GW82-1500金風(fēng)技術(shù)-中文資料

金風(fēng)82/1500kW風(fēng)力發(fā)電機組技術(shù)參數(shù)序號 部件 單位 規(guī)格機組數(shù)據(jù)1.1制造廠家/型號新疆金風(fēng)科技股份有限公司金風(fēng)82/15001.2額定功率KW15001.3功率調(diào)節(jié)方式變槳變速調(diào)節(jié)1.4葉輪直徑m821.5輪轂高度（推薦）m701.6切入風(fēng)速m/s31.7額定風(fēng)速m/s10.31.8切出風(fēng)速(10分鐘均值)m/s221.9極大風(fēng)速m/s52.5(GLIIIA)1.10全場可利用率≥95%1.11運行溫度范圍-30°C至+40°C1.12機組生存溫度°至°-40C+50C1.13設(shè)計使用壽命年≥20葉片2.1制造廠家/型號SINOMA40.2或類似葉片2.2葉片材料m/s玻璃纖維增強樹脂2.3葉尖線速度38.8～74.58m22.4掃風(fēng)面積5324發(fā)電機3.1制造廠家/型號金風(fēng)科技/直驅(qū)永磁同步發(fā)電機3.2額定功率kw15803.3額定電壓V6903.4額定電流A6603.5防護等級IP233.6潤滑方式加注潤滑脂3.7潤滑脂型號rpmSKFLGEP23.8額定轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)速范圍（～）17.3917.33.9并網(wǎng)轉(zhuǎn)速rpm93.10絕緣等級F級（≤150℃）3.11電機極數(shù)883.12電機頻率范圍Hz6.6～12.7變流器4.1變流器型號IGBT變流器4.2視在功率KVA15794.3額定輸出電壓V6904.4額定輸出電流A13974.5輸出頻率變化范圍Hz50±0.44.6防護等級IP54功率因數(shù)調(diào)節(jié)1/4額定功率容性0.95～感性0.954.7范圍或采用定2/4額定功率容性0.95～感性0.95變槳矩風(fēng)電機3/4額定功率容性0.95～感性0.95組的功率因數(shù)額定功率容性0.95～感性0.95主軸5.1 制造廠家主軸承6.1 制造廠家/型號制動系統(tǒng)7.1主制動系統(tǒng)7.2第二制動系統(tǒng)偏航系統(tǒng)8.1類型/設(shè)計8.2控制8.3偏航速度8.4偏航軸承形式8.5潤滑方式8.6制造廠家/風(fēng)速儀型號(標配)8.7制造廠家/風(fēng)向標型號(標配)液壓單元9.1 制造廠家/型號控制系統(tǒng)10.1 控制單元類型10.2 主開關(guān)柜10.3 額定頻率10.4 逆變器額定輸出電流10.5 軟并網(wǎng)裝置/類型10.6 額定出力的功率因數(shù)防雷保護

吉鑫SKF/NJ28/710ECMA/VR567SKF/BT2-8168/HA1VR6023個葉片順槳實現(xiàn)氣動剎車發(fā)電機剎車（用于維護過程）電動機驅(qū)動/四級行星減速°/s主動對風(fēng)/計算機控制（分鐘圈）0.512/外齒圈四點接觸球軸承自動加注潤滑脂(FUCHSGLEITM585K)HAWE/A4002M10PLCHz50A1397IGBT逆變≥0.89按照IEC61312-1995IEC61643-199511.1防雷設(shè)計標準IEC61024、IEC1024-I設(shè)計，符合GL認證規(guī)范11.2防雷措施電氣防雷、葉尖防雷等11.3風(fēng)機接地電阻Ω≤4塔架12.1類型鋼制錐筒（內(nèi)設(shè)爬梯及防跌落保護）12.2輪轂高度（推薦）m7012.3表面防腐噴漆防腐重量13.1機艙（不包括葉輪和發(fā)電機）Kg1180013.2發(fā)電機Kg4360013.3葉片Kg608513.4葉輪（包含葉片、輪轂）Kg32105第1頁標準空氣密度1.225kg/m3下的靜態(tài)功率曲線風(fēng)速功率kWm/s326.861600490.065183.2914006323.067518.7812008779.36100091086.98101415.55800111500.00121500.00600131500.00141500.00400151500.00161500.00200171500.000181500.00345678910111213141516171819202122191500.00201500.00211500.00221500.00金風(fēng)82/1500kW風(fēng)電機組（SINOMA40.2葉片）標準功率曲線第2頁標準空氣密度1.225kg/m3下的機組推力系數(shù)曲線風(fēng)速CTm/s1.000620.826090.792490.792550.792580.792580.73105100.66457110.46443120.33928130.26053140.20630150.16705160.13779170.11549180.09808190.08428200.07314210.06402220.05648

1.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.103 4 5 6 7 8 9 金風(fēng)82/1500kW風(fēng)電機組（SINOMA40.2 葉片）推力系數(shù)曲線第3頁主要材料表部件名稱使用材料材料性能機艙底盤QT400-18ALGB/T1348-88輪轂QT400-18ALGB/T1348-88發(fā)電機動、定軸QT400-18ALGB/T1348-88轉(zhuǎn)動軸軸承SKF或FAGSKF或FAG偏航齒輪42CrMoJB/T6396-1992剎車片燒結(jié)摩擦材料JB/T3063振動的設(shè)計標準部位允許振動標準機艙≤1.47m/s2發(fā)電機≤1.8mm/s2第4頁機組技術(shù)說明3.1 總體設(shè)計方案金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組采用水平軸、三葉片、上風(fēng)向、變速變槳距調(diào)節(jié)、直接驅(qū)動、外轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機并網(wǎng)的總體設(shè)計方案。 功率控制方式采用變速變槳矩控制， 每一個葉片上有一個變槳軸承，變槳軸承連接葉片和鑄鐵結(jié)構(gòu)的輪轂。在額定風(fēng)速以下采用變速調(diào)節(jié)，額定風(fēng)速以上葉片槳距角可根據(jù)風(fēng)速和功率輸出情況自動調(diào)節(jié)。 發(fā)電機采用多極外轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機，采用直驅(qū)方式，葉輪直接同發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接。發(fā)電機自然風(fēng)冷，無需電網(wǎng)勵磁，發(fā)電機低速運轉(zhuǎn)（ 9～19rpm）。 變速恒頻系統(tǒng)采用 AC-DC-AC變流方式，將發(fā)電機發(fā)出的低頻交流電經(jīng)整流轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動直流電(AC/DC)，經(jīng)斬波升壓輸出為穩(wěn)定的直流電壓，再經(jīng) DC/AC逆變器變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率、同幅值、同相的交流電，最后經(jīng)變壓器并入電網(wǎng)，完成向電網(wǎng)輸送電能的任務(wù)。隨意適應(yīng)50Hz、60Hz電網(wǎng)，優(yōu)異的并網(wǎng)特性及低電壓穿越能力，無功調(diào)節(jié)范圍 寬（感性0.95～容性0.95）。金風(fēng)82/1500kW風(fēng)力發(fā)電機組外形圖輪轂高度：70m葉輪直徑：82m額定功率：1500kW機組自動偏航系統(tǒng)能夠根據(jù)風(fēng)向標所提供的信號自動確定風(fēng)力發(fā)電機組的方向。當風(fēng)向發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向標信號，通過減速的驅(qū)動馬達使機艙自動對準風(fēng)向。偏航系統(tǒng)在工作時帶有阻尼控制，通過優(yōu)化的偏航速度，使機組偏航旋轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。液壓系統(tǒng)由液壓泵站、電磁元件、蓄能器、聯(lián)結(jié)管路線等組成，用于為偏航剎車系統(tǒng)及轉(zhuǎn)子剎車系統(tǒng)提供動力源。 自動潤滑系統(tǒng)由潤滑泵、油分配器、潤滑小齒輪、潤滑管路線等組成， 主要用于偏航軸承滾道及齒面的潤滑。在海上型風(fēng)機，變槳系統(tǒng)也做了自動潤滑設(shè)計。 制動系統(tǒng)采用葉片順槳實現(xiàn)空氣制動，降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。 機組機艙設(shè)計采用了人性化設(shè)計方案， 工作空間較大，方便運行人員檢查維修，同時還設(shè)計了電動提升裝置，方便工具及備件的提升。 電控系統(tǒng)以可編程控制器為核心，控制電路由 PLC中心控制器及其功能擴展模塊組成。第5頁3.2 風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)和機艙布置圖直接驅(qū)動式風(fēng)力發(fā)電機組主要部件包括：葉片、輪轂、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機定子、偏航系統(tǒng)、測風(fēng)系統(tǒng)、底座、塔架等。1.葉片 2.輪轂 3.變槳系統(tǒng) 4.發(fā)電機轉(zhuǎn)子 5.發(fā)電機定子6.偏航系統(tǒng) 7.測風(fēng)系統(tǒng) 8.底座 9.塔架 10.提升機金風(fēng)1500kW直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)3.3 機組詳細技術(shù)說明 葉輪金風(fēng)1500kW直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組的葉輪用于將空氣的動能轉(zhuǎn)換為葉輪的轉(zhuǎn)動機械能。 葉輪的轉(zhuǎn)動是在葉片的升力做用下產(chǎn)生的。金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組采用三葉片，上風(fēng)向的布置形式，每個葉片有一套獨立的變槳機構(gòu)，主動對葉片進行調(diào)節(jié)。葉片材料使用強化玻璃鋼。葉片配備雷電保護系統(tǒng)。 當遭遇雷擊時，通過間隙放電器將葉片上的雷電經(jīng)由塔架導(dǎo)入地下。 每一個葉片上有一個變槳軸承， 變槳軸承連接葉片和鑄鐵結(jié)構(gòu)的輪轂。 葉片槳距角可根據(jù)風(fēng)速和功率輸出情況自動調(diào)節(jié)。 風(fēng)機維護時，葉輪可通過鎖定銷進行鎖定。葉輪與發(fā)電機動軸連接，動軸通過圓錐滾子軸承與定軸配合，定軸固定在機艙底座上。 設(shè)計特點功率調(diào)節(jié)采用變速變槳矩控制。在額定功率點之前，通過調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸出功率；在額定功率點后，通過變槳調(diào)節(jié)輸出功率，風(fēng)機輸出功率可保持恒定，同時變槳矩控制在風(fēng)機運行過程中能有效降低機組所受載荷。增加了結(jié)構(gòu)阻尼，有效消除了葉片在高風(fēng)速下運行時的有害擺振。 葉片制造工藝特點葉片成型過程中，底層為膠衣層可以和基體直接固化在一起，增加了結(jié)合力。采用鏡面模具技術(shù)，提高了葉片表面光潔度，增加了葉片的氣動效率。葉片主梁采用抽真空成型，消除了大梁工藝制造過程中可能出現(xiàn)的缺陷，有效的保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了葉片的剛性。葉片制造采用真空吸注工藝。采用航空平衡技術(shù)，每組葉片的重量互差控制在0.1%以下，重心互差在10mm以內(nèi)，使風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動時的不平衡度達到最小。第6頁采用精密的定位工裝，保證螺栓孔之間的位置精度。 葉片選材結(jié)構(gòu)膠，選用特殊結(jié)構(gòu)膠，各項性能指標的要求都比較高。玻璃布及纖維和膠都是經(jīng)過大量的性能實驗和疲勞實驗后進行篩選確定的。金屬件和其它零部件也都選用低溫性能好，性能指標較高的材料。 葉片試驗葉片經(jīng)過了靜、動強度和剛度度、頻率試驗和測試。b)葉片按德國Lloyd標準結(jié)合航空產(chǎn)品實驗技術(shù)進行了疲勞試驗，壽命超過20年。 輪轂/葉片試驗輪轂采用球形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)鑄造性好，材料為 QT400-18AL強度較高。 發(fā)電機發(fā)電機采用多極永磁同步電機， 永磁勵磁方式結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)電機是將葉輪轉(zhuǎn)動的機械動能轉(zhuǎn)換為電能的部件。金風(fēng)1500kW直驅(qū)永磁同步發(fā)電機的額定功率為 1580kW、額定轉(zhuǎn)速19rpm、極數(shù)88極、額定電壓690V，繞組的絕緣等級F級，防護等級為IP23、發(fā)電機重量43.6噸。發(fā)電機由定子、轉(zhuǎn)子、動定軸和其他附件構(gòu)成。發(fā)電機定子由定子支架、鐵芯和繞組以及其他附件組成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子支架和永磁磁極組成。發(fā)電機為六相輸出，定子采用了分數(shù)槽，能更好的消除發(fā)電機的諧波影響，在轉(zhuǎn)子磁極上精心設(shè)計的獨特排列方式使其振動、噪聲更低。獨特的散熱方式使發(fā)電機的溫升只有 60K。采用一套獨特的自冷卻結(jié)構(gòu)將氣流通過導(dǎo)風(fēng)套引入定子鐵芯外部，當隨著風(fēng)速的增加，發(fā)電機功率也增大，同時產(chǎn)生的熱量也在增加， 恰好符合發(fā)電機大功率下的冷卻設(shè)計。定子繞組材料全部采用F級以上等級的絕緣材料，溫升按照B級考核。定子繞組使用高性能聚酯亞胺絕緣樹脂真空浸漬，優(yōu)良的浸漆環(huán)境充分的保證了定子繞組絕緣性能。在發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子上設(shè)計制造有兩個方便維護人員穿越的艙門和相應(yīng)的人孔。并配有雙重的機械、電氣安全保障措施。金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機是外轉(zhuǎn)子型，轉(zhuǎn)子位于定子的外部。由于采用這種永磁體外轉(zhuǎn)子第7頁結(jié)構(gòu)，與同功率電勵磁風(fēng)力發(fā)電機相比，金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組的電機的尺寸和外徑相對較小。下圖顯示了兩種結(jié)構(gòu)的對比。圖中兩種結(jié)構(gòu)的氣隙直徑相同，功率輸出相同。金風(fēng)1500kW風(fēng)力機外轉(zhuǎn)子直徑僅僅比定子直徑大了100多毫米，而電勵磁電機結(jié)構(gòu)高出氣隙直徑很多。電機直徑減小后重量減輕，易于公路運輸。金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組電機外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對比圖金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機采用直驅(qū)結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)同步發(fā)電機。發(fā)電機轉(zhuǎn)子被葉輪直接驅(qū)動，當傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的齒輪箱部件取消后，潤滑油泄漏、噪音、齒輪箱過載和損壞的問題因而消失了，同時也會降低用戶的運行和維護成本。 金風(fēng)1500kW永磁電機永磁特性說明按照發(fā)電機出口側(cè)三相短路電流（8倍額定電流），計算短路電流產(chǎn)生的沖擊退磁磁場強度，按照2.5倍沖擊退磁磁場強度選擇永磁體的額定矯頑力值，依據(jù)額定矯頑力值，選擇永磁體材料。金風(fēng)公司選擇的1500kW發(fā)電機永磁體，工作點在退磁曲線的拐點之上，是拐點值得的3-4倍。同時我們選用的是具有較高的矯頑力值的磁鋼材料，具有較高的抗去磁能力，不會造成永磁體的不可逆退磁。磁性能合格的永磁材料的內(nèi)稟退磁曲線，可分為兩部分。第一部分為與H軸接近平行的平行段，第二部分為下降段，平行段與下降段相交處稱為拐點。當作用于磁體的最大退磁場與內(nèi)稟（退磁）曲線交點在拐點右方時，最大退磁場消失后，磁體的磁通密度不會下降。但是當交點在下降段（拐點之左）時，最大退磁場消失后，磁體的磁通密度會產(chǎn)生不可逆下降。下面圖片中Bm1為電機正常工作時磁體的磁通密度，Hm2為電機特殊狀況時作用于磁體的退磁場。電機特殊狀況時磁體磁通密度由Bm1下降到Bm2，電機正常工作后磁體磁通密度仍能恢復(fù)到Bm1。合格產(chǎn)品的內(nèi)稟退磁曲線不合格永磁體的內(nèi)稟曲線（出現(xiàn)塌肩）如下圖所示，它的Br與上面圖片中的Br相同。此磁體安裝于電機后，正常工作時磁體的磁通密度Bm1與上圖中的Bm1相同。但是當電機出現(xiàn)過載時，作用于磁體的退磁場Hm2與內(nèi)稟曲線相交于下降段，造成磁體不可逆退磁。過載結(jié)束后，內(nèi)稟曲線不能恢復(fù)原狀，將形成回復(fù)線與B軸相交于（此回復(fù)線平行于內(nèi)稟曲線平行段）。此時磁體的磁通密度將下降至B'm1（<），即出現(xiàn)不可逆下降現(xiàn)象。第8頁不合格產(chǎn)品（出現(xiàn)塌肩）的內(nèi)稟退磁曲線金風(fēng)公司在設(shè)計發(fā)電機時，充分考慮到了特殊工況時產(chǎn)生的反向磁場對磁體的退磁作用，設(shè)計上通過計算，選取的永磁磁鋼各項性能參數(shù)，能保證在過載、短路、雷擊時永磁體工作點在拐點之上，永磁磁鋼不會產(chǎn)生永久退磁現(xiàn)象。1500kW風(fēng)機的控制系統(tǒng)，具有溫度、過流、欠電壓等多項保護功能，在非正常工況下，風(fēng)機具有比較完善、可靠的保護。生產(chǎn)上，我公司制訂了采購永磁磁鋼材料詳細的訂貨技術(shù)標準，通過量化的技術(shù)指標，控制材料的性能質(zhì)量。永磁體的老化失磁隨時間的變化呈對數(shù)曲線的規(guī)律，在壽命期內(nèi)永磁體的磁衰減不超過5%，隨著時間的變化磁性能將越來越穩(wěn)定。金風(fēng)1500kW機組的永磁發(fā)電機在設(shè)計已經(jīng)充分考慮了余量，并在工藝上對磁鋼做了穩(wěn)磁處理，能夠確保磁體的穩(wěn)定性。同時少量的磁場減弱能夠通過電機轉(zhuǎn)速地調(diào)整很容易得到補償，機組的發(fā)電效率不會受到影響。唐任遠院士研究的成果為稀土永磁電機的發(fā)展和應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)，解決了制約永磁電機推廣應(yīng)用中可能失磁的技術(shù)難題，使稀土永磁電機的技術(shù)經(jīng)濟性能有顯著提高，為稀土永磁電機的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。隨著永磁材料的技術(shù)發(fā)展，永磁體的性能衰減和壽命問題可靠性已是大大提高。永磁體在電機領(lǐng)域的運用也是很為廣泛，應(yīng)用的時間也經(jīng)歷了幾十年了，早期的鋁鎳鈷永磁體、鐵氧體永磁體它們的矯頑力、剩磁密度低，易產(chǎn)生性能波動。在20世紀60年代和80年代稀土永磁體相繼問世，它們在性能上有了優(yōu)異的特性，又經(jīng)過長期的發(fā)展，永磁體的熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性得到了很大的改善。同時加上電機研究開發(fā)經(jīng)驗的逐步成熟，使永磁電機在國防、工農(nóng)業(yè)等方面獲得越來越廣泛的應(yīng)用。永磁體的性能衰減和壽命往往不在是永磁電機的瓶頸問題，這些是可以通過永磁體的選用、設(shè)計以及電機的設(shè)計、控制等科技手段避免和提高的 制動系統(tǒng)金風(fēng)1500kW直接驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機組采用三套獨立的葉片變槳系統(tǒng)， 也可在一套槳距系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能順槳的情況下實現(xiàn)獨立剎車。機械剎車安裝在發(fā)電機內(nèi)，加壓剎車，釋壓松閘，主要用于維護葉輪時將機組保持在停機位置。 機艙設(shè)計機艙負責將葉輪和發(fā)電機的靜態(tài)和動態(tài)載荷傳遞到塔架。 另外，機艙罩內(nèi)還有控制柜、提第9頁升機、偏航系統(tǒng)等，外部還有測風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)性質(zhì)不同，機艙可分為三個部分： 1）傳遞載荷的鑄件部分；2）供維護人員使用的工作平臺； 3）由玻璃纖維原料制造的殼體。 偏航系統(tǒng)金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組采用主動偏航對風(fēng)形式。在機艙后部有兩個互獨立的傳感器——風(fēng)速計和風(fēng)向標。風(fēng)向標的信號反映出風(fēng)機與主風(fēng)向之間有偏離， 當風(fēng)向持續(xù)發(fā)生變化時，控制器根據(jù)風(fēng)向標傳遞的信號控制叁個偏航驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動機艙對準主風(fēng)向， 偏離主風(fēng)向的誤差在±4度內(nèi)。該系統(tǒng)具有以下特點：偏航軸承采用“零游隙”設(shè)計的四點接觸球軸承，以增加整機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，增強抗沖擊載荷能力；偏航工作時，10個偏航剎車閘都加有部分剎車載荷（20bar－30bar的余壓），使得偏航過程中始終有阻尼存在，保證偏航時機艙平穩(wěn)轉(zhuǎn)動；采用了力矩特性較軟的多極電機驅(qū)動，結(jié)合風(fēng)電場的工況，可優(yōu)化機組偏航轉(zhuǎn)速，保證較小的沖擊；偏航剎車為液壓驅(qū)動剎車，靜止時偏航剎車閘將機艙牢固鎖定；偏航時，剎車仍然保持一定的余壓，使偏航運動更加平穩(wěn)，避免可能發(fā)生的振動現(xiàn)象。位于偏航電機驅(qū)動軸上的電磁剎車具有失效保護功能，在出現(xiàn)外部故障（如斷電）時，電磁制動系統(tǒng)仍能使機組的偏航系統(tǒng)處于可靠的鎖定狀態(tài)。偏航減速箱的齒輪采用滲碳淬火、磨削加工的硬齒面技術(shù)。偏航齒也采用硬齒面技術(shù)，其中外齒圈齒面采用特殊工藝，提高齒面硬度值至50HRC以上，避免了長期運行產(chǎn)生磨損。偏航電機采用大功率低轉(zhuǎn)速的設(shè)計方案，從而使偏航過程更加平穩(wěn)。優(yōu)化設(shè)計偏航控制系統(tǒng)，對偏航的路徑選擇進行智能判斷，機組在風(fēng)速較小的狀態(tài)下，自行解纜，避免了高風(fēng)速段偏航解纜造成的發(fā)電量損失。 機組運行及安全系統(tǒng)金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組是全天候自動運行的設(shè)備,整個運行過程都處于嚴密控制之中。其安全保護系統(tǒng)分三層結(jié)構(gòu)：計算機系統(tǒng)，獨立于計算機的安全鏈，器件本身的保護措施。在機組發(fā)生超常振動、過速、電網(wǎng)異常、出現(xiàn)極限風(fēng)速等故障時保護機組。對于電流、功率保護，采用兩套相互獨立的保護機構(gòu)，諸如電網(wǎng)電壓過高，風(fēng)速過大等不正常狀態(tài)出現(xiàn)后，電控系統(tǒng)會在系統(tǒng)恢復(fù)正常后自動復(fù)位，機組重新啟動。具體運行過程為：第10頁當風(fēng)速持續(xù)10min（可設(shè)置）超過3m/s，風(fēng)機將自動啟動。葉輪轉(zhuǎn)速大于9rpm／min時并入電網(wǎng)。隨著風(fēng)速的增加，發(fā)電機的出力隨之增加，當風(fēng)速大于10m/s時，達到額定出力，超出額定風(fēng)速機組進行恒功率控制。當風(fēng)速高于22m/s持續(xù)10min，將實現(xiàn)正常剎車（變槳系統(tǒng)控制葉片進行順槳，轉(zhuǎn)速低于切入轉(zhuǎn)速9rpm／min，風(fēng)力發(fā)電機組脫網(wǎng)）。當風(fēng)速高于25m/s并持續(xù)10s鐘時，實現(xiàn)正常剎車。當風(fēng)速高于29m/s并持續(xù)1s時，實現(xiàn)正常剎車。當遇到一般故障時，實現(xiàn)正常剎車。當遇到特定故障時，實現(xiàn)緊急剎車（變流器脫網(wǎng)，葉片以10°/s的速度順槳）。 控制系統(tǒng)金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組配備的電控系統(tǒng)以可編程控制器為核心，控制電路是由 PLC中心控制器及其功能擴展模塊組成。 主要實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機正常運行控制、 機組的安全保護、故障檢測及處理、運行參數(shù)的設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄顯示以及人工操作，配備有多種通訊接口，能夠?qū)崿F(xiàn)就地通訊和遠程通訊。控制系統(tǒng)原理圖 電控系統(tǒng)的組成金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組的電氣控制系統(tǒng)由低壓電氣柜、電容柜、控制柜、變流柜、水冷柜、機艙控制柜、三套變槳柜、傳感器和連接電纜等組成，電控系統(tǒng)包含正常運行控制、運行狀態(tài)監(jiān)測和安全保護三個方面的職能。低壓電氣柜：風(fēng)力發(fā)電機組的主配電系統(tǒng)，連接發(fā)電機與電網(wǎng)，為風(fēng)機中的各執(zhí)行機構(gòu)提供電源，同時也是各執(zhí)行機構(gòu)的強電控制回路。電容柜:為了保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，在逆變器與電網(wǎng)之間設(shè)計有 LC濾波回路?？刂乒瘢嚎刂乒袷菣C組可靠運行的核心，主要完成數(shù)據(jù)采集及輸入、輸出信號處理； 邏輯功能判定；對外圍執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令；與機艙柜、變槳柜通訊， 接收機艙和輪箍內(nèi)變槳系統(tǒng)信號；與中央監(jiān)控系統(tǒng)通訊、傳遞信息。變流柜：變流系統(tǒng)主電路采用交－直－交結(jié)構(gòu)， 將發(fā)電機輸出的非工頻交流電通過變流柜變換成工頻交流電并入電網(wǎng)。第11頁水冷柜：變流系統(tǒng)的冷卻裝置。機艙控制柜：采集機艙內(nèi)的各個傳感器、限位開關(guān)的信號；采集并處理葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、溫度、振動等信號。變槳柜：實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組的變槳控制，在額定功率以上通過控制葉片槳距角使輸出功率保持在額定狀態(tài)。在停機時，調(diào)整槳葉角度，使風(fēng)力發(fā)電機處于安全轉(zhuǎn)速下。正常運行控制包括機組自動啟動，變流器并網(wǎng)，主要零部件除濕加熱，機艙自動跟蹤風(fēng)向，液壓系統(tǒng)開停，散熱器開停，機艙扭纜和自動解纜，電容補償和電容濾波投切以及低于切入風(fēng)速時自動停機。監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測電網(wǎng)的電壓、頻率，發(fā)電機輸出電流、功率、功率因數(shù)，風(fēng)速，風(fēng)向，葉輪轉(zhuǎn)速，發(fā)電機轉(zhuǎn)速，液壓系統(tǒng)狀況，偏航系統(tǒng)狀況，風(fēng)力發(fā)電機組關(guān)鍵設(shè)備的溫度及戶外溫度等，控制器根據(jù)傳感器提供的信號控制風(fēng)力機組的可靠運行。安全保護系統(tǒng)分三層結(jié)構(gòu)：計算機系統(tǒng)（控制器），獨立于控制器的緊急停機鏈和個體硬件保護措施。微機保護涉及到風(fēng)力機組整機及零部件的各個方面，緊急停機鏈保護用于整機嚴重故障及人為需要時，個體硬件保護則主要用于發(fā)電機和各電氣負載的保護。電控系統(tǒng)的設(shè)計和實施結(jié)果能夠滿足風(fēng)力發(fā)電機組無人值守、自動運行、狀態(tài)控制及監(jiān)測的要求。 變流裝置金風(fēng)MW級直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過變流裝置和變壓器接入電網(wǎng)，其中變流系統(tǒng)主電路采用交－直－交結(jié)構(gòu)，將永磁同步風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的能量通過變壓器送入電網(wǎng)，變流系統(tǒng)的主電路圖如圖所示：變流系統(tǒng)主電路原理圖變流裝置按照我公司永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的特點專門設(shè)計， 與六相永磁同步發(fā)電機具有很好的適應(yīng)性，通過六相可控整流，有效減少或抑制了電機側(cè)的諧波轉(zhuǎn)矩脈動，同時對電機繞組幾乎沒有du/dt的影響。另外，從上圖可看出，變流裝置主回路采用多重化并聯(lián)技術(shù)，提高了系統(tǒng)容量（小容量功率器件可用在大容量系統(tǒng)中）、減少了輸出電流諧波。中間斬波升壓是三重斬波升壓，起到了穩(wěn)壓和升壓作用，適應(yīng)了風(fēng)機的最大風(fēng)能捕獲策略，即把變動的發(fā)電機輸出電壓，與整流回路一起最終穩(wěn)定在DC-Link電壓設(shè)定值附近，使DC-Link電壓穩(wěn)定在逆變環(huán)節(jié)所需的直流電壓上。 DC/AC變換部分采用兩重逆變策略，通過采用先進的 PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，有效減少了輸出諧波（THD％<3%）、提高了系統(tǒng)容量。通過控制上的優(yōu)化，使電壓閃變指標在國際技術(shù)標準允許范圍之內(nèi)。第12頁隨著風(fēng)電機組生產(chǎn)制造技術(shù)的進步及風(fēng)電在電網(wǎng)總裝機容量中所占比例的提高， 目前風(fēng)電發(fā)達國家出臺的風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則都對風(fēng)電場提出了更高的要求： 在規(guī)定的故障及電網(wǎng)電壓跌落期間，保證一定時間范圍內(nèi)風(fēng)電場能夠連續(xù)運行而不脫離電網(wǎng)， 甚至要求風(fēng)電場在電網(wǎng)故障發(fā)生后發(fā)出無功功率參與電網(wǎng)的電壓控制。也就是要求風(fēng)電場具有低電壓穿越 (LowVoltageRide-Through，LVRT)功能。下圖所示為金風(fēng)科技1.5MW永磁直驅(qū)風(fēng)電機組LVRT功能的具體要求。陰影部分表示風(fēng)電機組在此范圍內(nèi)不能脫離系統(tǒng)，當風(fēng)電機組端電壓跌落到額定電壓的15%時，要求風(fēng)電機組能夠維持運行0.2s，端電壓在其額定電壓的80%及以上時要求風(fēng)電機組能夠維持運行。金風(fēng)1.5MW永磁直驅(qū)風(fēng)電機組LVRT的要求風(fēng)電場的LVRT功能主要由所選用機組的運行特性決定，在風(fēng)電場安排的動態(tài)無功補償裝置也會起到一定的作用。金風(fēng)1.5MW永磁直驅(qū)風(fēng)電機組可以實現(xiàn)兩種控制模式下的低電壓穿越功能，一種控制方式是在系統(tǒng)故障時保持并網(wǎng)狀態(tài)，但與系統(tǒng)無能量交換，當系統(tǒng)正常后風(fēng)電機組可以迅速恢復(fù)原發(fā)電狀態(tài)，保持系統(tǒng)平衡；另外一種控制方式是在系統(tǒng)故障期間保持風(fēng)電機組輸出電流，電流控制在1.5倍的原發(fā)電狀態(tài)電流并且小于1.1倍風(fēng)機額定電流(取決于故障前的運行狀態(tài))，功率因數(shù)不變。默認的控制方式為后一種控制。 變槳系統(tǒng)變槳驅(qū)動原理圖第13頁變槳電控系統(tǒng)主電路采用交流 -----直流----交流回路，變槳電機采用交流異步電機。變槳速率或變槳電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，采用閉環(huán)頻率控制。相比采用直流電機調(diào)速的變槳控制系統(tǒng)， 在保證調(diào)速性能的前提下，避免了直流電機存在碳刷容易磨損，維護工作量大、成本增加的缺點。變槳傳動采用齒形帶傳動，變槳平穩(wěn)，無需潤滑，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長。每個葉片的變槳控制柜，都配備一套由超級電容組成的備用電源，超級電容儲備的能量，在保證變槳控制柜內(nèi)部電路正常工作的前提下，足以使葉片以 10°/s的速率，從 0°順槳到90°三次。當來自滑環(huán)的電網(wǎng)電壓掉電時，備用電源直接給變槳控制系統(tǒng)供電，仍可保證整套變槳電控系統(tǒng)正常工作。當超級電容電壓低于軟件設(shè)定值，主控在控制風(fēng)機停機的同時，還會報電網(wǎng)電壓掉電故障。相比密封鉛酸蓄電池作為備用電源的變槳系統(tǒng)，采用超級電容的變槳系統(tǒng)具有下列優(yōu)點：充電電流大，充電時間短；交流變直流的整流模塊同時作為充電器，無須再單獨配置充放電管理電路；超級電容的容量隨使用年限的增加，減小非常小。壽命長；無須維護；體積小，重量輕等優(yōu)點。變槳系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)通常分為中央監(jiān)控系統(tǒng)（指通過風(fēng)電場通訊光纜在風(fēng)電場監(jiān)控室實現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)）和遠程監(jiān)控系統(tǒng)（指通過Internet實現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)）。中央監(jiān)控系統(tǒng)由就地通訊網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控計算機、保護裝置、中央監(jiān)控軟件等組成。功能主要是為了利于風(fēng)電廠人員集中管理和控制風(fēng)機。遠程監(jiān)控系統(tǒng)由中央監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機、 ADSLAsymmetricalDigitalSubscriberLoop,非對稱數(shù)字用戶環(huán)線）設(shè)備、CDMA模塊）、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)（電話線、無線網(wǎng)絡(luò)、Internet）、遠程監(jiān)控計算機、保護系統(tǒng)、遠程監(jiān)控軟件組成。功能主要是為了讓遠程用戶實時查看風(fēng)機運行狀況、歷史資料等。金風(fēng)科技作為國內(nèi)最大的風(fēng)機制造商，針對國產(chǎn)風(fēng)機已經(jīng)擁有了功能完善的風(fēng)力發(fā)電機中央監(jiān)控軟件及遠程監(jiān)控軟件。金風(fēng)科技于2006年開發(fā)完成金風(fēng) SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition ，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實時對多個電場、多種機型實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition ）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系第14頁統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。金風(fēng)SCADA系統(tǒng)就是風(fēng)電行業(yè)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)，它的核心是風(fēng)機中央監(jiān)控系統(tǒng)及遠程監(jiān)控系統(tǒng)。對于處在風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)不同層次的機構(gòu)，包括設(shè)計研發(fā)部門、制造商、運營商、維護部門、投資商等，滿足他們對于風(fēng)力發(fā)電機的運行信息的不同需求， 提供多樣的信息表現(xiàn)方式。金風(fēng)SCADA整體結(jié)構(gòu)圖如下所示：SCADA整體結(jié)構(gòu)圖 金風(fēng)SCADA系統(tǒng)劃分根據(jù)SCADA系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)劃分為以下幾個部分：SCADA前置適配器protocoladapter（協(xié)議規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)緩存，數(shù)據(jù)預(yù)處理）2.SCADA中央監(jiān)控系統(tǒng)Centralcontrolsystem（風(fēng)機就地中央監(jiān)控系統(tǒng)）3.SCADA遠程監(jiān)控系統(tǒng)Remotecontrolsystem（風(fēng)機監(jiān)控，狀態(tài)監(jiān)測，載荷檢測，功率檢測，電網(wǎng)監(jiān)測，氣象數(shù)據(jù)及分析圖表）SCADA代理服務(wù)器Proxyserver（電場實時數(shù)據(jù)遠傳，分析數(shù)據(jù)同步，遠程訪問代理）SCADA遠程數(shù)據(jù)中心Remotedatacenter（電場通訊，電場實時及分析數(shù)據(jù)匯集，數(shù)據(jù)集市） SCADA前置服務(wù)（parkservice ）前置服務(wù)（parkservice ）以WINDOWS服務(wù)的形式運行在 WINDOWS操作系統(tǒng)下,主要完成與PLC的通訊，對中控和SCADA提供數(shù)據(jù)接口，對數(shù)據(jù)的采集分主要信息和其它信息的采集，主要信息循環(huán)采集，采集的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存，供中控和SCADA調(diào)用，其它信息提供數(shù)據(jù)采集接口，當中控或SCADA要此數(shù)據(jù)時，采集數(shù)據(jù)，返回采集的數(shù)據(jù)。 SCADA中央監(jiān)控系統(tǒng)（Centralcontrolsystem ）：金風(fēng)中央監(jiān)控使用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。通過實現(xiàn)各個風(fēng)機主輪訓(xùn) (Maindata) 方式實現(xiàn)風(fēng)機數(shù)據(jù)的實時顯示。通過實現(xiàn)各個風(fēng)機單獨查詢方式獲得選定風(fēng)機的實時詳細狀態(tài)顯示。 通過實現(xiàn)命令下達方式實現(xiàn)對選定風(fēng)機的就地控制。第15頁由于系統(tǒng)是就地控制系統(tǒng)。所以是一個相對獨立的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。它通過與風(fēng)機適配器的結(jié)合獲得風(fēng)機的各實時數(shù)據(jù)并選擇存入數(shù)據(jù)庫中。通過分析處理、顯示、統(tǒng)計等一系列的過程來完成對風(fēng)電廠各個風(fēng)機的自動化監(jiān)控。完全獨立的、可追溯的、透明的操作，用戶可訂制監(jiān)測內(nèi)容，控制內(nèi)容、記錄和報告內(nèi)容；針對風(fēng)機制造商、風(fēng)電場開發(fā)商、風(fēng)電場運營商和風(fēng)電場的業(yè)主和投資商的不同需要，可以方便的定制軟件功能；統(tǒng)一的圖形界面為用戶顯示他們所有的風(fēng)機；統(tǒng)一生產(chǎn)報表格式為用戶所有的風(fēng)機；電網(wǎng)、變電所單元監(jiān)測，控制風(fēng)電場的電力系統(tǒng)；氣象監(jiān)測單元是一個獨立的風(fēng)速、氣象參數(shù)的監(jiān)測和分析；提供風(fēng)力發(fā)電機組狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)，通過信息分析實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組預(yù)測性維護；提供風(fēng)力發(fā)電機組的載荷檢測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組各部件的壽命預(yù)測；系統(tǒng)定義了各類參數(shù)的靈活查詢及統(tǒng)計的機制，可以根據(jù)用戶的不同需求進行合理、簡潔的設(shè)置及統(tǒng)計。方便了各類不同用戶的風(fēng)機數(shù)據(jù)的編輯、分析、診斷的需求。就地通訊網(wǎng)絡(luò)是通過電纜、光纜等介質(zhì)將風(fēng)機進行物理連接，對于介質(zhì)的選擇依據(jù)風(fēng)電場的地理環(huán)境、風(fēng)機的數(shù)量、風(fēng)機之間的距離、風(fēng)機與中央監(jiān)控室的距離、項目的投資以及對通訊速率的基本要求制定(推薦以單模光纜為傳輸介質(zhì))。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持鏈形、星形、樹形等結(jié)構(gòu)。具體的連接方式需要確定風(fēng)機的排布位置、及結(jié)合現(xiàn)場施工的便捷性制定。同時給業(yè)主提供詳細的光纜鋪設(shè)、光纖熔接技術(shù)文件。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 中央監(jiān)控軟件金風(fēng)SCADA中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件是風(fēng)電廠人員監(jiān)測、控制風(fēng)機，獲取風(fēng)機數(shù)據(jù)的平臺。金風(fēng)科技針對業(yè)主的普遍要求， 開發(fā)設(shè)計了適應(yīng)多種不同協(xié)議風(fēng)機的中央監(jiān)控軟件， 包括以下主要功能： 監(jiān)測功能可以實時監(jiān)測風(fēng)機的運行狀態(tài)，包括：風(fēng)速、功率、葉輪轉(zhuǎn)速、電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電量、發(fā)電第16頁時間、外部功率、小風(fēng)停機時間、小風(fēng)故障時間、標準運行時間、總維護時間、偏航角、環(huán)境變量、風(fēng)向角、發(fā)電機溫度、總發(fā)電時間、總維護時間、無功電度＋、總發(fā)電量、通電時間、總故障時間、無功電度－、消耗電量、風(fēng)可利用時間、待機時間、小風(fēng)停機時間、小風(fēng)故障時間、定期檢修時間、外部故障時間、標準運行小時、機艙溫度、風(fēng)向角、偏航角度、A相電壓、相電流、B相電壓、B相電流、C相電壓、C相電流等狀態(tài)量。同時可以對全場進行監(jiān)控，主頁面里可以直接顯示每臺風(fēng)機的當前狀態(tài)（正常、風(fēng)機故障、通訊故障），每臺風(fēng)機的當前數(shù)據(jù)（出力、風(fēng)速），如圖所示：監(jiān)控軟件主頁面圖 控制功能集中控制風(fēng)電廠所有風(fēng)機的開機、停機、復(fù)位、偏航。單獨控制某臺風(fēng)機的開機、停機、復(fù)位、偏航等風(fēng)機相關(guān)操作。 記錄存儲功能運行數(shù)據(jù)的存儲，包括：主要信息時間、風(fēng)機狀態(tài)、風(fēng)速、有功功率、電機發(fā)電量、電機發(fā)電量時間、葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、偏航角度、系統(tǒng)壓力、葉間壓力、風(fēng)向角、機艙溫度、A相電壓、B相電壓、C相電壓、A相電流、B相電流、C相電流、功率因數(shù)、無功電度等．以數(shù)據(jù)庫文件方式進行存儲，每臺風(fēng)機每天生成一個文件。故障存儲，每次風(fēng)機出現(xiàn)故障時，都會進行記錄。記錄的內(nèi)容包括：故障發(fā)生時間，事件名稱，存儲方式以數(shù)據(jù)庫文件進行存儲。以上數(shù)據(jù)具備打印功能，可以直接連接打印機打印出來。 報警功能聲音報警：當風(fēng)機出現(xiàn)故障時，觸發(fā)聲音保警或語音保警．值班人員可根據(jù)報警聲來得知現(xiàn)場風(fēng)機發(fā)生故障，進行及時處理．手機短信報警：通過配置短信模塊，當風(fēng)機出現(xiàn)故障時，可以通過相應(yīng)的短信發(fā)送，將故障信息發(fā)送到定制的手機上，此功能可在有移動信號的任何地域使用。第17頁 權(quán)限設(shè)置（保護）功能系統(tǒng)采用了先進、簡便的用戶組、用戶權(quán)限自定義功能完成系統(tǒng)功能權(quán)限的自定義與保護。用戶可根據(jù)不同的操作需要定義含有不同權(quán)限的用戶組后添加屬于此用戶組的用戶， 系統(tǒng)會根據(jù)登陸用戶所含有的不同權(quán)限檢索相應(yīng)的功能。此功能類似與 Windows操作系統(tǒng)中的用戶組與用戶的關(guān)系。操作簡便、擁有較強的系統(tǒng)保護功能。 圖形繪制功能可以繪制每臺風(fēng)機的功率曲線、 風(fēng)速趨勢圖、關(guān)系對比圖、風(fēng)玫瑰圖、 風(fēng)速－時間曲線。數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出。同時在同一個坐標系中，可以顯示該風(fēng)機的具體采集數(shù)據(jù)，便于對比。 報表功能可以對單臺或分組風(fēng)機進行分時段報表、 日報表、月報表、年報表的統(tǒng)計。報表內(nèi)容包括：發(fā)電量、發(fā)電時間、維護時間、故障時間、可利用率、平均風(fēng)速、最大風(fēng)速、平均功率、最大功率、標準運行小時。 打印功能可以將以下數(shù)據(jù)進行打印：歷史運行數(shù)據(jù)故障記錄c）風(fēng)機時段數(shù)據(jù)統(tǒng)計d）風(fēng)機日數(shù)據(jù)統(tǒng)計e）風(fēng)機月數(shù)據(jù)統(tǒng)計 系統(tǒng)日志、風(fēng)機控制命令日志功能系統(tǒng)日志記錄功能可以記錄用戶登陸以及具體的操作日志， 便于管理人員查詢值班人員查詢操作記錄。風(fēng)機控制命令日志功能可以查詢現(xiàn)場操作人員對風(fēng)機的控制、發(fā)送命令的具體操作記錄?？梢杂糜诟右?guī)范化的管理現(xiàn)場值班人員針對風(fēng)機的各項操作。 風(fēng)機參數(shù)設(shè)置功能在需要調(diào)整風(fēng)機內(nèi)部參數(shù)設(shè)置值時，可直接通過中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件使用此功能進行取值與設(shè)置操作，而無需在到現(xiàn)場風(fēng)機內(nèi)部調(diào)整了。 風(fēng)機校時功能在需要調(diào)整風(fēng)機內(nèi)部時鐘時，可以在中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件中使用風(fēng)機校時功能進行校對時鐘， 進行校對時，系統(tǒng)將根據(jù)中央監(jiān)控系統(tǒng)計算機時間進行對選定風(fēng)機進行校時。 使得電場所有風(fēng)機能夠達到時鐘同步。第18頁中央監(jiān)控系統(tǒng)可以采用 VPN方式，使用遠程客戶端實現(xiàn)遠程控制風(fēng)機運行。中央監(jiān)控系統(tǒng)有中英文兩種版本。 遠程監(jiān)控系統(tǒng)金風(fēng)科技根據(jù)電力行業(yè)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控要求， 確保數(shù)據(jù)的安全性，可以采用電力專網(wǎng)為傳輸介質(zhì)。如果配有完善的網(wǎng)絡(luò)路由器及防火墻，也可通過光纖、 ISDN、ADSL、CDMA、GPRS等上Internet，通過VPN實現(xiàn)遠程監(jiān)控。使遠程監(jiān)控機成為就地網(wǎng)絡(luò)中一臺客戶端，具備現(xiàn)場風(fēng)機遠程監(jiān)控功能，軟件系統(tǒng)管理人員可以通過權(quán)限設(shè)置，來確定遠程客戶具備權(quán)限（特別是對控制權(quán)限的約定），從而實現(xiàn)遠程監(jiān)測（監(jiān)控）。遠程監(jiān)控示意圖如下：遠程監(jiān)控系統(tǒng)示意圖 遠程監(jiān)控軟件因為遠程監(jiān)控端安裝系統(tǒng)與中央監(jiān)控端完成一樣，并通過 VPN實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有與中央監(jiān)控完全一樣的功能（注：建議系統(tǒng)管理員將其控制功能關(guān)閉） 。 SCADA代理服務(wù)器（Proxyserver ）：電場代理服務(wù)器主要完成電場實時數(shù)據(jù)的發(fā)送、分析數(shù)據(jù)結(jié)果的存儲、遠程訪問代理(remoteaccessproxy) 等功能。它一方面通過電場內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)與前置適配器和中控系統(tǒng)交互，另一方面與之相聯(lián)的外網(wǎng)通訊設(shè)備（如 CDMA/GPRS、寬帶路由器、MODEM）與互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞€網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，通過互聯(lián)網(wǎng)將風(fēng)電場和風(fēng)電機組的數(shù)據(jù)實時及各系統(tǒng)分析結(jié)果傳送到遠程數(shù)據(jù)中心。在設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊方案中，主要需要考慮數(shù)據(jù)通訊的易實現(xiàn)性和通訊的效率問題。為了降低風(fēng)電機組的監(jiān)測數(shù)據(jù)接入遠程監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的難度，更好的適應(yīng)風(fēng)電企業(yè)的實際情況，我們采用兩種不同方式分別傳輸實時數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)傳輸：由于遠程監(jiān)控的時效性要求不高，實時數(shù)據(jù)傳輸時，可以通過參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)過濾，只發(fā)送間隔時段的最新瞬態(tài)數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)同步：為滿足電場及遠程分析數(shù)據(jù)結(jié)果的一致性要求，我們在分析數(shù)據(jù)的傳輸上直接利用了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分布式同步功能，它除了能簡化系統(tǒng)實現(xiàn)外，還同時實現(xiàn)了很多分析數(shù)據(jù)的增量發(fā)送，減少了通信量。代理服務(wù)器還兼負著遠程WEB用戶的訪問代理及遠程維護的通道等工作。它通過路由及NAT映射，使外部網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的某些可訪問設(shè)備搭接通道。 SCADA遠程數(shù)據(jù)中心：遠程數(shù)據(jù)中心是一個應(yīng)用服務(wù)程序由一系列中間件（ middleware）組成，它有四個主要第19頁工作，一是一個負責接收各電場實時數(shù)據(jù)，形成內(nèi)存數(shù)據(jù)，以供 WEB系統(tǒng)顯示；二是與各電場數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)同步分析結(jié)果集；三是資源定位服務(wù)，提供遠程 WEB訪問電場時，電場動態(tài) IP定位問題；四是將分析結(jié)果匯總到風(fēng)電行業(yè)數(shù)據(jù)倉庫 (datawarehouse )。 WEB發(fā)布通過瀏覽器方式提供多電場的遠程監(jiān)視控制功能。中國的情況是電場采用集中式管理，一般情況下電場都是上萬千瓦。需要在電場建立中央監(jiān)控室，配置中央監(jiān)控系統(tǒng)，完成風(fēng)機的監(jiān)視與控制。不采用遠程控制方式控制風(fēng)機的運行。風(fēng)機的遠程控制將使用瀏覽器作為客戶端，通過 SCADA遠程監(jiān)控實現(xiàn)。 金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組通訊介紹金風(fēng)1500kW風(fēng)力機采用工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)的通訊方式，風(fēng)力機端通訊接口為為 RJ45電氣接口。就地通訊網(wǎng)絡(luò)是通過電纜、光纜等介質(zhì)將風(fēng)機進行物理連接， 對于介質(zhì)的選擇依據(jù)風(fēng)電場的地理環(huán)境、風(fēng)機的數(shù)量、風(fēng)機之間的距離、風(fēng)機與中央監(jiān)控室的距離、項目的投資以及對通訊速率的基本要求制定(推薦以單模光纜為傳輸介質(zhì))。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持鏈形、星形、環(huán)形等結(jié)構(gòu)。具體的連接方式需要確定風(fēng)機的排布位置、及結(jié)合現(xiàn)場施工的便捷性制定。一、通訊拓撲結(jié)構(gòu)1、總線型網(wǎng)絡(luò)總線型網(wǎng)絡(luò)指各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點通過線路依次串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)?？偩€型網(wǎng)絡(luò)的特點是組網(wǎng)簡單，但信息傳輸占用同一物理鏈路，信號傳輸速率受到限制。其網(wǎng)絡(luò)示意圖如下，如下圖。2、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是指依次將各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點連接后，將鏈路首尾結(jié)點也連接的網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是總線型網(wǎng)絡(luò)的改進，它使數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢礞溌酚?個方向，當一條鏈路出問題時，會啟用另一條鏈路，如下圖。3、星型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)絡(luò)是指某一結(jié)點與其他結(jié)點均有物理鏈路連接的網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)的特點是主結(jié)點與其他結(jié)點均有獨立的傳輸鏈路，信息傳輸速率高，信息獨立，保密性好，但組網(wǎng)復(fù)雜，成本高。其網(wǎng)絡(luò)示意圖如下：如下圖。從網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，布線的便捷性，成本綜合考慮，推薦采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)， 該結(jié)構(gòu)特點是第20頁可以防止因某臺風(fēng)機斷電，導(dǎo)致后面風(fēng)機數(shù)據(jù)不能上傳的情況，某電廠5臺兆瓦風(fēng)力機通訊即采用的是環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如下圖二、光纜(光纖)選型要求1、敷設(shè)方式：需要確定光纜采用架空還是直埋方式。架空可選 ADSS型光纜，直埋可選GYTA53型光纜。2、光纖芯數(shù)：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要，可選用用 4芯或8新光纜。光纜芯數(shù)采用四芯時，要求按下圖的方式進行布線（以某風(fēng)場 5臺兆瓦風(fēng)機為例）。采用四芯光纜時，需要從最后一臺風(fēng)機處再拉一根光纜去中控室。光纜芯數(shù)采用8芯，要求按下圖的方式進行布線。采用八芯光纜時，需要將其中的四芯從 31#->32#->33#->35#->34#->監(jiān)控室全部熔接起來，這樣將增加熔接成本，但可以節(jié)省了光纜成本。單多模光纜：風(fēng)機數(shù)量較少，排布均勻，離控制室距離近（小于 2kM）可選多模光纜；風(fēng)機數(shù)量較多，排布不均勻，離控制室遠（大于 2kM）建議使用單模光纜。光纖接頭：需要和光纖轉(zhuǎn)換器接口類型一致，通常為 SC、ST、FC型接頭，推薦采用是ST型接頭。光纜預(yù)留：現(xiàn)場的每個通訊端（機組）都需要盤至少 15m作為余量。三、光纖以太網(wǎng)交換機選型技術(shù)要求光纖以太網(wǎng)交換機是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中最重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 該設(shè)備運行的好壞，直接影響了網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，因此設(shè)備的選型要求至關(guān)重要，建議按照以下要求進行選型：產(chǎn)品設(shè)計及元器件選用上滿足工業(yè)現(xiàn)場需要。機械環(huán)境適應(yīng)性（耐振動、沖擊）、氣候環(huán)境適應(yīng)性(工作溫度-35－＋75；耐腐蝕、防塵、防水)，滿足要求。符合IEEE802.3標準、電磁安全認證、工業(yè)控制設(shè)備認證等。4.支持工業(yè)級環(huán)網(wǎng)協(xié)議，鏈路故障恢復(fù)時間小于300毫秒。電源為寬電壓，工作電壓在18VDC~36VDC，雙冗余設(shè)計，有過載保護功能。安裝方式采用導(dǎo)軌式。散熱方式為無風(fēng)扇外殼散熱。外殼材料為高強度和金外殼。第21頁電口自行調(diào)整直行或交叉線，可選雙共或半雙工。有LED燈顯示電源/連接、活動狀態(tài)/速率。可組成光纖鏈網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、星型網(wǎng)、相切環(huán)。12.應(yīng)具備4-6個電口；2對光口，SC或ST型單模接口。點對點傳輸距離在 20KM。四、機組內(nèi)光端機的原理及接線方式如下圖。第22頁控制器X002網(wǎng)線X24V2:3光纖以太網(wǎng)交換機X0V2:3上一臺機組光纖 下一臺機組光纖五、通訊材料第23頁名稱技術(shù)要求以太網(wǎng)端口RJ45電口電源24VDC網(wǎng)線屏蔽五類雙絞線,2米光纖以太網(wǎng)交換機2個光口6個以太網(wǎng)口，單模，接頭與尾纖一風(fēng)機處致.24VDC供電，具備環(huán)網(wǎng)功能光纖尾纖接頭與交換機一致，單模、3米終端盒2進16出、出尾纖、4×M6螺栓固定，螺栓間距85×220中央監(jiān)控機主流商用機或工控機前置機研華P4/2GB/80×2GB監(jiān)控軟件光纖以太網(wǎng)交換機2個光口6個以太網(wǎng)口，單模，接頭與尾纖一致，24VDC供電，具備環(huán)網(wǎng)功能。光纖尾纖接頭與交換機接口一致、單模、3米中控處2進16出、出尾纖、4×M6螺栓固定，螺栓間距終端盒85×220中控交換機網(wǎng)線屏蔽五類雙絞線。機柜2米電源220VAC 電網(wǎng)連接說明第24頁風(fēng)力發(fā)電機組與電網(wǎng)聯(lián)接采用一機一變的形式，考慮經(jīng)濟性也可以兩機一變。以組合式箱變?yōu)槎啵哂邪踩煽啃愿?、技術(shù)性能先進、損耗低、安裝使用方便、維護工作量小、符合環(huán)保要求、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、組合化、智能化等眾多優(yōu)點。送電回路由風(fēng)機的進線主開關(guān)通過四根直埋電纜與箱變低壓側(cè)相連 ,箱變?yōu)槊朗阶儔浩?，接線組別為 Dyn11,簡單回路如圖所示：1500Kw風(fēng)機風(fēng)機主開關(guān)箱變低壓側(cè)開關(guān)1600kVA箱變高壓跌落保險線路風(fēng)力發(fā)電機與電網(wǎng)聯(lián)接示意圖注：圖中高壓側(cè)開關(guān)箱帶有防雷器件推薦電纜及箱變型號序號名稱型號數(shù)量備注1組合式箱變ZS9-1600/0.69/1012低壓電纜YJV22-3*240+1*150-0.6/1每相4根現(xiàn)場距離可調(diào)整注：根據(jù)電控系統(tǒng)的不同，風(fēng)機的出口電壓為 690V，箱變的出口電壓 10KV或35KV。在整個送電回路中，箱變起到變壓和保護的作用，當線路和電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，保護變壓器不被損壞。接地系統(tǒng)通過電控柜內(nèi)的接地點用電纜連接至接地扁鐵， 鍍鋅扁鐵又從風(fēng)機基礎(chǔ)環(huán)引出兩點接地，和箱變的接地系統(tǒng)連接成整體接地，接地電阻小于 4歐。低壓電纜的 N線和柜內(nèi)的接地點共接，形成 NPE系統(tǒng)。對于風(fēng)機系統(tǒng)的并網(wǎng)操作而言，因為該 1500KW發(fā)電機是同步發(fā)電機，因此風(fēng)機系統(tǒng)在并網(wǎng)運行之前，需要滿足一定的并網(wǎng)條件，這些條件是：風(fēng)電機組端電壓大小等于電網(wǎng)電壓；風(fēng)力發(fā)電機的頻率等于電網(wǎng)的頻率；并聯(lián)合閘的瞬間，風(fēng)電機組與電網(wǎng)的回路電動勢為零；風(fēng)電機組相序與電網(wǎng)的相序相同；第25頁風(fēng)力發(fā)電機有固定的旋轉(zhuǎn)方向，只要使發(fā)電機的輸出端各相相互對應(yīng)，即可保證第四條條件得到滿足。所以并網(wǎng)過程中主要檢測前三條并網(wǎng)條件。風(fēng)力發(fā)電機的起動和并網(wǎng)過程如下：由風(fēng)向傳感器測出風(fēng)向并使偏航控制器動作，使風(fēng)力機對準風(fēng)向。同時檢測風(fēng)速（只要有風(fēng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子就有轉(zhuǎn)動，隨著風(fēng)速的增加勵磁電流也逐步增加，即電機端電壓逐步升高），當風(fēng)速超過切入風(fēng)速時，通過換流器的同步并網(wǎng)技術(shù)和變漿系統(tǒng)控制功率實現(xiàn)風(fēng)機并網(wǎng)且沖擊小。當電網(wǎng)系統(tǒng)及風(fēng)機系統(tǒng)正常并且風(fēng)速大于等于風(fēng)機的啟動風(fēng)速時，風(fēng)機將啟動：首先風(fēng)機變漿系統(tǒng)控制葉片角度由停機時的順漿狀態(tài)調(diào)節(jié)至一定的角度，使葉輪可以吸收少量的風(fēng)能并慢慢提高轉(zhuǎn)速，當葉輪轉(zhuǎn)速到達8.5轉(zhuǎn)/分鐘左右時，風(fēng)機葉輪速度將不再增加，此時吸收的風(fēng)能剛好克服機械摩擦阻力使葉輪維持該轉(zhuǎn)速；然后風(fēng)機將啟動換流器來跟蹤電網(wǎng)電壓幅值、電流幅值、電網(wǎng)頻率及相序，在完全同步后閉合主接觸器，風(fēng)機完成并網(wǎng)，因為此時風(fēng)機的輸出功率接近于零，所以對電網(wǎng)沖擊也非常?。辉陂]合主接觸器后，風(fēng)機通過變漿系統(tǒng)控制葉片角度使吸收的風(fēng)能漸漸增大，風(fēng)機的輸出功率也將隨之提高。推薦箱變主要技術(shù)參數(shù)：型號：ZS9-1600/0.69/10額定電壓： 0.69KV（低壓）/10KV（高壓）容量：1600KVA聯(lián)結(jié)組別：Dyn（即高壓側(cè)三角形聯(lián)結(jié)，低壓側(cè)星形聯(lián)結(jié)并中性點接地）額定頻率：50Hz短路阻抗：Ud＝符合GB/T6451-1999空載電流:應(yīng)符合GB/T6451-1999規(guī)定空載損耗:應(yīng)符合GB/T6451-1999規(guī)定負載損耗:應(yīng)符合GB/T6451-1999規(guī)定變壓器工頻耐壓：35KV沖擊耐壓：75KV溫升限制：繞組溫升≤65K，頂層油面溫升≤55K，同時滿足GB1094.2-1996(變壓器溫升限值)、GB/T11022-1999(高壓電器設(shè)備溫升限值)和GB7251.1-1997（低壓電器設(shè)備溫升限值）規(guī)定運行噪音：距箱變本體 1m處，噪音不超過50dB調(diào)壓方式：無勵磁分接開關(guān)，分接范圍± 2×2.5%防護等級IP33。冷卻方式：ONAN（戶外自然冷卻，同時要滿足組合式變壓器相關(guān)國家標準的規(guī)定） 。防雷性能要符合相應(yīng)國家標準 ,需要在高壓側(cè)安裝避雷器。第26頁變壓器油選用優(yōu)質(zhì)礦物油，箱變內(nèi)配 45#變壓器油，油為其介電強度、粘度、著火點及雜質(zhì)含量必須符合相應(yīng)國家標準，尤其是要適應(yīng)使用當?shù)刈畹蜌鉁貥藴剩ㄓ斜匾獎t要有低溫加熱裝置）。產(chǎn)品總的質(zhì)量水平達到該產(chǎn)品相應(yīng)的國家、行業(yè)標準的規(guī)定。箱變的底座基礎(chǔ)由箱變供貨廠家提供設(shè)計方案。產(chǎn)品選用的材料、基本電氣元器件應(yīng)滿足相應(yīng)國標技術(shù)要求。第27頁金風(fēng)1500KW機組的并網(wǎng)特性由中國電力科學(xué)研究院進行了仿真研究，有關(guān)結(jié)論如下：3.5 金風(fēng)MW機組特性 對比其它機組具有以下優(yōu)點：由于機械傳動系統(tǒng)部件的減少，提高了風(fēng)力發(fā)電機組的可靠性和可利用率；降低了風(fēng)力發(fā)電機組的噪音；永磁發(fā)電技術(shù)及變速恒頻技術(shù)的采用提高了風(fēng)電機組的效率；由于無齒輪箱，大大降低了風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機組的運行維護成本；相比，僅是每三年更換一次齒輪箱潤滑油一項，就能節(jié)省大量費用。機械傳動部件的減少降低了機械損失，提高了整機效率，Cp值在低風(fēng)速段明顯偏高。風(fēng)機設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，變流設(shè)備、電控設(shè)備等易損件都在塔筒底部，維修非常方便。發(fā)電機在低轉(zhuǎn)速下運行，損壞機率大大減小。利用變速恒頻技術(shù)，可以進行無功補償；由于減少了部件數(shù)量，使整機的生產(chǎn)周期大大縮短；全變流技術(shù)，電能品質(zhì)獲得WINDTEST認證；可以從內(nèi)部進入輪轂維護變槳系統(tǒng)，提高了人員的安全性；第28頁 對比目前國際市場上現(xiàn)有的直接驅(qū)動機型，具有以下優(yōu)點：發(fā)電機效率高，變速范圍寬（9rpm～19rpm）；永磁體外轉(zhuǎn)子，勵磁方式結(jié)構(gòu)簡單，無勵磁損失；減小了傳統(tǒng)電勵磁的體積，降低了可能發(fā)生故障。無碳刷和滑環(huán)，減少了維護量，提高了可利用率；變槳系統(tǒng)采用帶傳動，無需潤滑，免維護；變槳系統(tǒng)采用無刷交流電機，電容作為后備電源，壽命長，免維護；變頻裝置采用經(jīng)過驗證的成熟技術(shù)，諧波分量低。機艙結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了人性化設(shè)計方案，盡可能地方便運行人員檢查維修，在設(shè)計中加入爬升助力裝置(助力裝置為可選件，費用單獨計算)，使運行人員在維護過程中攀登梯子時變得格外輕松。 對比目前國際市場上現(xiàn)有的雙饋風(fēng)電機組對電網(wǎng)影響 ，具有優(yōu)勢：由于接入電網(wǎng)的風(fēng)電裝機容量的不斷增加，其對電網(wǎng)接入品質(zhì)的要求越來越嚴格。金風(fēng)MW風(fēng)電機組帶有現(xiàn)代變流裝置，可滿足上述接入電網(wǎng)要求。從回饋到電網(wǎng)的短路電流角度上看，金風(fēng)MW風(fēng)電機組也能滿足電網(wǎng)要求。金風(fēng)MW風(fēng)電機組的電力特性在滿功率狀態(tài)下被測試，同時滿足E.ON準則和FGW準則要求，也被 DEWI認證。金風(fēng)1500kW風(fēng)電機組采用全功率變流裝置（VESTAS,GAMESA,GE,REPOWER等采用雙饋風(fēng)電第29頁機組，雙饋機組采用的不是全功率變流裝置） ，ENERCON風(fēng)電機組也是類似。這意味著永磁發(fā)電機對電網(wǎng)沒有任何影響，主要影響只是關(guān)系到網(wǎng)側(cè)變流裝置。至于所有電力系統(tǒng)仿真而言，風(fēng)電機組的輸出特性表現(xiàn)為電壓特性（變流裝置） ，而獨立于電源（發(fā)電機）。金風(fēng)1500kW風(fēng)電機組基本運行模式為恒無功功率運行模式。 金風(fēng)MW機組對弱電網(wǎng)的適應(yīng)性金風(fēng)1500kW直驅(qū)永磁風(fēng)電機組針對弱電網(wǎng)地區(qū)使用需求，特地優(yōu)化了機組的電網(wǎng)兼容性問題，可很好的適應(yīng)弱電網(wǎng)可能發(fā)生的電網(wǎng)電壓跌落，電網(wǎng)電壓過高、 、頻率波動、諧波和無功功率等等以往風(fēng)機技術(shù)無法解決或很難解決的技術(shù)問題。金風(fēng)1500kW直驅(qū)永磁風(fēng)電機組滿足國際先進的風(fēng)電場電網(wǎng)接入技術(shù)規(guī)范 --德國E.ON準則和FGW導(dǎo)則技術(shù)要求。整機系統(tǒng)在全功率負載試驗下的測試結(jié)果證明，其電網(wǎng)接入特性滿足了最新E.ON準則和FGW導(dǎo)則技術(shù)要求，同時也被DEWI認證。另外，從金風(fēng)1500kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組主回路框圖如下，可看出，決定機組網(wǎng)接入特性的核心部件--變流系統(tǒng)主電路采用交-直-交結(jié)構(gòu)并將風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的能量送入電網(wǎng)。其中交－直變換部分采用六相整流器，直-直變換部分采用三重升壓斬波器,（直流側(cè)還配備了基于PWM技術(shù)的制動單元，很好的適應(yīng)了電網(wǎng)電壓跌落狀況），直-交變換部分采用兩重PWM逆變器,輸出側(cè)還配備了LC濾波裝置。金風(fēng)1500kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組主回路框圖結(jié)合上圖，我們可總結(jié)出金風(fēng) 1500kW風(fēng)機優(yōu)越的電網(wǎng)接入特性如下：欠壓特性當電網(wǎng)交流電壓從其初始值開始下降并使風(fēng)機輸出交流電流開始大于1.5倍起始電流或開始大于1.1倍額定電流時，風(fēng)電機組的輸出功率和功率因數(shù)將為恒定。若電網(wǎng)電壓繼續(xù)降到15%額定電壓，則風(fēng)機也可保持輸出電流水平為小于等于 1.5倍起始電流或小于等于 1.1倍額定電流，持續(xù)時間為 200ms，這段時間內(nèi)，風(fēng)機輸出功率和功率因數(shù)也將為上述恒定值。當風(fēng)機輸出交流電壓進一步下降并低于 15%額定電壓則風(fēng)機將停機。如果交流電壓降到 5%額定電壓以下，則風(fēng)機將關(guān)機?？芍?，金風(fēng) 1500kW機組對電網(wǎng)的各種電壓跌落情況具備了很好的適應(yīng)能力。過壓特性當電網(wǎng)交流電壓從其初始值開始上升時，風(fēng)電機組的輸出功率和功率因數(shù)將為恒定。如果風(fēng)機輸出交流電壓開始超過106%倍額定電壓（或升到110%額定電壓以上，這可通過風(fēng)機PLC調(diào)節(jié)，看實際需要而定）風(fēng)力發(fā)電機組電流將減少到零，但是當電壓開始小于電壓的上述上限值則風(fēng)機交流電流即將恢復(fù)。當風(fēng)機輸出交流電壓超過該電壓上限風(fēng)機將停機。第30頁頻率特性可調(diào)的有功功率輸出（可限制的功率梯度，可限制的最大有功輸出） ，即根據(jù)電網(wǎng)要求，調(diào)節(jié)頻率變動范圍為 47.5～51.5 Hz之間，在此使風(fēng)機停機的頻率限制（一般是± 1%，即49.5～50.5）可根據(jù)不同電網(wǎng)的要求而不同（可調(diào)節(jié)） 。功率因數(shù)調(diào)節(jié)特性金風(fēng)1500kW風(fēng)電機組根據(jù)電網(wǎng)對無功功率的要求可任意調(diào)節(jié)其輸出輸入無功功率。一般其功率因數(shù)調(diào)節(jié)范圍為感性 0.95～容性0.95,根據(jù)電網(wǎng)情況的不同而不同。短路特性金風(fēng)MW機組在電網(wǎng)短路狀態(tài)下只有 1.5～2.5倍的額定扭矩，大大低于感應(yīng)電機（包括雙饋電機）的7～9倍，很大程度上增強了風(fēng)機的電網(wǎng)故障跨越能力。諧波特性從上圖可知，金風(fēng) MW風(fēng)機對諧波的控制采用了多環(huán)節(jié)（整流、斬波、逆變、濾波器環(huán)節(jié)都有對諧波的抑制策略）、并聯(lián)多重化（三重整流、雙重逆變技術(shù)）控制策略，降低 THD%<3%以下，很大程度上優(yōu)化了機組的電網(wǎng)接入性能?？傊ㄟ^整機、變槳、斬波升壓、逆變單元、制動單元的協(xié)調(diào)控制，增強了與各種電網(wǎng)的兼容性，具有全范圍內(nèi)的無功功率調(diào)節(jié)能力和對電網(wǎng)電壓的支撐能力 , 可適應(yīng)更寬范圍內(nèi)的電網(wǎng)電壓變化和電網(wǎng)頻率變化，輸出電壓閃變指標也很低。在逆變器出口，風(fēng)機系統(tǒng)有一個“網(wǎng)側(cè)主開關(guān)” ，其整定值與系統(tǒng)故障整定值如下：參數(shù)默認值單位網(wǎng)側(cè)主開關(guān)設(shè)置過流（反時限）1520A2秒A速斷2400AA主控系統(tǒng)設(shè)置低電壓保護90%高電壓保護110%低頻率保護49.6Hz高頻率保護50.4Hz延遲時間0.1s短路電流(可控)1600A注：如因機組硬件升級，以實際為準。 機組專項設(shè)計 人員安全設(shè)施塔架內(nèi)設(shè)置爬梯直通塔頂機艙，并設(shè)置跌落保護裝置；每隔20米設(shè)置一層休息平臺；第31頁考慮維護的安全性，設(shè)置風(fēng)輪和偏航鎖定裝置；在偏航、風(fēng)輪、機艙等處設(shè)置安全帶卡頭的固定裝置；塔架爬梯設(shè)置助力裝置(助力裝置為可選件，費用單獨計算)。 對國內(nèi)風(fēng)資源的適應(yīng)性為了確定風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計參數(shù)， 我們對國內(nèi)風(fēng)資源狀況進行了調(diào)查分析。 調(diào)查情況簡要說明如下：新疆達坂城氣象站多年測得10米高度處年平均風(fēng)速6.4m/s。內(nèi)蒙輝騰錫勒風(fēng)電場根據(jù)1994年3月～1995年2月1日測風(fēng)數(shù)據(jù)的整理分析，該地區(qū)風(fēng)場10米高度處年平均風(fēng)速為7.23m/s。浙江大多數(shù)海島的年平均風(fēng)速在6m／s左右，離大陸較遠的海島其年平均風(fēng)速可達7～8m／s，沿海地區(qū)的年平均風(fēng)速在5m／s以上，而內(nèi)陸地區(qū)則在3m／s左右，千米以上的高山的年平均風(fēng)速也有6m／s以上。吉林通榆地區(qū)40米高度處年平均風(fēng)速為7.236m/s。黑龍江北部和東南部山區(qū)的適宜位置，年平均風(fēng)速分別高達6.0～7.0m／s和7.0～9.0m／s以上。福建平潭風(fēng)電場附近幸福洋測站10m高度處年平均風(fēng)速為7.7m/s。湖北齊躍山實測的風(fēng)速資料(1997年3月～2000年3月)表明，10米高度處年平均風(fēng)速為7.1m／s。廣東南澳果老山測站實測資料，年平均風(fēng)速為10.3m/s；大王山測站實測資料，年平均風(fēng)速為9.4m／s。 設(shè)計等級IEC61400-1定義了四種風(fēng)力機設(shè)計等級，以適應(yīng)于不同的風(fēng)區(qū)，見下表。風(fēng)力機設(shè)計等級分類風(fēng)力機等級ⅠⅡⅢⅣSVref(m/s)5042.537.530由設(shè)計者Vave(m/s)108.57.56自定AI15(-)0.180.180.180.18a(-)2222BI15(-)0.160.160.160.16第32頁a(-)3333表中：Vref是輪轂高度處多年平均最大風(fēng)速，Vave是輪轂高度處年平均風(fēng)速，是按照較高的湍流強度設(shè)計的等級，是按照較低的湍流強度設(shè)計的等級，I15是風(fēng)速為15m/s時的湍流強度，是計算正常湍流模型時用的斜率值，是由設(shè)計者自定的等級。根據(jù)對國內(nèi)風(fēng)資源情況的調(diào)查， 選擇風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計等級為 IECⅢ類設(shè)計等級，選擇原因如下：IECⅢ類對應(yīng)輪轂高度處年平均風(fēng)速為 7.5m/s，折算到10米高度處年平均風(fēng)速時，風(fēng)速與高度的關(guān)系為：V0(H)H0若V0取10m高度處風(fēng)速，V取70m高度處風(fēng)速，α取0.16，則VV0(H)V070.161.365V0H0取V為7.5m/s，則V0為5.49m/s這意味著，如果取輪轂中心的高度為 70m，按IECⅢ類標準折算出 10m高度處年平均風(fēng)速為5.49m/s，可以在全國大部分地區(qū)安全正常運行。②IECⅢ類對應(yīng)抗最大風(fēng)速為多年平均最大風(fēng)速的 1.4倍，即37.5×1.4=52.5m/s（輪轂高度處3s均值）。 防雷保護實際上，對于處于曠野之中高聳物體，無論怎么樣防護，都不可能完全避免雷擊。因此，對于風(fēng)力發(fā)電機組的防雷來說， 應(yīng)該把重點放在遭受雷擊時如何迅速將雷電流引入大地， 盡可能地減少由雷電導(dǎo)入設(shè)備的電流， 最大限度地保障設(shè)備和人員的安全， 使損失降低到最小的程度。金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組的防雷系統(tǒng)就是遵循這一原則而設(shè)計的，從葉尖到機組基礎(chǔ)，各部分均采用了嚴密的防雷擊保護措施， 防雷按照IEC61024標準所規(guī)定的 I級保護等級要求，第33頁77mm2銅質(zhì)電纜導(dǎo)線把葉尖接閃器和輪轂部位的防雷參照執(zhí)行IEC61400-24、DINVDE0127、GB50057-1994等標準。風(fēng)機防雷系統(tǒng)圖金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組的防雷系統(tǒng)，根據(jù)相應(yīng)的防雷標準，我們將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)外部分分了多個電磁兼容性防雷保護區(qū)。其中，在機艙、塔身和主控室內(nèi)外可以分為LPZ0、LPZ1和LPZ2三個區(qū)（如圖）。針對不同防雷區(qū)域采取有效的防護手段，主要包括雷電接受和傳導(dǎo)系統(tǒng)、過電壓保護和等電位連接等措施， 這些都充分考慮了雷電的特點而設(shè)計， 實踐證明這一方法簡單而有效。 雷電接受和傳導(dǎo)系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機組中位置最高的部件，葉片是雷電襲擊的首要目標，同時葉片又是風(fēng)力發(fā)電機組中最昂貴的部件，因此葉片的防雷擊保護至關(guān)重要。研究結(jié)果表明葉片的完全絕緣不能降低被雷擊的風(fēng)險而只能增加受損傷的程度，還有，在很多情況下雷擊的位置在葉尖的背面。根據(jù)IEC61400-24《風(fēng)力發(fā)電機組防雷擊保護》標準的要求，對葉片進行防雷擊設(shè)計。在葉片葉尖部位安裝一個金屬接閃器，用引下線可靠地連接。葉片防雷擊系統(tǒng)示意圖按IEC61400-24標準的推薦值，如風(fēng)力發(fā)電機組要達到一級防雷擊保護要求，則葉片防雷擊銅質(zhì)電纜導(dǎo)線截面積最小為50mm2，因此，本設(shè)計可以滿足要求。在葉片內(nèi)部，雷電傳導(dǎo)部分將雷電從接閃器導(dǎo)入葉片根部的金屬法蘭，通過輪轂傳至機艙。機艙底板與上段塔架之間、塔架各段之間塔架除本身螺栓連接之外還增加了導(dǎo)體連接。在機艙的后部還有一個避雷針，在遭受雷擊的情況下將雷電流通過接地電纜傳到機艙底座，避免雷電流沿傳動系統(tǒng)的傳導(dǎo)。機艙底座為球墨鑄鐵件，機艙內(nèi)的零部件都通過接地線與之相連，接地線盡可能地短直。雷電流通過塔架和銅纜經(jīng)基礎(chǔ)接地傳到大地中(右圖)。機組的接地按照GL規(guī)范設(shè)計，符合IEC61024-1或GB50057-1994的規(guī)定，采用平均直徑大于10米的接地圓環(huán)，單臺機組的接地供頻電阻≤4Ω，多臺機組的接地進行互連。第34頁這樣通過延伸機組的接地網(wǎng)進一步降低接地電阻，使雷電流迅速流散入大地而不產(chǎn)生危險的過電壓。 過壓保護和等電位系統(tǒng)金風(fēng) 1500kW風(fēng)力發(fā)電機組的防雷系統(tǒng)中所采取的過壓保護和等電位連接措施根據(jù)IEC61024、61312和61400和國標GB50057-1994的相關(guān)規(guī)定，在不同的保護區(qū)的交界處，通過防雷及電涌保護器對有源線路（包括電源線、數(shù)據(jù)線、測控線等）進行等電位連接。為了預(yù)防雷電效應(yīng)，對處在機艙內(nèi)的金屬設(shè)備如：金屬結(jié)構(gòu)件、金屬裝置、電氣裝置、通訊裝置和外來的導(dǎo)體在靠近地面處作了等電位連接，連接母線與接地裝置連接。匯集到機艙底座的雷電流，傳送到塔架，由塔架本體將雷電流傳輸?shù)降撞浚?并通過兩個接入點傳輸?shù)浇拥鼐W(wǎng)。 隔離保護對于容易受到雷電感應(yīng)過電壓損害的控制系統(tǒng)， 金風(fēng)1500kW風(fēng)力發(fā)電機組采取了更加嚴密的隔離保護措施：控制柜體采用薄鋼板制成，具有良好的屏蔽作用；控制電源采用隔離變壓器進行隔離；各傳感器和計算機輸入端口采用光隔或壓敏電阻進行隔離抗干擾保護。電纜在敷設(shè)時采取了良好的屏蔽處理。 防腐保護惡劣的環(huán)境條件和超常的使用壽命，對風(fēng)力發(fā)電機組零部件的防腐提出了較高的要求，而長島風(fēng)電場四面環(huán)海，在這種腐蝕性氣候條件下，機組的防腐更有其特殊的要求。腐蝕不僅影響到機組設(shè)備的美觀和運行維護，嚴重情況下會影響到結(jié)構(gòu)的強度，引發(fā)設(shè)備安全問題。金風(fēng)公司在總結(jié)以往的工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，按照GB/T14091-1993《機械工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境參數(shù)分類及其嚴酷程度分級》標準的要求進行防腐處理。具體采取如下技術(shù)措施：電氣設(shè)備：電氣控制柜體采用IP44以上的外殼防護等級，采用優(yōu)質(zhì)密封材料和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計；柜體內(nèi)增設(shè)防潮加熱器；通過選取優(yōu)質(zhì)材料保證爬電距離等一系列措施提高電氣設(shè)備在腐蝕條件下的性能。標準件：所有標準件采用鋅鉻膜（達克羅）涂層防腐。達克羅涂層由重疊在一起的獨立鋅片、鉻酸聚合物單元組成，抗腐蝕能力極佳。經(jīng)試驗，達克羅涂層在經(jīng)過了一百小時的鹽霧試驗后，才被腐蝕掉一微米。比傳統(tǒng)的表面鍍鋅處理工藝，工件的耐蝕性提高了七至十倍。由于工藝特點決定了達克羅在處理過程中不進行任何酸處理，也不存在電鍍時的滲氫問題，加上涂層在高溫下固化，所以從工藝上保證了達克羅涂層不會存在氫脆。這使它可以被應(yīng)用在抗第35頁拉強度要求高的高強度零件的防腐處理。具有高滲透性、高耐氣候性，高耐化學(xué)品穩(wěn)定性及無環(huán)境污染等優(yōu)點，特別適用于沿海地區(qū)。金屬結(jié)構(gòu)件和鑄件：針對海洋腐蝕地區(qū)的氣候特點，金風(fēng)與世界著名的防腐涂料公司HEMPEL）共同制定了如下防腐方案；長島風(fēng)電場機組采用重防腐，采用國際知名品牌“海虹”老人牌防腐漆，進行三層防腐漆的配套組合方案：底漆采用雙組份環(huán)氧富鋅漆，具有極強的電化學(xué)保護能力和較高的結(jié)合力；中間漆采用雙組份聚酰胺環(huán)氧漆，加入高強度耐磨劑，具有很強的抗風(fēng)沙、抗磨損能力；面漆采用雙組份聚氨脂面漆，具有良好的防紫外線能力，特別適合于沿海地區(qū)使用。機加工表面：涂抹硬膜防銹油，它是以樹脂為成膜材料，加入高分子防銹添加劑并用精制石油溶劑配成的防銹油，在金屬表面成膜迅速、油膜堅固、透明而均勻，能很好地保護金屬表面不被氧化。采用防腐性能極佳的全玻璃鋼機艙及防護罩。 抗低溫性對于冬季氣候嚴寒的地區(qū)，對設(shè)備的低溫性提出了很高的要求，針對這一情況，金風(fēng)1500kW采用了如下的技術(shù)措施：葉片：采用低溫型葉片，適用于高、低溫環(huán)境。金屬材料均采用不銹鋼和航空結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼材料對低溫不敏感，航空結(jié)構(gòu)鋼采用耐低溫特性較好的材料，以保證葉片低溫運行要求。葉片剖面圖金屬結(jié)構(gòu)件：按照低溫型技術(shù)規(guī)范，材料選用適應(yīng)低溫冷環(huán)境的鋼材。對于焊接結(jié)構(gòu)件來說，對焊縫的質(zhì)量提出了更高的要求，在塔架的焊接過程中，嚴格按照壓力容器的焊接標準及檢驗標準執(zhí)行，從而保證了結(jié)構(gòu)的低溫強度。機艙內(nèi)部各接合面采用密封膠密封，增加機艙的保溫性。 抗高溫措施對于夏季氣溫高的地區(qū)，處于相對密閉空間中的風(fēng)機設(shè)備周圍環(huán)境溫度將會升高， 甚至超出設(shè)備所要求的運行環(huán)境溫度范圍。金風(fēng)1500kW采用直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，沒有齒輪箱，主要的發(fā)熱部件為發(fā)電機，采用自然風(fēng)冷，電機熱損耗的主要部分從疊片定子鐵心傳導(dǎo)到散熱筋，然后被外部的冷卻氣流帶走；外轉(zhuǎn)子熱損耗的部分被外部的冷卻氣流帶走。變槳控制柜內(nèi)有冷卻風(fēng)扇，可以根據(jù)溫度的升高自動啟動進行通風(fēng)冷卻， 塔架底部主控柜及變流器等電器元件散熱也是通過安裝一套強制通風(fēng)系統(tǒng)， 當溫度升高到設(shè)定值通風(fēng)系統(tǒng)啟動第36頁進行強制循環(huán)風(fēng)冷。3.6 機組主要部件運輸尺寸機組型號1500kW外形尺寸(mm)重量(kg)葉片長40.2m6085kg/片葉輪(不含葉片)φ3730，高487513850kg/個機艙4100×3900×416011800kg/臺發(fā)電機ф4982×1490，軸長310044000上段ф2583xф3120x2435028276kg中段ф3120xф4000x2475043579kg下段ф4000xф4200x1870045171kg塔架ф4200×16507575kg基礎(chǔ)環(huán)其它附件4211kg總重128812kg3.7、塔架技術(shù)說明錐形鋼制塔架支撐機艙、葉輪并把機組所受的力傳送到基礎(chǔ)。塔架分段設(shè)計，用螺栓及法蘭連接。塔架與基礎(chǔ)的連接是通過預(yù)埋在基礎(chǔ)里的基礎(chǔ)環(huán)進行連接的。偏航軸承通過螺栓直接連接在塔架法蘭上。控制柜、變流器及變壓器安裝在塔架底部。塔架內(nèi)裝有爬梯、 爬升助力裝置(助力裝置為可選件，費用單獨計算)和防跌落保護裝置。塔架內(nèi)沿高度方向每隔一段距離有供休息的平臺。頂部平臺裝有進入機艙內(nèi)的爬梯。塔架和機艙內(nèi)部都裝有照明燈。塔架內(nèi)裝有動力電纜和控制電纜?？刂齐娎|采用光纖電纜，抗干擾能力強。電纜懸掛在上部以利于機艙偏航，并且在一個方向機艙偏航若干圈后機組能自動進行解纜。通過入門梯子和塔架門維護人員可輕松進入到塔架頂部。第37頁塔筒內(nèi)電纜配置見下表：序號電纜型號規(guī)格單位數(shù)量說明（輪轂中心高70m）1阻燃型重型橡套軟電纜2根12單根長78m（1500V）ZR-YCW1-×185mm2天然橡皮絕緣氯化聚乙2根1單根長74m稀護套控制電纜KXF-3×1.5mm3天然橡皮絕緣氯化聚乙2根1單根長80m稀護套控制電纜KXF-5×6mm4天然橡皮絕緣氯化聚乙2根3單根長80m稀護套屏蔽控制電纜KXFP-10×1.0mm5DP電纜根1單根長82m6雙屏蔽以太網(wǎng)網(wǎng)線根1單根長91m注：配置會因具體項目有所不同，此表僅供參考。3