控制系統(tǒng)構(gòu)造及原理講義課件

項目十一控制系統(tǒng)構(gòu)造及原理山東職業(yè)學(xué)院機電裝備系新能源應(yīng)用技術(shù)教研室《風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》

主講教師：張為賓項目十一控制系統(tǒng)構(gòu)造及原理山東職業(yè)學(xué)院機電裝備系《風(fēng)力發(fā)電1控制系統(tǒng)2W2000型風(fēng)機控制系統(tǒng)主要內(nèi)容1控制系統(tǒng)2W2000型風(fēng)機控制系統(tǒng)主要內(nèi)容任務(wù)1控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1安全保護2安全鏈3信號測量4任務(wù)1控制系統(tǒng)1安全保護2安全鏈3信號測量4一、控制系統(tǒng)

1、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)采用微機控制，屬于離散型控制。是將風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速計、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，發(fā)電機的電壓、頻率、電流，電網(wǎng)的電壓、電流、頻率，發(fā)電機和增速齒輪箱等的溫升，機艙和塔架的振動，電纜過纏繞等傳感器的信號經(jīng)過模／數(shù)轉(zhuǎn)換輸送給微機，由微機根據(jù)設(shè)計程序發(fā)出各種控制指令。一、控制系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)一、控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)2、主控制器1）主控制器的構(gòu)成

風(fēng)力發(fā)電機組的主控制器是控制系統(tǒng)的核心。它一方面與各個功能塊相聯(lián)系，接收信息，并通過分析計算發(fā)出指令。另一方面與遠程控制單元通信，溝通信息及傳遞指令。主控制器一般分置于機艙控制柜和塔基控制柜中。

一、控制系統(tǒng)2、主控制器一、控制系統(tǒng)2）機艙控制柜

機艙控制柜的功能是：1)采集機艙內(nèi)振動開關(guān)、油位、壓差、磨損、發(fā)電機PTC及接觸器、中間繼電器和傳感器的反饋等開關(guān)量信號；采集并處理風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)速風(fēng)向、溫度、振動等脈沖、模擬量信號。2)通過接收變槳系統(tǒng)溫度反饋和順槳反饋，發(fā)送信號使變槳距系統(tǒng)緊急順槳和復(fù)位。通過變槳距系統(tǒng)RS-485通信，控制槳距角變化，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲和功率控制。一、控制系統(tǒng)2）機艙控制柜一、控制系統(tǒng)3）塔基控制柜

塔基控制柜的功能是：

1)控制器的處理模塊(CPU模塊)位于塔基控制柜，主要完成數(shù)據(jù)采集及I/O信號處理；邏輯功能判定；對外圍執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令；與機艙控制柜光纖通信，接收機艙信號，返回控制信號；與中央監(jiān)控系統(tǒng)通信，傳遞信息。2)對變流器、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，偏航系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，齒輪箱及機組關(guān)鍵設(shè)備的溫度及環(huán)境溫度等作監(jiān)控；變流器和變槳距系統(tǒng)的耦合控制，與變流器通信，實現(xiàn)機組變速恒頻運行、有功及無功調(diào)節(jié)、功率控制、高速軸緊急制動、偏航自動對風(fēng)、自動解纜、發(fā)電機和主軸自動潤滑、主要部件的除濕加熱和散熱器開停。3)對定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓、電流測量，除了用于監(jiān)控過電壓、低電壓、過電流、低電流、三相不平衡外，也用于統(tǒng)計發(fā)電量，以及并網(wǎng)前后的相序檢測。4）通過和機艙控制柜相連的信號線實現(xiàn)系統(tǒng)安全關(guān)機、緊急關(guān)機、安全鏈復(fù)位等功能。一、控制系統(tǒng)3）塔基控制柜一、控制系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)的功能

①在運行的風(fēng)速范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定；

②低風(fēng)速時，跟蹤最佳葉尖速比，獲取最大風(fēng)能；

③高風(fēng)速時，限制風(fēng)能的捕獲，保持輸出功率為額定值；

④減小陣風(fēng)引起的轉(zhuǎn)矩波動峰值，減小風(fēng)輪的機械應(yīng)力和輸出功率的波動，避免共振；

⑤減小功率傳動鏈的暫態(tài)響應(yīng)；

⑥控制器簡單，控制代價小，對一些輸入信號進行限幅；

⑦確保機組輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。一、控制系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)的功能一、控制系統(tǒng)

為了完成上述要求，控制系統(tǒng)必須根據(jù)風(fēng)速信號自動進入起動狀態(tài)、并網(wǎng)或從電網(wǎng)切出；根據(jù)功率及風(fēng)速大小自動進行轉(zhuǎn)速和功率控制；根據(jù)風(fēng)向信號自動對風(fēng)；根據(jù)功率因數(shù)自動投入(或切出)相應(yīng)的補償電容(對于設(shè)置補償電容的機組)。當(dāng)發(fā)電機脫網(wǎng)時，能確保機組安全關(guān)機；在機組運行過程中，能對電網(wǎng)、風(fēng)況和機組的運行狀況進行監(jiān)測和記錄，對出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護措施，并能夠根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，生成各種圖表，以反映風(fēng)力發(fā)電機組的各項性能指標(biāo)；對于在風(fēng)電場中運行的風(fēng)力發(fā)電機組還應(yīng)具備遠程通信的功能。一、控制系統(tǒng)為了完成上述要求，控制系統(tǒng)必須二、安全保護安全保護

風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)具有兩種基本功能：

一個是運行管理功能，

一個是安全保護功能。

風(fēng)力發(fā)電機組的安全保護系統(tǒng)包括

避雷系統(tǒng)運行安全保護系統(tǒng)微控制器抗干擾保護系統(tǒng)微控制器的自動檢測功能緊急故障安全鏈保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)二、安全保護安全保護二、安全保護1．大風(fēng)保護安全系統(tǒng)

多數(shù)機組取l0min平均25m/s為切出風(fēng)速，由于此時風(fēng)的能量很大，系統(tǒng)必須采取保護措施。

在關(guān)機前對失速型風(fēng)力發(fā)電機組，風(fēng)輪葉片自動降低風(fēng)能的捕獲，風(fēng)力發(fā)電機組的功率輸出仍然保持在額定功率左右。

對于變槳距風(fēng)力發(fā)電機組，必須調(diào)解葉片槳距角，實現(xiàn)功率輸出的調(diào)節(jié)，限制最大功率的輸出，保證發(fā)電機運行安全。

當(dāng)大風(fēng)關(guān)機時，機組必須按照安全程序關(guān)機。關(guān)機后，風(fēng)力發(fā)電機組一般采取偏航90。背風(fēng)。二、安全保護1．大風(fēng)保護安全系統(tǒng)二、安全保護2．電網(wǎng)失電保護

風(fēng)力發(fā)電機組離開電網(wǎng)的支持是無法工作的。

一旦失電，空氣動力制動和機械制動系統(tǒng)動作，相當(dāng)于執(zhí)行緊急關(guān)機程序。這時艙內(nèi)和塔架內(nèi)的照明可以維持15～20min。

對由于電網(wǎng)原因引起的停機，控制系統(tǒng)將在電網(wǎng)恢復(fù)正常供電l0min后，自動恢復(fù)正常運行。二、安全保護2．電網(wǎng)失電保護二、安全保護3．參數(shù)越限保護1)超速保護：①當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測到發(fā)電機或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的110％時，控制器將給出正常關(guān)機指令；②防止風(fēng)輪超速，采取硬件設(shè)置超速上限，此上限高于軟件設(shè)置的超速上限，一般在低速軸處設(shè)置葉輪轉(zhuǎn)速傳感器，一旦超出檢測上限，就引發(fā)安全保護系統(tǒng)動作。2)超電壓保護：超電壓保護是指對電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進行的保護，通常對控制系統(tǒng)交流電源進行隔離穩(wěn)壓保護，同時裝置加高壓瞬態(tài)吸收元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。3)超電流保護：控制系統(tǒng)所有的電器電路(除安全鏈外)都必須加過電流保護器，如熔絲、斷路器等。二、安全保護3．參數(shù)越限保護二、安全保護4．振動保護

機組一般設(shè)有三級振動頻率保護：振動開關(guān)、振動頻率上限l、振動頻率極限2，當(dāng)振動開關(guān)動作時，系統(tǒng)將分級進行處理。5．開機保護

采用機組開機正常順序控制，對于定槳距失速異步風(fēng)力發(fā)電機組采取軟切控制限制并網(wǎng)時對電網(wǎng)的電沖擊；對于同步風(fēng)力發(fā)電機，采取同步、同相、同壓并網(wǎng)控制，限制并網(wǎng)時的電流沖擊。6．關(guān)機保護

風(fēng)力發(fā)電機組在小風(fēng)、大風(fēng)及故障時需要安全關(guān)機，關(guān)機的順序應(yīng)先空氣動力制動，然后，軟切除脫網(wǎng)關(guān)機。軟脫網(wǎng)的順序控制與軟并網(wǎng)的控制基本一致。二、安全保護4．振動保護二、安全保護

2、微控制器抗干擾保護系統(tǒng)

微控制器抗干擾保護系統(tǒng)的作用是使微機控制系統(tǒng)或控制裝置既不因外界電磁干擾的影響而誤動作或喪失功能，也不向外界發(fā)送過大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作。微控制器抗干擾保護系統(tǒng)要遵循的原則是：①抑制噪聲源，直接消除干擾產(chǎn)生的原因；

②切斷電磁干擾的傳遞途徑，或提高傳遞途徑對電磁干擾的衰減作用，以消除噪聲源和受擾設(shè)備之間的噪聲耦合；

③加強受擾設(shè)備抵抗電磁干擾的能力，降低其噪聲靈感度。二、安全保護2、微控制器抗干擾保護系統(tǒng)二、安全保護抗干擾措施有：①進入微控制器所有輸入信號和輸出信號均采用光隔離器，實現(xiàn)微機控制系統(tǒng)內(nèi)部與外界完全的電氣隔離；

②控制系統(tǒng)數(shù)字地和模擬地完全分開；

③控制器各功能板所有電源均采用隔離電源；

④輸入輸出的信號線均采用帶護套的抗干擾屏蔽線；

⑤微控制器的系統(tǒng)電路板由帶有屏蔽作用的鐵盒封裝，以防外界的電磁干擾；

⑥采用有效的接地系統(tǒng)等。二、安全保護抗干擾措施有：二、安全保護

3、微控制器的自動檢測功能

微控制器應(yīng)能夠?qū)ο到y(tǒng)的故障進行自動檢測。利用自動檢測和修復(fù)方法可以使微控制器的故障自動消除，或者使系統(tǒng)操作者能更快地發(fā)現(xiàn)故障部件，迅速加以修復(fù)，以達到微控制器安全運行的目的。二、安全保護3、微控制器的自動檢測功能三、安全鏈安全鏈

安全鏈?zhǔn)仟毩⒂谟嬎銠C系統(tǒng)的最后一級保護措施。將可能對風(fēng)力發(fā)電機組造成致命傷害的故障節(jié)點串聯(lián)成一個回路，一旦其中有一個動作，便會引起緊急關(guān)機反應(yīng)。

一般將如下傳感器的信號串接在安全鏈中：緊急關(guān)機按鈕、控制器程序監(jiān)視器(看門狗)、液壓缸壓力繼電器、扭纜傳感器、振動傳感器、控制器DC24V電源失電等。

此外，如果控制計算機發(fā)生死機，風(fēng)輪過轉(zhuǎn)速或發(fā)電機過轉(zhuǎn)速，也起動安全鏈。緊急關(guān)機后，如果所有安全鏈相關(guān)的故障均已排除，只有手動復(fù)位后才能閉合安全鏈，重新啟動。三、安全鏈安全鏈三、安全鏈三、安全鏈四、信號測量信號測量1)速度信號：發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、偏航轉(zhuǎn)速和方向等。2)溫度信號：主軸承溫度、齒輪箱油溫、液壓油油溫、齒輪箱軸承溫度、發(fā)電機軸承溫度、發(fā)電機繞組溫度、環(huán)境溫度、電器柜內(nèi)溫度、制動器摩擦片溫度等。3)位置信號：槳距角、葉尖擾流器位置、風(fēng)輪偏角等。4)電氣特性：電網(wǎng)電流、電壓、功率因數(shù)、電功率、電網(wǎng)頻率、接地故障、逆變器運行信息等。5)液流特性：液壓或氣壓、液壓油位等。6)運動和力特性：振動加速度、軸轉(zhuǎn)矩、齒輪箱振動、葉根彎矩等。7)環(huán)境條件：風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等。四、信號測量信號測量任務(wù)2W2000型風(fēng)機控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)1執(zhí)行機構(gòu)2傳感器3控制系統(tǒng)4任務(wù)2偏航系統(tǒng)1執(zhí)行機構(gòu)2傳感器3控制系統(tǒng)4SEC-W2000型風(fēng)機SEC-W2000型風(fēng)機SEC-W2000型風(fēng)機是三葉片、變槳控制、上風(fēng)向風(fēng)機，額定功率為2MW。變槳系統(tǒng)作為風(fēng)機的低速軸剎車系統(tǒng)，每個葉片具有獨立的電變槳控制，各自備有蓄電池以保證失電安全。機械剎車是風(fēng)機的二級剎車系統(tǒng)，安裝在驅(qū)動鏈的高速軸側(cè)。當(dāng)?shù)退佥S剎車系統(tǒng)失效時，機械剎車能夠保證風(fēng)機運行在允許的范圍內(nèi)。變槳系統(tǒng)和機械剎車由風(fēng)機的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)共同控制，安全系統(tǒng)優(yōu)先于控制系統(tǒng)。SEC-W2000型風(fēng)機SEC-W2000型風(fēng)機2.1柜門面板操作2.1.1塔底控制柜塔底控制柜柜門面板由觸摸屏、指示燈、按鈕和開關(guān)組成：2.1柜門面板操作2.1.1塔底控制柜2.1柜門面板操作2.1柜門面板操作2.1柜門面板操作2.1.2機艙控制柜機艙控制柜柜門面板由嵌入式面板型PC、指示燈、按鈕和開關(guān)組成：2.1柜門面板操作2.1.2機艙控制柜2.1柜門面板操作2.1柜門面板操作2.2顯示屏操作2.2.1登錄及權(quán)限2.2顯示屏操作2.2.1登錄及權(quán)限2.2顯示屏操作2.2.2.實時數(shù)據(jù)監(jiān)控2.2顯示屏操作2.2.2.實時數(shù)據(jù)監(jiān)控2.2顯示屏操作2.2.2.1天氣瞬時風(fēng)速，m/s；暴風(fēng)警報；25s平均風(fēng)向，deg(°)；2.2.2.2槳葉&風(fēng)輪3個葉片的平均槳距，deg(°)；風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，rpm；2.2.2.3機艙振動X軸方向機艙振動，g；Y軸方向機艙振動，g；2.2.2.4環(huán)境溫度機艙環(huán)境溫度，℃；塔底環(huán)境溫度，℃；機艙外溫度，℃；機艙控制柜溫度，℃；塔底控制柜溫度；℃2.2.2.5齒輪箱齒輪箱低速軸風(fēng)輪側(cè)軸承溫度，℃；齒輪箱高速軸發(fā)電機側(cè)軸承溫度，℃；齒輪箱油溫，℃；齒輪箱冷卻水溫，℃；2.2.2.6發(fā)電機發(fā)電機定子溫度U，℃；發(fā)電機定子溫度V，℃；發(fā)電機定子溫度W，℃；發(fā)電機前軸承溫度，℃；發(fā)電機后軸承溫度，℃；發(fā)電機進風(fēng)口溫度，℃；發(fā)電機出風(fēng)口溫度，℃；2.2顯示屏操作2.2.2.1天氣2.2.2.5齒輪箱2.2顯示屏操作2.2.2.7電網(wǎng)有功功率，kW；A相電壓，V；B相電壓，V；C相電壓，V；電網(wǎng)頻率，Hz；2.2.2.8風(fēng)機控制風(fēng)機運行模式顯示，包括初始化模式、停機模式、待機模式、自檢測模式、空轉(zhuǎn)模式、啟動模式、切入模式、發(fā)電模式、共振模式、變槳潤滑。風(fēng)機自啟動倒計時，s；啟動按鈕，停機按鈕，復(fù)位按鈕；2.2.2.9偏航液壓系統(tǒng)主壓力，bar；偏航位置，deg(°)；解纜報警；左偏航按鈕，右偏航按鈕，停止偏航按鈕，自動偏航按鈕；2.2顯示屏操作2.2.2.7電網(wǎng)2.2顯示屏操作2.2.3.服務(wù)模式2.2顯示屏操作2.2.3.服務(wù)模式2.2顯示屏操作2.2.3.1手動變槳(權(quán)限:90)

風(fēng)輪解鎖后，打開風(fēng)輪制動，改變槳距角設(shè)定值(默認89°)，設(shè)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，將手動變槳使能置位，然后按START按鈕開始。結(jié)束手動變槳時，按STOP按鈕停止，槳距角會回到89°。2.2.3.2手動維護(權(quán)限:90)

點擊準(zhǔn)備操作設(shè)備相應(yīng)的狀態(tài)按鈕，會彈出一個對話框，有關(guān)閉(OFF)，打開(ON)和自動(AUTO)三種選擇，選定其中一種狀態(tài)后，點擊確定按鈕。ON/OFF顯示設(shè)備的實際狀態(tài)(開/關(guān))。2.2顯示屏操作2.2.3.1手動變槳(權(quán)限:90)2.2顯示屏操作2.2顯示屏操作2.2顯示屏操作2.2.4狀態(tài)碼記錄狀態(tài)碼記錄界面包括狀態(tài)碼歷史列表和狀態(tài)碼統(tǒng)計列表。2.2顯示屏操作2.2.4狀態(tài)碼記錄2.2顯示屏操作2.2.5.輸入輸出列表(IO)點擊IO列表按鈕，顯示DI和DO的狀態(tài)。2.2顯示屏操作2.2.5.輸入輸出列表(IO)2.2顯示屏操作2.2.6.安全鏈點擊安全鏈按鈕，顯示安全鏈的狀態(tài)。當(dāng)安全鏈正常時，安全鏈顯示顏色為綠色；當(dāng)安全鏈斷開時，安全鏈顯示顏色為紅色。2.2顯示屏操作2.2.6.安全鏈2.2顯示屏操作2.2.7.EtherCAT及Profibus通訊點擊通訊狀態(tài)按鈕，顯示機艙和塔底的Ethercat和Profibus的通訊狀態(tài)。2.2顯示屏操作2.2.7.EtherCAT及Profi2.2顯示屏操作2.2.8.歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示操作數(shù)據(jù)的歷史記錄，點擊總報表，年報表和月報表按鈕，顯示不同時間跨度的歷史數(shù)據(jù)。2.2顯示屏操作2.2.8.歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計3硬件描述3硬件描述2MW風(fēng)機控制系統(tǒng)由塔底控制柜和機艙控制柜兩部分組成。硬件系統(tǒng)由倍福(Beckhoff)系列總線端子構(gòu)成，主要采用的總線端子有數(shù)字量輸入端子、數(shù)字量輸出端子、模擬量輸入端子、特殊功能端子、供電端子、安全模塊端子。這些總線端子與總線耦合器一起組成站點，各個站點之間通過通訊線纜相連接，與變流柜從站、變槳從站以及CPU模塊構(gòu)成整個風(fēng)機的控制系統(tǒng)。3硬件描述3硬件描述3硬件描述1）塔底控制柜塔底控制柜主要控制塔底柜冷卻風(fēng)扇、塔底通風(fēng)風(fēng)扇、變流器風(fēng)扇及塔底主電源等執(zhí)行機構(gòu)；

塔底控制柜作為控制系統(tǒng)的主站，控制器采用德國倍福(Beckhoff)公司的嵌入式PC，信號采集通過總線端子模塊實現(xiàn)。

塔底控制柜配有觸摸屏一臺，預(yù)裝WinCE系統(tǒng)，用于系統(tǒng)管理和監(jiān)控。

塔底控制柜的通訊接口有兩個：

一個Profibus通訊接口，實現(xiàn)與變流柜之間的通訊；

一個多模光纖通訊接口，實現(xiàn)與機艙控制柜之間的通訊。3硬件描述1）塔底控制柜3硬件描述2）機艙控制柜機艙控制柜主要控制液壓站、齒輪箱、發(fā)電機、風(fēng)輪、偏航及風(fēng)扇、照明等執(zhí)行機構(gòu)。

機艙控制柜按照數(shù)字量與模擬量的劃分方式，將總線端子模塊分為了兩個站點，實現(xiàn)了對機艙內(nèi)相關(guān)物理量的監(jiān)測與處理。

機艙控制柜配有嵌入式面板型PC一臺，預(yù)裝WinXP系統(tǒng)，作為HMI，對系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控。

機艙控制柜有兩個通訊接口：

一個是與塔底控制柜實現(xiàn)光纖通訊的模塊；

一個是Profibus通訊接口，實現(xiàn)與變槳系統(tǒng)之間的通訊。3硬件描述2）機艙控制柜4軟件描述4.1運行狀態(tài)2MW風(fēng)機控制器的主流程中包括十一種運行模式：初始化模式停機模式服務(wù)模式待機模式自檢測模式空轉(zhuǎn)模式啟動模式切入模式發(fā)電模式共振模式變槳潤滑模式。4軟件描述4.1運行狀態(tài)初始化模式4.1運行狀態(tài)4.1.2初始化模式

當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組控制器在重新啟動、參數(shù)修改、程序更改等情況發(fā)生之后，需要進入初始化模式。執(zhí)行初始化程序讀取參數(shù)文件，如果文件讀取錯誤，將置出狀態(tài)代碼“初始化文件錯誤”；將讀取到的參數(shù)賦給相對應(yīng)的運行變量；初始化完成，進入停機模式。4.1運行狀態(tài)4.1.2初始化模式4.1運行狀態(tài)4.1.3停機模式由狀態(tài)代碼產(chǎn)生停機程序，機組將進入停機模式，在停機模式下：對于能夠自動復(fù)位的狀態(tài)代碼，通過自動復(fù)位可進行復(fù)位；可以通過手動復(fù)位的方式對狀態(tài)代碼進行復(fù)位，不同的狀態(tài)代碼對應(yīng)了不同的復(fù)位權(quán)限；可以通過SCADA系統(tǒng)對風(fēng)機進行手動復(fù)位；操作“服務(wù)開關(guān)”，風(fēng)機可實現(xiàn)服務(wù)模式和停機模式之間的切換；執(zhí)行復(fù)位后，如果停機程序<1，則風(fēng)機進入待機模式。4.1運行狀態(tài)4.1.3停機模式4.1運行狀態(tài)4.1.4服務(wù)模式

服務(wù)模式用于對風(fēng)機進行維護和試運行，當(dāng)機艙控制柜門或塔底控制柜門上的維護鑰匙開關(guān)打開時，系統(tǒng)進入服務(wù)模式。

當(dāng)維護鑰匙開關(guān)鎖定時，系統(tǒng)退出服務(wù)模式進入停機模式。4.1運行狀態(tài)4.1.4服務(wù)模式4.1運行狀態(tài)4.1.5待機模式執(zhí)行自動偏航；如果60s平均風(fēng)速大于3m/s，啟動倒計時程序。倒計時時間由自啟動倒計時和高速軸剎車倒計時剩余時間之間較大的數(shù)值作為倒計時時間。啟動倒計時后，當(dāng)風(fēng)速大于3m/s時倒計時計數(shù)器減1，當(dāng)風(fēng)速小于3m/s時，倒計時計數(shù)器加1；當(dāng)機組執(zhí)行了緊急停機程序，則高速軸剎車倒計時激活，設(shè)置倒計時時間為120s。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于1rpm時，倒計時開始。倒計時滿120s后，高速軸剎車倒計時關(guān)閉，高速軸剎車倒計時剩余時間置0；按下柜門面板或HMI上的“啟動按鈕”，則可跳過自啟動倒計時。但是如果高速軸剎車倒數(shù)計時剩余時間大于0，則必須要等到高速軸剎車倒計時完成后才能進入自檢測模式。4.1運行狀態(tài)4.1.5待機模式4.1運行狀態(tài)4.1.6自檢測模式在自檢測程序模式下，控制器將對變槳系統(tǒng)進行測試，主要包括變槳速度、變槳位置以及高速軸剎車檢測。用戶可以選擇在自檢測程序開始之前，通過HMI上的按鈕選擇跳過測試，如果進入了自檢測程序，檢測過程將不能中途退出。在所有的部件完成測試之后，風(fēng)機轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)模式。4.1運行狀態(tài)4.1.6自檢測模式4.1運行狀態(tài)4.1.6.1自檢程序1液壓風(fēng)輪制動閥關(guān)閉；如果在20s內(nèi)，平均槳距位置大于72°，狀態(tài)代碼“自檢1故障”激活；如果在20s內(nèi)，平均槳距位置在70±2°范圍內(nèi)，則進入自檢程序2。4.1.6.2自檢程序2如果液壓系統(tǒng)主壓力小于135bar或大于170bar，或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大于1rpm，狀態(tài)代碼“自檢2故障”激活；進入自檢程序3。4.1運行狀態(tài)4.1.6.1自檢程序14.1運行狀態(tài)4.1.6.3自檢程序3液壓風(fēng)輪制動閥打開；檢查每個轉(zhuǎn)速信號的輸入值，要求：風(fēng)輪轉(zhuǎn)速1大于0.1rpm，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速2大于0.1rpm如果不滿足上述條件，則“自檢3故障”激活；自檢測完成。4.1運行狀態(tài)4.1.6.3自檢程序34.1運行狀態(tài)4.1.7空轉(zhuǎn)模式設(shè)定最大變槳速度為10?/s，設(shè)定槳距角最小值為35?，設(shè)定轉(zhuǎn)速最大值為2rpm；在120s內(nèi)，如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大于1.7rpm持續(xù)8s，則進入啟動模式；如果控制器在空轉(zhuǎn)模式下超過24小時，或者10min平均風(fēng)速小于3m/s，則退出空轉(zhuǎn)模式，回到待機模式。4.1運行狀態(tài)4.1.7空轉(zhuǎn)模式4.1運行狀態(tài)4.1.8啟動模式設(shè)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值=風(fēng)輪轉(zhuǎn)速+1；如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值，則重復(fù)過程2，直至提升風(fēng)輪轉(zhuǎn)速至并網(wǎng)轉(zhuǎn)速；控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，使得風(fēng)輪轉(zhuǎn)速介于切入轉(zhuǎn)速±0.5rpm范圍內(nèi)，維持5s之后，控制器向變流器發(fā)出并網(wǎng)信號，進入“切入發(fā)電機模式”；如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于切入轉(zhuǎn)速持續(xù)120s，則退出啟動模式轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)模式；如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速介于共振頻率轉(zhuǎn)速上下限之間持續(xù)20s，則退出啟動模式轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)模式。4.1運行狀態(tài)4.1.8啟動模式4.1運行狀態(tài)4.1.9切入模式設(shè)定最大變槳速度為10?/s；控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在切入轉(zhuǎn)速±0.5rpm范圍內(nèi)；控制器向變流器發(fā)出勵磁指令，變流器收到勵磁指令后對發(fā)電機進行勵磁，并且檢查主斷路器或接觸器兩端的電壓和頻率，確認符合并網(wǎng)條件后進行并網(wǎng)，將并網(wǎng)信號反饋給控制器；控制器收到變流器發(fā)出的并網(wǎng)確認信號后，確認該信號并且進入發(fā)電模式；4.1運行狀態(tài)4.1.9切入模式4.1運行狀態(tài)4.1.10發(fā)電模式設(shè)定最大變槳速度為10?/s，槳距角位置和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值通過計算求得；根據(jù)轉(zhuǎn)矩表向變流器輸出轉(zhuǎn)矩要求和功率因數(shù)；當(dāng)風(fēng)機出于發(fā)電模式下，如果以下條件任意一個滿足則風(fēng)力發(fā)電機組脫網(wǎng)并轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)模式：10min平均風(fēng)速小于3m/s，持續(xù)120s有功功率為負值，持續(xù)120s風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于8.3rpm如果風(fēng)輪轉(zhuǎn)速介于共振頻率轉(zhuǎn)速上下限之間持續(xù)20s，則進入共振模式。4.1運行狀態(tài)4.1.10發(fā)電模式4.1運行狀態(tài)4.1.11共振模式對于SEW93-70的風(fēng)機，由于塔架共振頻率不能避免，因此需要加入共振模式，避免風(fēng)機長時間工作在塔架共振頻率范圍內(nèi)。在共振模式下，設(shè)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值為共振頻率轉(zhuǎn)速下限，最大變槳速度為10?/s。在共振模式下，如果槳距角大于共振頻率槳距角初始值持續(xù)20s，則退出共振模式4.1.12變槳潤滑模式變槳潤滑程序在待機模式、空轉(zhuǎn)模式和發(fā)電模式下執(zhí)行；在空轉(zhuǎn)模式或者發(fā)電模式下，如果槳距角變化值超過24h小于15?，則執(zhí)行變槳潤滑程序；4.1運行狀態(tài)4.1.11共振模式4.2制動系統(tǒng)4.2制動系統(tǒng)

制動系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機組安全保障的重要環(huán)節(jié)，通過風(fēng)輪剎車片制動，由液壓系統(tǒng)執(zhí)行。制動功能按照失效保護的原則進行，即失電時處于制動保護狀態(tài)。

制動系統(tǒng)將制動程序分為三個級別：正常停機(1)、快速停機(2)、緊急停機(3)。對輕級別的故障風(fēng)機將會給出報警信號，在停機程序中定義為0。風(fēng)機在運行過程中，如果在同一個時間激活很多個狀態(tài)代碼，那么風(fēng)機將執(zhí)行這些狀態(tài)代碼中級別最高的制動程序。當(dāng)某一個制動程序執(zhí)行時間超過設(shè)定值時，將啟動高一級別的制動程序，這樣就避免了制動失敗時對風(fēng)機造成的影響，提高了風(fēng)機安全的可靠性。當(dāng)正常停機程序或快速停機程序失敗時，將啟動緊急停機程序。4.2制動系統(tǒng)4.2制動系統(tǒng)4.2制動系統(tǒng)4.2.1正常停機

當(dāng)出現(xiàn)溫度越限、避雷器故障、振動故障、齒輪箱故障、發(fā)電機電刷故障、執(zhí)行設(shè)備保護信號斷開、風(fēng)速計或風(fēng)向標(biāo)失效等故障時系統(tǒng)將執(zhí)行正常停機。槳葉以4°/s的速度變槳至89°。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于8.3rpm時或瞬時輸出功率小于0kW(延時2s)或30s平均輸出功率小于0kW(延時0.5s)或10m平均輸出功率小于0kW(延時0s)時，變流器脫網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于2rpm時，正常停機結(jié)束。4.2制動系統(tǒng)4.2.1正常停機4.2制動系統(tǒng)4.2.2快速停機

當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障、通信故障、變流器并網(wǎng)斷路器故障、熔斷器故障、液壓壓力故障、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超限等故障時系統(tǒng)將執(zhí)行快速停機。槳葉以5.5°/s的速度變槳至89°。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于8.3rpm時或瞬時輸出功率小于0kW(延時2s)或30s平均輸出功率小于0kW(延時0.5s)或10m平均輸出功率小于0kW(延時0s)時，變流器脫網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于2rpm時，快速停機結(jié)束。4.2制動系統(tǒng)4.2.2快速停機4.2制動系統(tǒng)4.2.3緊急停機

當(dāng)出現(xiàn)變流器并網(wǎng)故障、變槳系統(tǒng)故障、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超限、安全鏈斷開、制動程序1或2超時等故障時系統(tǒng)將執(zhí)行緊急停機。變流器脫網(wǎng)。槳葉以7°/s的速度變槳至89°。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于5rpm時，液壓系統(tǒng)執(zhí)行風(fēng)輪制動。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于2rpm時，緊急停機結(jié)束。4.2制動系統(tǒng)4.2.3緊急停機4.3變槳系統(tǒng)4.3變槳系統(tǒng)變槳控制器的控制區(qū)域劃分為三塊：I為低風(fēng)速區(qū)：變槳控制器未激活，變槳角度維持在一個最小的槳矩角上。II為中風(fēng)速區(qū)：對進行風(fēng)輪轉(zhuǎn)速進行PID控制。III為高風(fēng)速區(qū)：負載處于滿載，達到額定功率狀態(tài)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速保持在額定轉(zhuǎn)速，此時的槳矩角一般在槳矩控制器控制的槳矩角的±10％范圍內(nèi)。4.3變槳系統(tǒng)4.3變槳系統(tǒng)4.3變槳系統(tǒng)變槳控制流程

進行變槳之前，預(yù)先設(shè)定變槳加速度和速度，并檢測故障信號是否復(fù)位，變槳充電器電池是否報錯，若一切正常，則變槳系統(tǒng)進入普通模式，調(diào)用變槳控制器。據(jù)當(dāng)前的風(fēng)速來查表插值計算變槳目標(biāo)位置進行變槳。風(fēng)機復(fù)位或者風(fēng)機初始化，變槳系統(tǒng)進入普通模式，設(shè)定變槳目標(biāo)位置。4.3變槳系統(tǒng)變槳控制流程4.3變槳系統(tǒng)槳距控制槳距控制的主要目的在于通過對轉(zhuǎn)速偏差的PID調(diào)節(jié)來良好地控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。首先為防止變槳過程中風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過速，通過10s平均風(fēng)速風(fēng)況下的最小槳距角；然后通過實際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速設(shè)定值的偏差，分別計算PID各環(huán)節(jié)的輸出；之后根據(jù)當(dāng)前槳距角位置求得變槳非線性因數(shù)；通過變槳非線性因數(shù)與PID調(diào)節(jié)器的輸出，決定變槳速度和槳距位置設(shè)定點；最后與當(dāng)前風(fēng)況下的最小槳距角相比較，輸出槳距位置設(shè)定點。4.3變槳系統(tǒng)槳距控制4.4偏航系統(tǒng)4.4偏航系統(tǒng)4.4.1自動偏航4.4.1.1自動偏航啟動

在自動偏航下，控制系統(tǒng)將自動計算機艙位置與風(fēng)向位置的偏差，并且進行修正。除了下面的狀態(tài)和程序，自動偏航都可以執(zhí)行：偏航全局故障；偏航解纜故障；風(fēng)向標(biāo)故障；液壓系統(tǒng)故障；服務(wù)模式激活；30s平均風(fēng)速小于偏航風(fēng)速最小值(2.5m/s)；安全系統(tǒng)故障；如果左偏航與右偏航的條件同時滿足，風(fēng)機將不會執(zhí)行自動偏航。4.4偏航系統(tǒng)4.4偏航系統(tǒng)4.4偏航系統(tǒng)4.4.1.2自動偏航的方向設(shè)定偏航控制參數(shù)如果60s平均風(fēng)速持續(xù)25s大于設(shè)定值則判斷為高風(fēng)速情況，選擇針對高風(fēng)速情況的偏航控制參數(shù)。如果60s平均風(fēng)速持續(xù)25s小于或等于設(shè)定值，則判斷為低風(fēng)速情況，采用針對低風(fēng)速情況的控制參數(shù)。參考風(fēng)向標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)位置180度，將60s風(fēng)向平均值和所設(shè)定的偏差進行比較。如果風(fēng)向標(biāo)的平均值在一定時間內(nèi)超過設(shè)定值，則啟動偏航電機進行偏航。4.4偏航系統(tǒng)4.4.1.2自動偏航的方向4.4偏航系統(tǒng)左偏航：滿足如下條件之一時，風(fēng)機進行左偏航。當(dāng)機組允許自動偏航時，若60s平均風(fēng)向持續(xù)210s低于左偏航風(fēng)向設(shè)定值1(8°)，即風(fēng)向與機艙風(fēng)向標(biāo)的夾角在區(qū)域1所示范圍內(nèi)時，機組進行左偏航。當(dāng)機組允許自動偏航時，若60s平均風(fēng)向持續(xù)20s低于左偏航風(fēng)向設(shè)定值2(15°)，即風(fēng)向與機艙風(fēng)向標(biāo)的夾角在區(qū)域3所示范圍內(nèi)時，機組進行左偏航。右偏航：滿足如下條件之一時，風(fēng)機進行右偏航。當(dāng)機組允許自動偏航時，若60s平均風(fēng)向持續(xù)210s高于右偏航風(fēng)向設(shè)定值1(8°)，即風(fēng)向與機艙風(fēng)向標(biāo)的夾角在區(qū)域2所示范圍內(nèi)時，機組進行右偏航。當(dāng)機組允許自動偏航時，若60s平均風(fēng)向持續(xù)20s高于右偏航風(fēng)向設(shè)定值2(15°)，即風(fēng)向與機艙風(fēng)向標(biāo)的夾角在區(qū)域4所示范圍內(nèi)時，機組進行右偏航。當(dāng)風(fēng)向與機艙風(fēng)向標(biāo)的夾角在區(qū)域0所示范圍內(nèi)時，系統(tǒng)發(fā)出停止偏航命令，機艙停止偏航。4.4偏航系統(tǒng)左偏航：4.4偏航系統(tǒng)4.4.2手動偏航只要偏航系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)未出現(xiàn)故障，在風(fēng)機運行的各個狀態(tài)都可以通過機艙控制柜門和HMI對風(fēng)機進行手動偏航操作。機艙控制柜門上的手動偏航操作包括：左偏航右偏航在松開上述按鈕后，風(fēng)機停止偏航。HMI上的手動偏航操作包括：左偏航右偏航偏航停止切換回自動偏航狀態(tài)4.4偏航系統(tǒng)4.4.2手動偏航4.4偏航系統(tǒng)4.4.3偏航解纜4.4.3.1偏航解纜啟動當(dāng)偏航位置的絕對值大于710.0o時，控制器延時4s輸出扭纜信號，風(fēng)機停機執(zhí)行解纜操作。解纜信號當(dāng)偏航位置大于580.0o時進行順時針解纜；當(dāng)偏航位置小于-580.0o時進行逆時針解纜。4.4.3.2偏航解纜結(jié)束當(dāng)下述條件其中之一滿足時，偏航解纜完成：風(fēng)機未處于停止模式或服務(wù)模式下；系統(tǒng)出現(xiàn)全局故障或液壓系統(tǒng)故障；順時針解纜和逆時針解纜同時激活；偏航位置<280.0o并且滿足下述條件之一：偏航位置的絕對值<40.0o；機艙與風(fēng)向偏差的絕對值<30.0o延時10s。4.4偏航系統(tǒng)4.4.3偏航解纜4.5安全系統(tǒng)4.5安全系統(tǒng)2MW風(fēng)機的安全系統(tǒng)通過安全鏈實現(xiàn)，安全鏈?zhǔn)仟毩⒂诳刂破鞯挠布Ｗo措施，它總是優(yōu)先于控制系統(tǒng)，即使控制系統(tǒng)發(fā)生異常，也不會影響安全鏈的正常動作。安全鏈采用反邏輯設(shè)計，將可能對風(fēng)機造成致命傷害的重要機構(gòu)部件的控制端串聯(lián)成一個回路。當(dāng)回路中任意一個觸點發(fā)生故障，安全鏈斷開，引起緊急停機，風(fēng)機瞬間脫網(wǎng)，從而保證風(fēng)機的安全。安全鏈中串接的安全信號通過安全輸入端子和安全輸出端子和CPU進行數(shù)據(jù)交互，安全系統(tǒng)的邏輯功能則通過安全邏輯端子實現(xiàn)。安全鏈斷開后，只能通過塔底控制柜門上的復(fù)位按鈕進行復(fù)位，機艙柜門上的復(fù)位按鈕和遠程復(fù)位都不能對安全鏈進行復(fù)位。4.5安全系統(tǒng)4.5安全系統(tǒng)4.5安全系統(tǒng)安全鏈中串接的信號塔底緊停按鈕：安裝于塔底控制柜面板上；塔底主電源故障(400VAC)：通過相位監(jiān)測器監(jiān)測電網(wǎng)電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓過低或過高時發(fā)出主電源故障信號；機艙緊停按鈕：安裝于機艙控制柜面板上；機艙遠程緊停按鈕：安裝于機艙緊停按鈕盒上；風(fēng)輪超速1緊停：風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過18.5rpm，超速模塊發(fā)出信號；風(fēng)輪超速2緊停：風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過19rpm，超速模塊發(fā)出信號；機艙振動緊停：機艙振動過大，機艙振動開關(guān)斷開；變槳系統(tǒng)緊停：變槳系統(tǒng)安全鏈斷開，通過斷開安全繼電器給控制器變槳緊停信號；偏航扭纜緊停：偏航扭纜限位開關(guān)動作；變流器緊停按鈕：安裝在變流器控制柜面板上；變流器并網(wǎng)開關(guān)故障：變流器并網(wǎng)開關(guān)失效。4.5安全系統(tǒng)安全鏈中串接的信號4.6電網(wǎng)監(jiān)測4.6電網(wǎng)監(jiān)測

電網(wǎng)監(jiān)測通過用于電力管理的倍?，F(xiàn)場總線端子實現(xiàn)，主要對電網(wǎng)電壓、電流、頻率、有功功率進行監(jiān)測，當(dāng)上述量超出允許運行范圍時，通過觸發(fā)相應(yīng)的狀態(tài)代碼執(zhí)行不同的停機程序，以保證風(fēng)機的正常運行。4.6.1電網(wǎng)電壓監(jiān)測：電網(wǎng)電壓限值監(jiān)測、電網(wǎng)電壓不對稱監(jiān)測。4.6.2電網(wǎng)電流監(jiān)測：電網(wǎng)電流限值監(jiān)測、電網(wǎng)電流不對稱監(jiān)測。4.6.3電網(wǎng)頻率監(jiān)測：電網(wǎng)的頻率為A、B、C三相頻率的平均值。4.6.4電網(wǎng)有功功率監(jiān)測電網(wǎng)有功功率監(jiān)測、電網(wǎng)實時有功功率監(jiān)測、電網(wǎng)30s平均功率監(jiān)測、電網(wǎng)10m平均功率監(jiān)測、電網(wǎng)功率差值監(jiān)測：4.6.4電網(wǎng)無功功率監(jiān)測電網(wǎng)無功功率則是通過電網(wǎng)有功功率和功率因數(shù)計算獲得的。4.6電網(wǎng)監(jiān)測4.6電網(wǎng)監(jiān)測4.6.1電網(wǎng)電壓監(jiān)測：電4.7溫度控制4.7溫度控制

溫度控制主要是對發(fā)電機、齒輪箱、變壓器、控制柜、機艙和塔底的各溫度點進行監(jiān)測。當(dāng)溫度超出上限值時，啟動風(fēng)扇或冷卻水泵對其進行冷卻；當(dāng)溫度低于下限值時，啟動加熱器對其進行加熱。當(dāng)溫度超出允許范圍時，通過觸發(fā)相應(yīng)的狀態(tài)代碼執(zhí)行不同的停機程序，以保證風(fēng)機運行時各溫度點在允許范圍內(nèi)。4.7溫度控制4.7溫度控制4.7溫度控制4.7.1齒輪箱溫度控制齒輪箱各軸承的溫度監(jiān)測：齒輪箱低速軸溫度監(jiān)測。齒輪箱高速軸溫度監(jiān)測。齒輪箱油溫監(jiān)測。齒輪箱冷卻水溫監(jiān)測。齒輪箱冷卻水泵控制：當(dāng)齒輪箱油溫度高于齒輪箱冷卻水泵啟動溫度設(shè)定值(50℃)時，打開齒輪箱冷卻水泵；當(dāng)齒輪箱油溫度降低至齒輪箱冷卻水泵停止溫度設(shè)定值(45℃)時，關(guān)閉齒輪箱冷卻水泵。齒輪箱冷卻水風(fēng)扇控制：當(dāng)齒輪箱油溫度高于齒輪箱冷卻水風(fēng)扇啟動溫度設(shè)定值(60℃)時，打開齒輪箱冷卻水風(fēng)扇；當(dāng)齒輪箱油溫度降低至齒輪箱冷卻水風(fēng)扇停止溫度設(shè)定值(50℃)時，關(guān)閉齒輪箱冷卻水風(fēng)扇。齒輪箱潤滑油加熱器控制：當(dāng)齒輪箱油溫度低于齒輪箱潤滑油加熱器啟動溫度設(shè)定值(5℃)時，打開齒輪箱潤滑油加熱器；當(dāng)齒輪箱油溫度升高至齒輪箱潤滑油加熱器啟動溫度設(shè)定值(5℃)超過3min時，關(guān)閉齒輪箱潤滑油加熱器。4.7溫度控制4.7.1齒輪箱溫度控制4.7溫度控制4.7.2發(fā)電機溫度控制發(fā)電機繞組溫度監(jiān)測發(fā)電機繞組溫度報警發(fā)電機繞組溫度故障發(fā)電機軸承溫度監(jiān)測發(fā)電機軸承溫度報警發(fā)電機軸承溫度故障發(fā)電機集電環(huán)溫度監(jiān)測4.7溫度控制4.7.2發(fā)電機溫度控制4.7溫度控制4.7.2發(fā)電機溫度控制發(fā)電機冷卻系統(tǒng)：

當(dāng)發(fā)電機繞組溫度大于發(fā)電機冷卻風(fēng)扇啟動時繞組溫度的初始設(shè)定值(80℃)超過3min時，打開發(fā)電機內(nèi)部冷卻風(fēng)扇；若發(fā)電機繞組溫度小于發(fā)電機冷卻風(fēng)扇停止時繞組溫度的初始設(shè)定值(70℃)超過3min時，關(guān)閉發(fā)電機內(nèi)部冷卻水風(fēng)扇。

發(fā)電機進風(fēng)口溫度監(jiān)測。

發(fā)電機出風(fēng)口溫度監(jiān)測。發(fā)電機定子加熱器：

在機艙溫度(gTmpNac)小于發(fā)電機定子加熱器啟動設(shè)定值(10℃)，打開發(fā)電機定子加熱器。在機艙溫度大于發(fā)電機定子加熱器啟動設(shè)定值(10℃)，延時10min關(guān)閉發(fā)電機定子加熱器。4.7溫度控制4.7.2發(fā)電機溫度控制4.7溫度控制4.7.3變壓器溫度控制變壓器超溫開關(guān)監(jiān)測。變壓器溫度監(jiān)測。4.7.4控制柜溫度控制1）控制柜加熱：塔底控制柜加熱：由溫控開關(guān)407S1進行控制。機艙控制柜加熱：由溫控開關(guān)204S8進行控制。2）控制柜冷卻：塔底控制柜冷卻：

當(dāng)塔底控制柜的溫度高于塔底控制柜風(fēng)扇啟動溫度設(shè)定值(40oC)超過30s時，打開塔底控制柜的風(fēng)扇；當(dāng)塔底控制柜的溫度降低至塔底控制柜風(fēng)扇停止溫度設(shè)定值(35oC)以下超過30s時，關(guān)閉塔底控制柜的風(fēng)扇。4.7溫度控制4.7.3變壓器溫度控制4.7溫度控制機艙控制柜冷卻：

當(dāng)機艙控制柜的溫度高于機艙控制柜風(fēng)扇啟動溫度設(shè)定值40oC)超過30s時，打開機艙控制柜的風(fēng)扇；當(dāng)機艙控制柜的溫度降低至機艙控制柜風(fēng)扇停止溫度設(shè)定值(35oC)以下超過30s時，關(guān)閉機艙控制柜的風(fēng)扇。控制柜溫度監(jiān)測：

塔底控制柜溫度監(jiān)測：見狀態(tài)代碼110101。

機艙控制柜溫度監(jiān)測：見狀態(tài)代碼110102。

變流器控制柜溫度監(jiān)測：見狀態(tài)代碼030061。4.7溫度控制機艙控制柜冷卻：4.7.5機艙溫度控制機艙冷卻：

當(dāng)機艙溫度高于機艙冷卻風(fēng)扇啟動溫度設(shè)定值(40oC)超過30s時，打開機艙冷卻風(fēng)扇；當(dāng)機艙溫度低于機艙冷卻風(fēng)扇停止溫度設(shè)定值(35oC)超過30s時，機艙冷卻風(fēng)扇停止。

艙外溫度監(jiān)測：見狀態(tài)代碼270010。

機艙溫度監(jiān)測：見狀態(tài)代碼270011。

機艙結(jié)冰：見狀態(tài)代碼260005。4.7.6塔底溫度控制塔底冷卻：

當(dāng)塔底溫度高于塔底冷卻風(fēng)扇啟動溫度設(shè)定值(40oC)超過30s時，打開塔底冷卻風(fēng)扇；當(dāng)塔底溫度低于塔底冷卻風(fēng)扇停止溫度設(shè)定值(35oC)超過30s時，塔底冷卻風(fēng)扇停止。

塔底溫度監(jiān)測：見狀態(tài)代碼350011。4.7.5機艙溫度控制4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8.1主軸承潤控制在控制器開機運行后，主軸承潤滑計時器清零并開始計數(shù)。當(dāng)計時器計時達到設(shè)定值(12小時)之后，系統(tǒng)將啟動主軸承潤滑。主軸承潤滑泵運行達到設(shè)定值(3分鐘)后關(guān)閉，計時器復(fù)位。運行時間4.8.2發(fā)電機潤滑控制目前機型配套的發(fā)電機本身帶有潤滑控制，不需要控制器進行控制。4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8.3齒輪箱潤滑控制齒輪箱潤滑泵分成高速模式和低速模式兩個工作模式。高速模式：當(dāng)下述條件其中一個滿足時，齒輪箱潤滑泵工作在高速模式。齒輪箱油溫大于40°；

風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大于10.5rpm。低速模式：當(dāng)下述條件其中一個滿足時，齒輪箱潤滑泵工作在低速模式。齒輪箱油溫大于40°且風(fēng)機運行不處于服務(wù)模式和停機模式；風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大于1.2rpm且小于10.5rpm。4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.8.4偏航潤滑控制當(dāng)偏航系統(tǒng)運行一段時間后，需要進行偏航潤滑。在下列3種條件其中之一滿足時，系統(tǒng)將打開潤滑泵對風(fēng)機進行偏航潤滑：系統(tǒng)運行計時器超過設(shè)定值；偏航系統(tǒng)運行計時器超過設(shè)定值；在偏航解纜激活的條件下，距離上次解纜的時間大于兩次偏航解纜間隔時間的設(shè)定值。啟動偏航潤滑泵，偏航360?之后，關(guān)閉潤滑泵。偏航潤滑計時器復(fù)位。4.8.5變槳潤滑控制控制器開機運行后，變槳潤滑計時器開始計時。當(dāng)計時器計時達到一定時間后，啟動變槳潤滑。當(dāng)變槳潤滑完成后，對變槳計時器進行復(fù)位。4.8潤滑控制4.8潤滑控制4.9手動控制4.9手動控制4.9.1手動啟動4.9.1.1功能描述

手動啟動的功能是通過塔底啟動按鈕、機艙啟動按鈕或HMI上的手動啟動操作，發(fā)出啟動指令。風(fēng)機處于靜止模式，而且滿足進入啟動模式的條件，當(dāng)接收到啟動指令，使風(fēng)機從靜止模式進入到啟動模式。4.9.1.2操作方法

風(fēng)機處于靜止模式時，當(dāng)塔底啟動按鈕、機艙啟動按鈕、HMI上的手動啟動操作中任意一種情況觸發(fā)，則發(fā)出風(fēng)機啟動信號。4.9手動控制4.9手動控制4.9手動控制4.9.2手動停機4.9.2.1功能描述

手動停機的功能是通過塔底停機按鈕、機艙停機按鈕或HMI上的手動停機操作，發(fā)出停機指令。手動停機使風(fēng)機正常停機。4.9.2.2操作方法

當(dāng)塔底停機按鈕、機艙停機按鈕或HMI的手動停機操作中任意一種情況觸發(fā)，則發(fā)出風(fēng)機停機信號。4.9手動控制4.9.2手動停機4.9手動控制4.9.3手動復(fù)位4.9.3.1功能描述

當(dāng)塔底復(fù)位按鈕、機艙復(fù)位按鈕或HMI上的手動復(fù)位操作中任意一種情況觸發(fā)，則發(fā)出風(fēng)機軟復(fù)位信號。HMI手動復(fù)位只能復(fù)位一般級別的故障，而塔底復(fù)位按鈕和機艙復(fù)位按鈕既可以復(fù)位一般級別的故障，又可以復(fù)位嚴重級別的故障。4.9手動控制4.9.3手動復(fù)位4.9手動控制4.9.3手動復(fù)位4.9.3.2操作方法通過HMI復(fù)位操作來復(fù)位一般級別的故障。當(dāng)風(fēng)機處于靜止模式，此時在HMI上進行復(fù)位操作，風(fēng)機軟復(fù)位信號為TRUE可復(fù)位一般級別的故障。通過機艙復(fù)位按鈕或塔底復(fù)位按鈕來復(fù)位一般級別的故障。當(dāng)風(fēng)機處于靜止模式、服務(wù)模式或停機模式三種模式之一，此時觸發(fā)機艙復(fù)位按鈕或塔底復(fù)位按鈕，風(fēng)機軟復(fù)位信號為TRUE可復(fù)位一般級別的故障。通過機艙復(fù)位按鈕或塔底復(fù)位按鈕來復(fù)位嚴重級別的故障。當(dāng)風(fēng)機處于靜止模式、服務(wù)模式兩種模式之一，此時觸發(fā)機艙復(fù)位按鈕或塔底復(fù)位按鈕，風(fēng)機軟復(fù)位嚴重故障信號為TRUE可復(fù)位嚴重級別的故障。4.9手動控制4.9.3手動復(fù)位4.9手動控制4.9.4服務(wù)模式下的手動控制4.9.4.1功能描述

在服務(wù)模式下，可以進行手動變槳、手動剎車和手動控制各執(zhí)行設(shè)備的啟停的功能。手動偏航在風(fēng)機運行的各個狀態(tài)都可以進行操作。執(zhí)行設(shè)備主要有：泵——液壓油泵、齒輪箱潤滑泵(高速和低速)、齒輪箱冷卻水泵、主軸承潤滑泵、偏航軸承潤滑泵、偏航齒輪潤滑泵。風(fēng)扇——塔底冷卻風(fēng)扇、塔底柜內(nèi)冷卻風(fēng)扇、機艙冷卻風(fēng)扇、機艙柜內(nèi)冷卻風(fēng)扇、齒輪箱水冷風(fēng)扇、發(fā)電機空冷風(fēng)扇、發(fā)電機滑環(huán)風(fēng)扇加熱器——液壓泵加熱器、齒輪箱潤滑油加熱器、齒輪箱潤滑油泵加熱器、齒輪箱水冷卻風(fēng)扇加熱器、齒輪箱冷卻水泵加熱器、發(fā)電機定子加熱器4.9手動控制4.9.4服務(wù)模式下的手動控制4.9手動控制4.9.4.2操作方法當(dāng)機艙維護開關(guān)或塔底維護開關(guān)任意一個動作，則發(fā)出維護開關(guān)激活信號。當(dāng)接收到維護開關(guān)激活信號，則主流程延時3s進入服務(wù)模式；當(dāng)接收到左偏航或右偏航按鈕信號，則手動偏航動作，左偏航或右偏航同時按下，偏航不動作；當(dāng)接收到手動風(fēng)輪制動按鈕信號或HMI上的手動剎車信號，則執(zhí)行手動剎車操作；在服務(wù)模式下，當(dāng)手動變槳控制激活且安全系統(tǒng)未動作，則可以根據(jù)HMI上手動輸入的變量，控制變槳位置、變槳速度、以及風(fēng)輪轉(zhuǎn)速限制；限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在服務(wù)模式下，當(dāng)接收到HMI上的各執(zhí)行設(shè)備的啟?？刂菩盘?，則可以手動控制各執(zhí)行設(shè)備的啟停。4.9手動控制4.9.4.2操作方法4.10液壓系統(tǒng)4.10液壓系統(tǒng)4.10.1液壓風(fēng)輪制動

液壓風(fēng)輪制動安裝在驅(qū)動鏈的高速軸側(cè)，是風(fēng)機的二級剎車系統(tǒng)，通過液壓控制來實現(xiàn)。液壓風(fēng)輪制動的主要功能是使風(fēng)輪減速直至完全靜止。在服務(wù)模式下，可以手動控制風(fēng)輪制動使風(fēng)輪靜止；在緊急停機狀態(tài)下，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于允許抱閘的設(shè)定值，液壓風(fēng)輪制動動作，使風(fēng)輪快速靜止。當(dāng)發(fā)生以下兩種情況時，液壓風(fēng)輪制動抱閘。在其他情況下，液壓風(fēng)輪制動都處于松閘狀態(tài)。

當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行緊急停機，并且主流程進入停機模式，且風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于允許風(fēng)輪制動的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值的情況下，風(fēng)輪制動抱閘。

當(dāng)服務(wù)開關(guān)激活，主流程進入服務(wù)模式時，且風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于允許風(fēng)輪制動的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值的情況下，對風(fēng)輪制動進行手動操作將制動閘關(guān)閉。4.10液壓系統(tǒng)4.10液壓系統(tǒng)4.10液壓系統(tǒng)4.10液壓系統(tǒng)4.10.2液壓偏航制動

液壓偏航制動安裝在偏航制動盤上，當(dāng)風(fēng)機運行需要自動偏航對風(fēng)時或手動偏航時，液壓偏航制動閥部分打開(留有備壓)，液壓偏航制動部分動作；當(dāng)風(fēng)機需要90度偏航、自動解纜或偏航潤滑時，液壓偏航制動閥全部打開，液壓偏航制動全部動作。在其他情況下，液壓偏航制動處于抱閘狀態(tài)。4.10.3液壓泵馬達控制

液壓泵控制的功能是保證液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力維持在設(shè)定的壓力范圍之內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于液壓泵啟動壓力設(shè)定值(145bar)時，液壓泵開啟使系統(tǒng)壓力上升；當(dāng)系統(tǒng)壓力高于液壓泵停止壓力設(shè)定值(160bar)時，液壓泵停止使系統(tǒng)壓力下降。4.10液壓系統(tǒng)4.10液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)構(gòu)造及原理講義課件項目十一控制系統(tǒng)構(gòu)造及原理山東職業(yè)學(xué)院機電裝備系新能源應(yīng)用技術(shù)教研室《風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》

主講教師：張為賓項目十一控制系統(tǒng)構(gòu)造及原理山東職業(yè)學(xué)院機電裝備系《風(fēng)力發(fā)電1控制系統(tǒng)2W2000型風(fēng)機控制系統(tǒng)主要內(nèi)容1控制系統(tǒng)2W2000型風(fēng)機控制系統(tǒng)主要內(nèi)容任務(wù)1控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1安全保護2安全鏈3信號測量4任務(wù)1控制系統(tǒng)1安全保護2安全鏈3信號測量4一、控制系統(tǒng)

1、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)采用微機控制，屬于離散型控制。是將風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速計、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，發(fā)電機的電壓、頻率、電流，電網(wǎng)的電壓、電流、頻率，發(fā)電機和增速齒輪箱等的溫升，機艙和塔架的振動，電纜過纏繞等傳感器的信號經(jīng)過模／數(shù)轉(zhuǎn)換輸送給微機，由微機根據(jù)設(shè)計程序發(fā)出各種控制指令。一、控制系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)一、控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)2、主控制器1）主控制器的構(gòu)成

風(fēng)力發(fā)電機組的主控制器是控制系統(tǒng)的核心。它一方面與各個功能塊相聯(lián)系，接收信息，并通過分析計算發(fā)出指令。另一方面與遠程控制單元通信，溝通信息及傳遞指令。主控制器一般分置于機艙控制柜和塔基控制柜中。

一、控制系統(tǒng)2、主控制器一、控制系統(tǒng)2）機艙控制柜

機艙控制柜的功能是：1)采集機艙內(nèi)振動開關(guān)、油位、壓差、磨損、發(fā)電機PTC及接觸器、中間繼電器和傳感器的反饋等開關(guān)量信號；采集并處理風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)速風(fēng)向、溫度、振動等脈沖、模擬量信號。2)通過接收變槳系統(tǒng)溫度反饋和順槳反饋，發(fā)送信號使變槳距系統(tǒng)緊急順槳和復(fù)位。通過變槳距系統(tǒng)RS-485通信，控制槳距角變化，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲和功率控制。一、控制系統(tǒng)2）機艙控制柜一、控制系統(tǒng)3）塔基控制柜

塔基控制柜的功能是：

1)控制器的處理模塊(CPU模塊)位于塔基控制柜，主要完成數(shù)據(jù)采集及I/O信號處理；邏輯功能判定；對外圍執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令；與機艙控制柜光纖通信，接收機艙信號，返回控制信號；與中央監(jiān)控系統(tǒng)通信，傳遞信息。2)對變流器、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，偏航系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，齒輪箱及機組關(guān)鍵設(shè)備的溫度及環(huán)境溫度等作監(jiān)控；變流器和變槳距系統(tǒng)的耦合控制，與變流器通信，實現(xiàn)機組變速恒頻運行、有功及無功調(diào)節(jié)、功率控制、高速軸緊急制動、偏航自動對風(fēng)、自動解纜、發(fā)電機和主軸自動潤滑、主要部件的除濕加熱和散熱器開停。3)對定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓、電流測量，除了用于監(jiān)控過電壓、低電壓、過電流、低電流、三相不平衡外，也用于統(tǒng)計發(fā)電量，以及并網(wǎng)前后的相序檢測。4）通過和機艙控制柜相連的信號線實現(xiàn)系統(tǒng)安全關(guān)機、緊急關(guān)機、安全鏈復(fù)位等功能。一、控制系統(tǒng)3）塔基控制柜一、控制系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)的功能

①在運行的風(fēng)速范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定；

②低風(fēng)速時，跟蹤最佳葉尖速比，獲取最大風(fēng)能；

③高風(fēng)速時，限制風(fēng)能的捕獲，保持輸出功率為額定值；

④減小陣風(fēng)引起的轉(zhuǎn)矩波動峰值，減小風(fēng)輪的機械應(yīng)力和輸出功率的波動，避免共振；

⑤減小功率傳動鏈的暫態(tài)響應(yīng)；

⑥控制器簡單，控制代價小，對一些輸入信號進行限幅；

⑦確保機組輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。一、控制系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)的功能一、控制系統(tǒng)

為了完成上述要求，控制系統(tǒng)必須根據(jù)風(fēng)速信號自動進入起動狀態(tài)、并網(wǎng)或從電網(wǎng)切出；根據(jù)功率及風(fēng)速大小自動進行轉(zhuǎn)速和功率控制；根據(jù)風(fēng)向信號自動對風(fēng)；根據(jù)功率因數(shù)自動投入(或切出)相應(yīng)的補償電容(對于設(shè)置補償電容的機組)。當(dāng)發(fā)電機脫網(wǎng)時，能確保機組安全關(guān)機；在機組運行過程中，能對電網(wǎng)、風(fēng)況和機組的運行狀況進行監(jiān)測和記錄，對出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護措施，并能夠根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，生成各種圖表，以反映風(fēng)力發(fā)電機組的各項性能指標(biāo)；對于在風(fēng)電場中運行的風(fēng)力發(fā)電機組還應(yīng)具備遠程通信的功能。一、控制系統(tǒng)為了完成上述要求，控制系統(tǒng)必須二、安全保護安全保護

風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)具有兩種基本功能：

一個是運行管理功能，

一個是安全保護功能。

風(fēng)力發(fā)電機組的安全保護系統(tǒng)包括

避雷系統(tǒng)運行安全保護系統(tǒng)微控制器抗干擾保護系統(tǒng)微控制器的自動檢測功能緊急故障安全鏈保護系統(tǒng)接地保護系統(tǒng)二、安全保護安全保護二、安全保護1．大風(fēng)保護安全系統(tǒng)

多數(shù)機組取l0min平均25m/s為切出風(fēng)速，由于此時風(fēng)的能量很大，系統(tǒng)必須采取保護措施。

在關(guān)機前對失速型風(fēng)力發(fā)電機組，風(fēng)輪葉片自動降低風(fēng)能的捕獲，風(fēng)力發(fā)電機組的功率輸出仍然保持在額定功率左右。

對于變槳距風(fēng)力發(fā)電機組，必須調(diào)解葉片槳距角，實現(xiàn)功率輸出的調(diào)節(jié)，限制最大功率的輸出，保證發(fā)電機運行安全。

當(dāng)大風(fēng)關(guān)機時，機組必須按照安全程序關(guān)機。關(guān)機后，風(fēng)力發(fā)電機組一般采取偏航90。背風(fēng)。二、安全保護1．大風(fēng)保護安全系統(tǒng)二、安全保護2．電網(wǎng)失電保護

風(fēng)力發(fā)電機組離開電網(wǎng)的支持是無法工作的。

一旦失電，空氣動力制動和機械制動系統(tǒng)動作，相當(dāng)于執(zhí)行緊急關(guān)機程序。這時艙內(nèi)和塔架內(nèi)的照明可以維持15～20min。

對由于電網(wǎng)原因引起的停機，控制系統(tǒng)將在電網(wǎng)恢復(fù)正常供電l0min后，自動恢復(fù)正常運行。二、安全保護2．電網(wǎng)失電保護二、安全保護3．參數(shù)越限保護1)超速保護：①當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測到發(fā)電機或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的110％時，控制器將給出正常關(guān)機指令；②防止風(fēng)輪超速，采取硬件設(shè)置超速上限，此上限高于軟件設(shè)置的超速上限，一般在低速軸處設(shè)置葉輪轉(zhuǎn)速傳感器，一旦超出檢測上限，就引發(fā)安全保護系統(tǒng)動作。2)超電壓保護：超電壓保護是指對電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進行的保護，通常對控制系統(tǒng)交流電源進行隔離穩(wěn)壓保護，同時裝置加高壓瞬態(tài)吸收元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。3)超電流保護：控制系統(tǒng)所有的電器電路(除安全鏈外)都必須加過電流保護器，如熔絲、斷路器等。二、安全保護3．參數(shù)越限保護二、安全保護4．振動保護

機組一般設(shè)有三級振動頻率保護：振動開關(guān)、振動頻率上限l、振動頻率極限2，當(dāng)振動開關(guān)動作時，系統(tǒng)將分級進行處理。5．開機保護

采用機組開機正常順序控制，對于定槳距失速異步風(fēng)力發(fā)電機組采取軟切控制限制并網(wǎng)時對電網(wǎng)的電沖擊；對于同步風(fēng)力發(fā)電機，采取同步、同相、同壓并網(wǎng)控制，限制并網(wǎng)時的電流沖擊。6．關(guān)機保護

風(fēng)力發(fā)電機組在小風(fēng)、大風(fēng)及故障時需要安全關(guān)機，關(guān)機的順序應(yīng)先空氣動力制動，然后，軟切除脫網(wǎng)關(guān)機。軟脫網(wǎng)的順序控制與軟并網(wǎng)的控制基本一致。二、安全保護4．振動保護二、安全保護

2、微控制器抗干擾保護系統(tǒng)

微控制器抗干擾保護系統(tǒng)的作用是使微機控制系統(tǒng)或控制裝置既不因外界電磁干擾的影響而誤動作或喪失功能，也不向外界發(fā)送過大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作。微控制器抗干擾保護系統(tǒng)要遵循的原則是：①抑制噪聲源，直接消除干擾產(chǎn)生的原因；

②切斷電磁干擾的傳遞途徑，或提高傳遞途徑對電磁干擾的衰減作用，以消除噪聲源和受擾設(shè)備之間的噪聲耦合；

③加強受擾設(shè)備抵抗電磁干擾的能力，降低其噪聲靈感度。二、安全保護2、微控制器抗干擾保護系統(tǒng)二、安全保護抗干擾措施有：①進入微控制器所有輸入信號和輸出信號均采用光隔離器，實現(xiàn)微機控制系統(tǒng)內(nèi)部與外界完全的電氣隔離；

②控制系統(tǒng)數(shù)字地和模擬地完全分開；

③控制器各功能板所有電源均采用隔離電源；

④輸入輸出的信號線均采用帶護套的抗干擾屏蔽線；

⑤微控制器的系統(tǒng)電路板由帶有屏蔽作用的鐵盒封裝，以防外界的電磁干擾；

⑥采用有效的接地系統(tǒng)等。二、安全保護抗干擾措施有：二、安全保護

3、微控制器的自動檢測功能

微控制器應(yīng)能夠?qū)ο到y(tǒng)的故障進行自動檢測。利用自動檢測和修復(fù)方法可以使微控制器的故障自動消除，或者使系統(tǒng)操作者能更快地發(fā)現(xiàn)故障部件，迅速加以修復(fù)，以達到微控制器安全運行的目的。二、安全保護3、微控制器的自動檢測功能三、安全鏈安全鏈

安全鏈?zhǔn)仟毩⒂谟嬎銠C系統(tǒng)的最后一級保護措施。將可能對風(fēng)力發(fā)電機組造成致命傷害的故障節(jié)點串聯(lián)成一個回路，一旦其中有一個動作，便會引起緊急關(guān)機反應(yīng)。

一般將如下傳感器的信號串接在安全鏈中：緊急關(guān)機按鈕、控制器程序監(jiān)視器(看門狗)、液壓缸壓力繼電器、扭纜傳感器、振動傳感器、控制器DC24V電源失電等。

此外，如果控制計算機發(fā)生死機，風(fēng)輪過轉(zhuǎn)速或發(fā)電機過轉(zhuǎn)速，也起動安全鏈。緊急關(guān)機后，如果所有安全鏈相關(guān)的故障均已排除，只有手動復(fù)位后才能閉合安全鏈，重新啟動。三、安全鏈安全鏈三、安全鏈三、安全鏈四、信號測量信號測量1)速度信號：發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、偏航轉(zhuǎn)速和方向等。2)溫度信號：主軸承溫度、齒輪箱油溫、液壓油油溫、齒輪箱軸承溫度、發(fā)電機軸承溫度、發(fā)電機繞組溫度、環(huán)境溫度、電器柜內(nèi)溫度、制動器摩擦片溫度等。3)位置信號：槳距角、葉尖擾流器位置、風(fēng)輪偏角等。4)電氣特性：電網(wǎng)電流、電壓、功率因數(shù)、電功率、電網(wǎng)頻率、接地故障、逆變器運行信息等。5)液流特性：液壓或氣壓、液壓油位等。6)運動和力特性：振動加速度、軸轉(zhuǎn)矩、齒輪箱振動、葉根彎矩等。7)環(huán)境條件：風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等。四、信號測量信號測量任務(wù)2W2000型風(fēng)機控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)1執(zhí)行機構(gòu)2傳感器3控制系統(tǒng)4任務(wù)2偏航系統(tǒng)1執(zhí)行機構(gòu)2傳感器3控制系統(tǒng)4SEC-W2000型風(fēng)機SEC-W2000型風(fēng)機SEC-W2000型風(fēng)機是三葉片、變槳控制、上風(fēng)向風(fēng)機，額定功率為2MW。變槳系統(tǒng)作為風(fēng)機的低速軸剎車系統(tǒng)，每個葉片具有獨立的電變槳控制，各自備有蓄電池以保證失電安全。機械剎車是風(fēng)機的二級剎車系統(tǒng)，安裝在驅(qū)動鏈的高速軸側(cè)。當(dāng)?shù)退佥S剎車系統(tǒng)失效時，機械剎車能夠保證風(fēng)機運行在允許的范圍內(nèi)。變槳系統(tǒng)和機械剎車由風(fēng)機的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)共同控制，安全系統(tǒng)優(yōu)先于控制系統(tǒng)。SEC-W2000型風(fēng)機SEC-W2000型風(fēng)機2.1柜門面板操作2.1.1塔底控制柜塔底控制柜柜門面板由觸摸屏、指示燈、按鈕和開關(guān)組成：2.1柜門面板操作2.1.1塔底控制柜2.1柜門面板操作2.1柜門面板操作2.1柜門面板操作2.1.2機艙控制柜機艙控制柜柜門面板由嵌入式面板型PC、指示燈、按鈕和開關(guān)組成：2.1柜門面板操作2.1.2機艙控制柜2.1柜門面板操作2.1柜門面板操作2.2顯示屏操作2.2.1登錄及權(quán)限2.2顯示屏操作2.2.1登錄及權(quán)限2.2顯示屏操作2.2.2.實時數(shù)據(jù)監(jiān)控2.2顯示屏操作2.2.2.實時數(shù)據(jù)監(jiān)控2.2顯示屏操作2.2.2.1天氣瞬時風(fēng)速，m/s；暴風(fēng)警報；25s平均風(fēng)向，deg(°)；2.2.2.2槳葉&風(fēng)輪3個葉片的平均槳距，deg(°)；風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，rpm；2.2.2.3機艙振動X軸方向機艙振動，g；Y軸方向機艙振動，g；2.2.2.4環(huán)境溫度機艙環(huán)境溫度，℃；塔底環(huán)境溫度，℃；機艙外溫度，℃；機艙控制柜溫度，℃；塔底控制柜溫度；℃2.2.2.5齒輪箱齒輪箱低速軸風(fēng)輪側(cè)軸承溫度，℃；齒輪箱高速軸發(fā)電機側(cè)軸承溫度，℃；齒輪箱油溫，℃；齒輪箱冷卻水溫，℃；2.2.2.6發(fā)電機發(fā)電機定子溫度U，℃；發(fā)電機定子溫度V，℃；發(fā)電機定子溫度W，℃；發(fā)電機前軸承溫度，℃；發(fā)電機后軸承溫度，℃；發(fā)電機進風(fēng)口溫度，℃；發(fā)電機出風(fēng)口溫度，℃；2.2顯示屏操作2.2.2.1天氣2.2.2.5齒輪箱2.2顯示屏操作2.2.2.7電網(wǎng)有功功率，kW；A相電壓，V；B相電壓，V；C相電壓，V；電網(wǎng)頻率，Hz；2.2.2.8風(fēng)機控制風(fēng)機運行模式顯示，包括初始化模式、停機模式、待機模式、自檢測模式、空轉(zhuǎn)模式、啟動模式、切入模式、發(fā)電模式、共振模式、變槳潤滑。風(fēng)機自啟動倒計時，s；啟動按鈕，停機按鈕，復(fù)位按鈕；2.2.2.9偏航液壓系統(tǒng)主壓力，bar；偏航位置，deg(°)；解纜報警；左偏航按鈕，右偏航按鈕，停止偏航按鈕，自動偏航按鈕；2.2顯示屏操作2.2.2.7電網(wǎng)2.2顯示屏操作2.2.3.服務(wù)模式2.2顯示屏操作2.2.3.服務(wù)模式2.2顯示屏操作2.2.3.1手動變槳(權(quán)限:90)

風(fēng)輪解鎖后，打開風(fēng)輪制動，改變槳距角設(shè)定值(默認89°)，設(shè)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，將手動變槳使能置位，然后按START按鈕開始。結(jié)束手動變槳時，按STOP按鈕停止，槳距角會回到89°。2.2.3.2手動維護(權(quán)限:90)

點擊準(zhǔn)備操作設(shè)備相應(yīng)的狀態(tài)按鈕，會彈出一個對話框，有關(guān)閉(OFF)，打開(ON)和自動(AUTO)三種選擇，選定其中一種狀態(tài)后，點擊確定按鈕。ON/OFF顯示設(shè)備的實際狀態(tài)(開/關(guān))。2.2顯示屏操作2.2.3.1手動變槳(權(quán)限:90)2.2顯示屏操作2.2顯示屏操作2.2顯示屏操作2.2.4狀態(tài)碼記錄狀態(tài)碼記錄界面包括狀態(tài)碼歷史列表和狀態(tài)碼統(tǒng)計列表。2.2顯示屏操作2.2.4狀態(tài)碼記錄2.2顯示屏操作2.2.5.輸入輸出列表(IO)點擊IO列表按鈕，顯示DI和DO的狀態(tài)。2.2顯示屏操作2.2.5.輸入輸出列表(IO)2.2顯示屏操作2.2.6.安全鏈點擊安全鏈按鈕，顯示安全鏈的狀態(tài)。當(dāng)安全鏈正常時，安全鏈顯示顏色為綠色；當(dāng)安全鏈斷開時，安全鏈顯示顏色為紅色。2.2顯示屏操作2.2.6.安全鏈2.2顯示屏操作2.2.7.EtherCAT及Profibus通訊點擊通訊狀態(tài)按鈕，顯示機艙和塔底的Ethercat和Profibus的通訊狀態(tài)。2.2顯示屏操作2.2.7.EtherCAT及Profi2.2顯示屏操作2.2.8.歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示操作數(shù)據(jù)的歷史記錄，點擊總報表，年報表和月報表按鈕，顯示不同時間跨度的歷史數(shù)據(jù)。2.2顯示屏操作2.2.8.歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計3硬件描述3硬件描述2MW風(fēng)機控制系統(tǒng)由塔底控制柜和機艙控制柜兩部分組成。硬件系統(tǒng)由倍福(Beckhoff)系列總線端子構(gòu)成，主要采用的總線端子有數(shù)字量輸入端子、數(shù)字量輸出端子、模擬量輸入端子、特殊功能端子、供電端子、安全模塊端子。這些總線端子與總線耦合器一起組成站點，各個站點之間通過通訊線纜相連接，與變流柜從站、變槳從站以及CPU模塊構(gòu)成整個風(fēng)機的控制系統(tǒng)。3硬件描述3硬件描述3硬件描述1）塔底控制柜塔底控制柜主要控制塔底柜冷卻風(fēng)扇、塔底通風(fēng)風(fēng)扇、變流器風(fēng)扇及塔底主電源等執(zhí)行機構(gòu)；

塔底控制柜作為控制系統(tǒng)的主站，控制器采用德國倍福(Beckhoff)公司的嵌入式PC，信號采集通過總線端子模塊實現(xiàn)。

塔底控制柜配有觸摸屏一臺，預(yù)裝WinCE系統(tǒng)，用于系統(tǒng)管理和監(jiān)控。

塔底控制柜的通訊接口有兩個：

一個Profibus通訊接口，實現(xiàn)與變流柜之間的通訊；

一個多模光纖通訊接口，實現(xiàn)與機艙控制柜之間的通訊。3硬件描述1）塔底控制柜3硬件描述2）機艙控制柜機艙控制柜主要控制液壓站、齒輪箱、發(fā)電機、風(fēng)輪、偏航及風(fēng)扇、照明等執(zhí)行機構(gòu)。

機艙控制柜按照數(shù)字量與模擬量的劃分方式，將總線端子模塊分為了兩個站點，實現(xiàn)了對機艙內(nèi)相關(guān)物理量的監(jiān)測與處理。

機艙控制柜配有嵌入式面板型PC一臺，預(yù)裝WinXP系統(tǒng)，作為HMI，對系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控。

機艙控制柜有兩個通訊接口：

一個是與塔底控制柜實現(xiàn)光纖通訊的模塊；

一個是Profibus通訊接口，實現(xiàn)與變槳系統(tǒng)之間的通訊。3硬件描述2）機艙控制柜4軟件描述4.1運行狀態(tài)2MW風(fēng)機控制器的主流程中包括十一種運行模式：初始化模式停機模式服務(wù)模式待機模式自檢測模式空轉(zhuǎn)模式啟動模式切入模式發(fā)電模式共振模式變槳潤滑模式。4軟件描述4.1運行狀態(tài)初始化模式4.1運行狀態(tài)4.1.2初始化模式

當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組控制器在重新啟動、參數(shù)修改、程序更改等情況發(fā)生之后，需要進入初始化模式。執(zhí)行初始化程序讀取參數(shù)文件，如果文件讀取錯誤，將置出狀態(tài)代碼“初始化文件錯誤”；將讀取到的參數(shù)賦給相對應(yīng)的運行變量；初始化完成，進入停機模式。4.1運行狀態(tài)4.1.2初始化模式4.1運行狀態(tài)4.1.3停機模式由狀態(tài)代碼產(chǎn)生停機程序，機組將進入停機模式，在停機模式下：對于能夠自動復(fù)位的狀態(tài)代碼，通過自動復(fù)位可進行復(fù)位；可以通過手動復(fù)位的方式對狀態(tài)代碼進行復(fù)位，不同的狀態(tài)代碼對應(yīng)了不