新能源發(fā)電試驗報告BAB

1、目錄一、風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實驗平臺使用 硬件介紹 仿真器說明 主控制器操作說明二、實驗一 了解風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺 實驗?zāi)康?實驗原理及方法 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途及布局 實驗儀器及材料 實驗步驟 注意事項三、基于雙饋技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電站系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標虛擬儀器 實驗手冊部分內(nèi)容四、實驗二 雙饋異步發(fā)電機的運行 機械速度對發(fā)電機電壓的影響 實驗?zāi)康?內(nèi)容 步驟轉(zhuǎn)子頻率變化的影響 實驗?zāi)康?內(nèi)容步驟五、實驗小結(jié)風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實驗平臺使用1. 硬件介紹圖片 1 為仿真柜圖片 圖片 2 為主控柜圖片。圖片 1箭頭 1 所指處是 40 臺模擬風(fēng)機的安全鏈信號，燈亮表示安全鏈信號存在。

2、箭頭 2 所指處是 40 臺模擬風(fēng)機的葉輪速度信號指示燈， 當也葉輪超速是指示燈會滅， 反之則亮 箭頭 3 所指處是 40 臺模擬風(fēng)機的急停信號，當按下主控柜上面的急停按鈕時，對應(yīng)的急停信號 指示燈會亮。箭頭 4箭頭 5箭頭 6箭頭 4 所指處是 40 臺模運行狀態(tài)指示信號，當指示燈在閃爍時是在故障狀態(tài)。當指示燈不亮?xí)r 是在過渡狀態(tài)。當指示燈亮?xí)r是在發(fā)電狀態(tài)。箭頭 5 所指處是觸摸屏操作面板。箭頭 6 所指處是急停按鈕2. 仿真器說明主界面能顯示當前各臺風(fēng)機的風(fēng)速，風(fēng)向，葉輪速度，槳距角角度，以及風(fēng)機現(xiàn)在的制動等級。以及與控制系統(tǒng)連接的狀態(tài)，與主控連接狀態(tài)。1) 控制系統(tǒng)連接： 主控與仿真之間

3、的連接是否正常。2) ADS連接：主控與仿真之間的ads 通信是否正常。3) 取消循環(huán)顯示功能：輸入 true 時 機組是不循環(huán)顯示的。4) 循環(huán)顯示時間設(shè)定：設(shè)定多長時間循環(huán)一次。a) 在仿真器主界面 按下 參數(shù)設(shè)置 按鈕 進入?yún)?shù)設(shè)置畫面。b) 在仿真器主界面 按下 風(fēng)況信息 按鈕 進入風(fēng)況信息畫面。c) 在仿真器主界面 按下 機組環(huán)境信息 按鈕 進入機組安裝地環(huán)境信息畫面。d) 在仿真器主界面 按下 葉輪氣動信息 按鈕 進入葉輪氣動信息畫面。e) 在仿真器主界面 按下 變槳信息系統(tǒng) 按鈕 進入變槳信息系統(tǒng)畫面。f) 在仿真器主界面 按下 傳動鏈信息 按鈕 進入傳動鏈信息畫面。g) 在仿真

4、器主界面 按下 變頻發(fā)電信息 按鈕 進入變頻器及發(fā)電系統(tǒng)信息畫面h) 在仿真器主界面按下 偏航信息 按鈕進入偏航系統(tǒng)信息畫面i) 在仿真器主界面按下 溫度信息 按鈕進入溫度測試系統(tǒng)信息畫面j) 在仿真器主界面按下 制動測試 按鈕進入制動測試系統(tǒng)信息畫面k) 在仿真器主界面按下 I/O 信息 按鈕 進入 I/O系統(tǒng)信息畫面l) 在仿真器主界面按下 選著機組 按鈕進入切換機組畫面m) 循環(huán)顯示設(shè)置以及設(shè)置循環(huán)時間。 需要循環(huán)顯示時， 把取消循環(huán)顯示后面的方框 false然后在循環(huán)顯示中輸入的時間 循環(huán)顯示中輸入的時間。不需要循環(huán)顯示時，把取消循環(huán)顯示后面的方框true ，然后在3. 主控制器操作說

5、明主界面的顯示的信息 : 有效狀態(tài)碼顯示表， 電網(wǎng)及發(fā)電量數(shù)據(jù)狀態(tài)， 控制信息， 振動及溫度信息。 System_Scr 按鈕 可進入系統(tǒng)基本參數(shù)及信息畫面。 可進入?yún)?shù)系統(tǒng) _001 畫面。 可進入平均參數(shù)統(tǒng)計畫面。 可進入產(chǎn)量統(tǒng)計畫面。 可進入風(fēng)速功率曲線畫面。 可進入風(fēng)玫瑰統(tǒng)計曲線畫面。1)2)3)4)5)6)在主界面中在主界面按下 在主界面中按下 在主界面中按下 在主界面中按下 在主界面中按下 在主界面中按下參數(shù)系統(tǒng) 按鈕 平均數(shù)據(jù) 按鈕 電量統(tǒng)計系統(tǒng) 按鈕 風(fēng)速功率曲線 按鈕 風(fēng)玫瑰記錄 按鈕4（圖中箭頭所指處為 按鈕） 按鈕：如需查 看其它機組系統(tǒng)基本參 數(shù)及信息，則按下這個 按鈕

6、輸入你需要查看的 風(fēng)機號（）主界面操作風(fēng)機運行時發(fā)生故障 ，你可以按一下 RESET 按鈕。這樣可以復(fù)位掉風(fēng)機的故障狀態(tài)。1) 在風(fēng)機正在啟動時， 按一下 Fast Start 按鈕 ，風(fēng)機啟動時會跳過 safetest1 -safetest4, 直接進入 windows mode 。2) 當你需要停機的時候可以按一下 stop 按鈕。風(fēng)機就會停機。3) 當風(fēng)機需要服務(wù)的時候，你看按下 service 按鈕。4) 當你需要手動設(shè)置轉(zhuǎn)速和手動設(shè)置功率時，需要按下 SimCt 按鈕。三、 實驗一 了解風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺1. 實驗?zāi)康?對風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)進行剖析，通過對照使用說明書

7、與實物，了解本試驗平臺的主 體結(jié)構(gòu)及各細節(jié)， 鞏固、 擴大課堂所學(xué)知識， 并從中體會學(xué)習(xí)風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺 的實驗方法。要求：1、了解試驗平臺的用途，總體布局，以及試驗平臺的主要性能和技術(shù)指標；2、對照試驗平臺使用說明書，分析仿真器、控制器和SCADA工作原理；3、了解和分析試驗平臺主要部件的工作原理。2. 實驗原理及方法本實驗利用并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺中的仿真器、控制器和SCADA講解真實環(huán)境下風(fēng)電場并網(wǎng)的工作原理。主要方法是打開仿真器、控制器和SCADA，參照使用說明書，并配以實物進行觀察，通過聯(lián)合操作仿真器、控制器和SCADA，觀察試驗平臺的各個動作。3. 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系

8、統(tǒng)用途及布局1) 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)用途風(fēng)場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗平臺， 構(gòu)建了一個采用風(fēng)速、 溫度及海拔等參數(shù)為依據(jù)的虛擬風(fēng) 況環(huán)境模型， 以單臺風(fēng)力發(fā)電機組在風(fēng)場特定微觀位置為目標而建立的一個風(fēng)電場群， 用于測試 風(fēng)力發(fā)電機組工況運行狀態(tài)。 學(xué)生可通過本試驗臺了解風(fēng)場側(cè)風(fēng)力發(fā)電機主控以及中控側(cè) SCADA 的工作原理， 并可在試驗臺進行相關(guān)地風(fēng)力發(fā)電機工況的模擬實驗， 本試驗臺同時可供電氣專業(yè) 學(xué)生了解學(xué)習(xí)基于工業(yè)現(xiàn)場的電氣控制、數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)通訊等知識。2) 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu) 圖1是風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺原理結(jié)構(gòu)圖， 圖 2是風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺 現(xiàn)場布置

9、圖。 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)主要由仿真控制系統(tǒng)、 主控制系統(tǒng)和 SCADA系統(tǒng)組成。 仿 真控制系統(tǒng)包含風(fēng)模型系統(tǒng)軟件、力模型系統(tǒng)軟件、溫度和濕度及海拔系統(tǒng)模型軟件。通過 ADS 專用信道與主控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。 主控制系統(tǒng)包含機組的發(fā)電控制流程、 工藝保護流程、 數(shù) 據(jù)統(tǒng)計流程、 第三方通訊流程等。 通過網(wǎng)絡(luò)通訊板將主控制系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)的不同介質(zhì)的通訊進行連接。 SCADA系統(tǒng)可實時采集單機機組的各個運行數(shù)據(jù)點，并可接受單機機組的狀態(tài)列表、 統(tǒng)計列表、 風(fēng)速功率列表、 風(fēng)玫瑰圖等。 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)實驗平臺提供一個較真實的風(fēng) 力發(fā)電機組運行環(huán)境。 使實驗人員能夠通過此平臺快速的

10、掌握風(fēng)力發(fā)電機組運行的理論及實踐知 識。圖 1 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺原理結(jié)構(gòu)圖圖 2 風(fēng)電場模型并網(wǎng)控制系統(tǒng)試驗臺現(xiàn)場布置圖4. 實驗儀器及材料1、仿真器一臺2、控制器一臺。3、網(wǎng)絡(luò)通訊板一臺4、 SCADA一臺。5. 實驗步驟1、結(jié)合現(xiàn)場了解試驗臺的用途、布局、各種指示燈和按鈕的作用及操作方法。2、打開各個電氣柜，觀察各個柜體內(nèi)部的器件組成及其電氣連接，分析其基本原理。（ 1）打開仿真柜，觀察 PLC的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。（ 2）打開控制柜，觀察 PLC的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。 （3）觀察網(wǎng)絡(luò)通訊板的電氣連接，分析其數(shù)據(jù)采集原理。3、啟動操作臺的仿真工控機，并啟動仿

11、真控制程序，結(jié)合使用說明書，熟悉本應(yīng)用程序的 操作界面。4、啟動控制柜中的主控工控機，并啟動機組控制工藝程序，結(jié)合使用說明書，熟悉本應(yīng)用 程序的操作界面。5、啟動操作臺的 SCADA工控機及數(shù)據(jù)服務(wù)器，并啟動SCADA監(jiān)控軟件，結(jié)合使用說明書，熟悉本應(yīng)用程序的操作界面。6. 注意事項1、注意安全，遵守實驗室安全操作規(guī)程。2、打開各個柜體進行觀察和測量時必須在主電切斷情況下進行。3、未經(jīng)指導(dǎo)老師同意，不得擅自操作柜體上的按鈕及上位機程序。四、 基于雙饋技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電站系統(tǒng)1. 學(xué)習(xí)目標? 理解風(fēng)力發(fā)電站的設(shè)計與運行? 了解將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為軸動能所用到的物理原理? 了解風(fēng)力發(fā)電站的幾種不同設(shè)計構(gòu)思 學(xué)

12、習(xí)雙饋異步發(fā)電機的設(shè)計與運行? 研究不同風(fēng)強下發(fā)電機的運行以及對輸出電壓和頻率的控制? 在不同風(fēng)力條件下確定最佳運行點2. 虛擬儀器在使用本系統(tǒng)的過程中， 可以使用 Labsoft 提供的諸多虛擬儀器。 本課程自身不涉及這些儀 器，其詳細信息見幫助部分。3. 實驗手冊部分內(nèi)容 設(shè)備風(fēng)力發(fā)電站雙饋異步電機控制器1個三相多功能電機 ( 雙饋發(fā)電機 )1個風(fēng)電站三相隔離變壓器1個增量式位置編碼器 (1024 脈沖 )1個伺服電機測試臺 (1 kW)1個電機供電單元1個連接頭 (1 kW)2個連接保護罩 (1 kW)2個模擬/ 數(shù)字萬用表，功率和功率因數(shù)表1個三相表1個安全型導(dǎo)線 (4 mm)1個安全

13、型插座 (4 mm)20 個安全型插座 (19/4 mm) with tap5個五、 實驗二 雙饋異步發(fā)電機的運行8主要包括以下幾方面：? 運行原理? 不同轉(zhuǎn)速下電壓的產(chǎn)生? 發(fā)電機與電網(wǎng)的同步? 有功功率調(diào)整? 無功功率調(diào)整使用雙饋異步發(fā)電機的風(fēng)機原理框圖如下所示。發(fā)電機定子通過一個接觸器與電網(wǎng)相接。 發(fā)電機轉(zhuǎn)子由一個變流器得到反饋。 無論風(fēng)力條件如何 變化，如風(fēng)速率有浮動，發(fā)電機必須產(chǎn)生頻率與幅值不變的電壓， 從而向電網(wǎng)饋入電能。這是通 過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流來實現(xiàn)的。其運行原理如下圖所示。9101112機械速度對發(fā)電機電壓的影響1) 實驗?zāi)康? 理解發(fā)電機頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系2) 內(nèi)容? 測定轉(zhuǎn)速為

14、 1200 rpm 、1300 rpm 、1400 rpm 時，發(fā)電機的電壓頻率。按以下布局和連線圖組裝電路133) 步驟? 開啟實驗臺雙饋異步發(fā)電機控制單元。? 開啟控制單元的三相電源電壓，確認變壓器的斷路器處于合閘狀態(tài)。? 打開” DFIG CONTRO”L 儀器 （USB接口必須與 PC相連） 。? 在實驗臺上，選擇“ SPEED CONTRO”L模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1200 rpm點擊虛擬儀器上的ENABLE”按鈕在頻率為 0 Hz 的條件下將幅值設(shè)置為 40%。測定機械頻率 （ 單位為 Hz）和發(fā)電機的電壓頻率 在 1300 rpm 、1400 rpm 轉(zhuǎn)速下重復(fù)測量。機械速度為 12

15、00 rpm 時：機械頻率為 _7_Hz；電壓頻率為 _50_Hz機械速度為機械頻率為1300 rpm 時：_10_Hz；電壓頻率為50_Hz。機械速度為1400 rpm 時：機械頻率為_12_Hz；電壓頻率為_50_Hz 。轉(zhuǎn)子頻率變化的影響實驗?zāi)康? 理解發(fā)電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電流頻率和定子頻率的關(guān)系。內(nèi)容? 測定發(fā)電機轉(zhuǎn)速為 1200 rpm 時，為使其定子電壓頻率為 50 Hz，需要饋入轉(zhuǎn)子的電流頻 率。在 1300 rpm 、 1400 rpm 轉(zhuǎn)速下重復(fù)測量。14步驟按以下布局和連線圖組裝電路? 開啟實驗臺雙饋異步發(fā)電機控制單元。? 開啟控制單元的三相電源電壓，確認變壓器的斷路器處于合閘

16、狀態(tài)。? 打開” DFIG CONTRO”L 儀器 （USB接口必須與 PC相連 ）在實驗臺上，選擇“ SPEED CONTRO”L模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為 1200 rpm 點擊虛擬儀器上的“ ENABLE”按鈕 。? 在頻率為 0 Hz 的條件下將幅值設(shè)置為 40%。? 在虛擬儀器上緩慢提高頻率，直至定子頻率達 50 Hz? 在 1300 rpm 、1400 rpm 轉(zhuǎn)速下重復(fù)測量。機械速率為 1200 rpm 時，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為_11_ Hz從而使定子頻率為 50 Hz。機械速率為 1300 rpm 時，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為 _7_ Hz從而使定子頻率為 50 Hz 。機械速率為 1

17、400 rpm 時，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為 _3_ Hz從而使定子頻率為 50 Hz 。以下哪個結(jié)論正確？ 在不同機械速度下，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子頻率使定子頻率恒定。15轉(zhuǎn)子頻率變化對定子頻率的影響可忽略。 頻率最大變化量為 10%。 在恒定轉(zhuǎn)速下，改變轉(zhuǎn)子頻率可改變定子頻率。 定子頻率隨轉(zhuǎn)子頻率和機械速度的增加而改變。打開” DFIG CONTRO”L 儀器 （USB接口必須與 PC相連 ）1200 rpm在實驗臺上選擇“ SPEED CONTRO”L模式并將轉(zhuǎn)速設(shè)置為點擊虛擬儀器上的ENABLE”按鈕設(shè)置儀器幅值和頻率，使定子電壓為300 V 、頻率為 50 Hz16將顯示內(nèi)容設(shè)置為定子電壓和轉(zhuǎn)子電流。改變設(shè)置來獲得最佳圖表并將其拷貝 在以下指定處。在機械速率為 1200rmp 時，為使定子頻率達到 50Hz ，轉(zhuǎn)子電壓頻率必須設(shè)置為 10Hz。此時的電 流值為 1.15A ，電壓值為 162Hz。六實驗小結(jié)通過本次的學(xué)習(xí)對風(fēng)機發(fā)電機有利一定的了解，從學(xué)習(xí)中可知風(fēng)力發(fā)電是20 世紀 70年代開始研究風(fēng)電的自主研發(fā)能力嚴重不足， 風(fēng)電設(shè)備設(shè)計和制造水 平比較落后， 總體上還處于跟蹤和引進國外先進技術(shù)的階段