，執(zhí)行緊急停機(jī)，禁止自動啟動。第25頁/共37頁溫度監(jiān)控溫度監(jiān)控控制系統(tǒng)將監(jiān)測齒輪箱系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、變頻器、控制柜、主軸承、環(huán)境、變槳系統(tǒng)等溫度，控制軟件將依據(jù)所測溫度值進(jìn)行控制。極限溫度控制：如果所監(jiān)測到的溫度超過所允許的極限值，則進(jìn)入故障停機(jī)。降容運(yùn)行：當(dāng)某些與發(fā)電運(yùn)行有關(guān)的溫度上升到一定程度，控制系統(tǒng)將控制機(jī)組降容運(yùn)行。報警控制：當(dāng)某些溫度值超過報警點(diǎn)時，將發(fā)出報

16、警信號。其他控制：根據(jù)溫度控制齒輪箱潤滑油加熱、油冷風(fēng)扇啟動、發(fā)電機(jī)冷卻水加熱、水冷風(fēng)扇啟動、控制柜散熱、控制柜加熱、等等。第26頁/共37頁電網(wǎng)監(jiān)控電網(wǎng)監(jiān)控控制系統(tǒng)將監(jiān)測電網(wǎng)電壓、電流、頻率等參數(shù)，計(jì)算有功功率及無功功率，并依據(jù)所測參數(shù)值對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行控制。電網(wǎng)參數(shù)極限控制：如果所檢測的電網(wǎng)參數(shù)超過運(yùn)行極限值，則導(dǎo)致故障停機(jī)。第27頁/共37頁風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)控風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)控控制系統(tǒng)通過對風(fēng)速、風(fēng)向的監(jiān)測，控制機(jī)組運(yùn)行。風(fēng)暴停機(jī)：除“維修”模式外，機(jī)組在其他運(yùn)行模式下都有可能碰到需要風(fēng)暴停機(jī)的情況，此時系統(tǒng)執(zhí)行正常停機(jī)。小風(fēng)停機(jī)：轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值，則小風(fēng)停機(jī)。偏航控制：當(dāng)機(jī)艙與風(fēng)向偏差大于設(shè)定值時，啟

17、動偏航。風(fēng)速校驗(yàn)：取2個傳感器信號互相校驗(yàn)，發(fā)出傳感器故障信號，并取合適的風(fēng)速值用于控制。風(fēng)向校驗(yàn)：取2個傳感器信號互相校驗(yàn)，發(fā)出傳感器故障信號，并取合適的風(fēng)速值用于控制。第28頁/共37頁振動加速度監(jiān)控振動加速度監(jiān)控機(jī)艙控制柜內(nèi)的振動加速度檢測模塊檢測機(jī)艙振動加速度，當(dāng)加速度大于設(shè)定值時，執(zhí)行正常停機(jī)。另外，當(dāng)機(jī)艙振動開關(guān)動作后，將觸發(fā)安全鏈，執(zhí)行緊 急停機(jī)。 加速度傳感器 振動開關(guān)第29頁/共37頁機(jī)艙位置監(jiān)控機(jī)艙位置監(jiān)控依據(jù)風(fēng)速大小、運(yùn)行模式、機(jī)艙位置等控制風(fēng)機(jī)小風(fēng)解纜或停機(jī)解纜或禁止自動啟動或緊急停機(jī)。 風(fēng)向儀 風(fēng)速儀第30頁/共37頁偏航、主軸制動系統(tǒng)監(jiān)控偏航、主軸制動系統(tǒng)監(jiān)控控制系

18、統(tǒng)將檢測液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)信號、主軸剎車狀態(tài)信號，并根據(jù)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀況對制動系統(tǒng)進(jìn)行控制。第31頁/共37頁齒輪箱系統(tǒng)控制齒輪箱系統(tǒng)控制控制系統(tǒng)將監(jiān)測齒輪箱及其潤滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)信號，并根據(jù)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀況對其進(jìn)行控制。第32頁/共37頁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)電機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控控制系統(tǒng)將監(jiān)測發(fā)電機(jī)及其冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)信號，并根據(jù)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀況對其進(jìn)行控制。第33頁/共37頁偏航系統(tǒng)監(jiān)控偏航系統(tǒng)監(jiān)控控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀況對其進(jìn)行控制。下圖為偏航驅(qū)動，偏航位置編碼器及偏航位置開關(guān) 。第34頁/共37頁風(fēng)電機(jī)組啟動運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組啟動運(yùn)行 當(dāng)所有安裝/接線完成并檢查正確后,可以啟動風(fēng)電機(jī) 組運(yùn)行. 拉出塔基控制柜、機(jī)艙控制柜的緊急停機(jī)開關(guān)； 檢查所有控制柜的開關(guān)處于閉和狀態(tài)； 接通外部3690V主電源； 控制系統(tǒng)進(jìn)入初始化階段，大約20S后完成初始化； 如果風(fēng)電機(jī)組沒有故障，則進(jìn)入待