风机控制系统培训ppt课件

1、风力发电机组电控系统任务报告风场控制风场控制风机被控设备风机被控设备本机控制本机控制I/O卡件卡件变桨控制变桨控制变流控制变流控制本机控制本机控制系统通讯组件系统通讯组件效力器效力器本机控制本机控制控制层控制层操作员站操作员站工程师站工程师站打印机打印机网关网关本机控制器本机控制器变流控制变流控制变桨控制变桨控制风力机本机监视风力机本机监视其它控制设备其它控制设备系统通讯组件系统通讯组件风力发电机组控制系统硬件图风力发电机组控制系统硬件图笔记本电脑笔记本电脑实时网络操作系统平台实时网络操作系统平台历史及数历史及数据存储据存储逻辑实现平台逻辑实现平台偏航、液压等偏航、液压等I/O模块通讯模块通讯

2、风力发电机组控制算法风力发电机组控制算法DLS或类似接口接或类似接口接入入系统诊断系统诊断及报警及报警变桨系统控制变桨系统控制Profi BUS 通讯通讯变流器系统变流器系统 A I/O 通讯方式通讯方式通讯通讯接口接口HMI风机本机监视接入风机本机监视接入变压器监视接入变压器监视接入其它信号接入其它信号接入风场监视控制系统支撑软件风场监视控制系统支撑软件打印打印报警报警监视监视纪录纪录历史历史远程通讯远程通讯风场控制风场控制本机控制本机控制执行执行机构机构风力发电机组控制软件系统图风力发电机组控制软件系统图倍福公司风力发电控制系统实例倍福公司风力发电控制系统实例DeWind D8: 2 MW

3、 / 叶片液压定调叶片液压定调 / 双馈反响发双馈反响发电机电机 (DFIG) / 变速箱变速箱风能: 参考案例及公用知识n运用案例 1: 涡轮调理及自动控制 (II)nDeWind D8: 2 MW / 叶片液压定调 / 双馈反响发电机 / 变速箱 n系统设计 (概观)Gearbox:变速箱变速箱电网数据管理电网数据管理系统设计系统设计(机舱机舱)系统设计系统设计(塔基塔基)QUEST公司控制系统QUEST公司提供的风力发电控制系统控制器科假设斯中心控制器丈量准确性高经证明的高可靠性经过规范工业总线系统的输入/输出信号简单快捷的配置 高效益的产品Motorola MPC 555QUEST公司

4、控制系统 采用输入/输出I/O单元分布在风力发电机周围，大幅度的减少电缆的数量。QUEST公司控制系统n科假设斯丈量变压器 电压互感器nChorus Trafo 科假设斯变压器电压互感器nSingle phase typenMax Voltage最高电压 690VnAccuracy 准确性 0.3 %nOutput 输出 0 10VQUEST公司控制系统n闸流晶体管驱动器模块nThyristor outputs 闸流晶体管输出 6nOutput voltage, max最大输出电压 690VnOutput current, max 最大输出电流 1AnOver-current protecti

5、on 电流维护安装 YesnDigital inputs 数字输入 6QUEST公司控制系统n用于添加和操作数据库记录的工具；n支持各类输入/输出I/O总线安装的数据库；n用于定义输入/输出I/O的工具，无论该n端口是在CPU 单元上或是在设备的总线系n统输入/输出I/O模块上；n义务周期间隔可以为1、10、100 或1000毫秒；nTrue RMS 的丈量适用于6 个电压和3 个电流, 丈量频率可高至10 毫秒一次；n通讯端口的管理；n周期性数值的处置例如风向；n用于模拟和数字丈量的滤波器；n定时器；n数据资料记录；n图形界面工具箱；软件系统主要用途和功能VESTAS控制系统n底部和顶部的处

6、置器模块MITA的风力发电控制系统MITA的风力发电控制系统nWP3100 Controllern适用于不同型号风机的智能适用于不同型号风机的智能控制器控制器n集成一切控制功能集成一切控制功能n先进的数据采集和存储先进的数据采集和存储n柔性设计的控制系统以满足柔性设计的控制系统以满足不同用户需求不同用户需求n集成实时电网丈量集成实时电网丈量n易于扩展易于扩展n远程软件晋级远程软件晋级MITA的风力发电控制系统MITA的风力发电控制系统硬件设计特点硬件设计特点集成集成I/O及及COM端口端口满足风机控制的紧凑型设计满足风机控制的紧凑型设计易于扩展易于扩展 集成实时电网丈量集成实时电网丈量友好的用

7、户界面友好的用户界面基于基于MITA控制技术的控制系统控制技术的控制系统网络网络适用于不同规模的风场适用于不同规模的风场MITA的风力发电控制系统Software and Statistics集成一切功能并采用c言语编程可实现经过网络的远程软件更新；风力机的远程访问；参数和数据的密码维护；数据统计并实现日、月、年的统计报告；缺点诊断及报警；提供多种用户言语。中科院电工所的风机控制系统中科院电工所的风机控制系统中科院电工所的风机控制系统技术开发历程承当多个风力发电控及变流器系统国家级工程22KW变速恒频控制系统实验验证大连天元电机全功率实验验证国电玉门风场600KW G42机组现场实验中科院电工

8、所的风机控制系统国电玉门风场600MW G42机组现场实验将A12号机组的一切丈量线、反响线、控制线和动力线进展标号，并详细记录。将原位于机舱内的主控柜撤除，从机舱内吊下；并在原来位置上安装科诺的信号转接柜。将原有的线路完全撤除后，全部引入科诺的控制室内，与科诺的控制系统和变流器衔接。检查和测试一切接线的正确性和信号的准确性。为监控机舱内的情况，在机舱内额外安装了一套监视系统。中科院电工所的风机控制系统现场实验结果一次并网胜利；好的电气控制特性；优于原机组的功率控制曲线；30天的运转考核期测试胜利，对比实验结果良好：科诺A12号机组7.3万千瓦金风600MW机组6.9万千瓦Gamesa7.4万

9、千瓦存在问题：通讯问题；阵风超速；变桨调理特性同主控系统匹配。GH的风场控制系统远程对话单元(RIU) (Remote Interface unit (RIU)n统计分析(Statistical analysis)n独立于风场网络(Independent of site network)n高采样频率，有准确时间纪录的数据(High sample rate, accurate time stamped data)n坚持最大的数据完好性-断网后两个月的储存(Maximum data integrity 2 months storage during network outage)n实时数据采集和下

10、载(Campaign and download real time data)n客户数据分析(Custom data analysis)GH SCADA 系统的优点n风机维护(Turbine maintenance) n性能优化(Performance optimisation) n编辑功能，例如，停机时间和利用率重新计算(Editing e.g. downtime & availability reassignment) n丰富的报告功能，可按合同要求进展追踪(Complex reports, traceable to contract obligations) n缺点的法律分析(F

11、orensic analysis of faults) n独立工程师分析(I.E. analysis) n针对制造商的破产赔偿要求(LD claim against anufacturer) n可用于支持运营和维护合同(Can be used to support O&M contract) n简化日常检查(Simplifies routine checks) n允许重点检查有问题的地方(Permits focus on problem areas) n与根本要求相关的报告(Reports relate to bottom line) n简化非常详细分析的任务量(Simplifies

12、very detailed analysis) n明确一切关键的问题(Clarifies all crucial issues) n准确的有支持的信息资料(Accurate and supportable information) GH 风场群设计的方案n可逐渐添加的网络n效力器或客户自选方案n卫星/其它高速联网n公司网络n远程用户nGH SCADA n效力器n任务站中科院电工所的风场控制系统INTERNETGPRSRS232电源电源MD600CP340路由器路由器防火墙防火墙监控室监控室DC + DCC数据中心数据中心DC端口：端口：9100中科院电工所的风场控制系统n采用规范化的通讯网络技

13、术PROFIBUS现场总线技术，实现大型风电场风电机组集中和远程监控。主要用于大型并网风电场百台以上风电机组的集群监控。可根据不同的风电机组制定相顺应得通讯协议。n功能特点：n采用了现场总线技术，速度快，系统可靠n可选择对多台风电机组同时进展远控操作n模块化功能组合构造，扩展才干强n积木式数据存储构造，提高了数据查询速度，扩展数据存储范围中科院电工所的风场控制系统n通讯管理系统自动与事先设定的风电机组建立通讯衔接，并且有通讯中断后的自动重衔接功能。n监视功能实时监视可控风电机组的运转形状如待机、大/小电机发电、停机等、瞬时运转数据、统计运转数据、历史运转数据等。绘制曲线现场绘制风速-功率曲线、

14、风速分布曲线、风速趋势曲线。n集中控制功能在中央控制室集中实现对多台风电机组的远程开机、停机、左/右偏航、复位等功能。n数据管理系统自动进展历史数据存储，自动进展数据维护，自动生成日报表、月报表和年度报表，支持数据查询，并且有数据导出功能。n修正参数远程修正风电机组运转参数。缺点报警与处置缺点报警视觉报警和红色警示条报警、缺点数据保管、缺点现场数据读取显示。n异地远程监控经过Internet或 拨号等远程通讯手段，可以实如今异地对大型风电场的远程管理。风力发电控制系统小结风场控制风场控制现场设备现场设备I/O卡件卡件变桨控制变桨控制变流控制变流控制系统通讯组件系统通讯组件效力器效力器本机控制本

15、机控制操作员站操作员站工程师站工程师站打印机打印机网关网关本机控制器本机控制器变流控制变流控制变桨控制变桨控制风力机本机监视风力机本机监视其它控制设备其它控制设备系统通讯组件系统通讯组件风力发电机组控制系统硬件图风力发电机组控制系统硬件图笔记本电脑笔记本电脑实时网络操作系统平台实时网络操作系统平台历史及数历史及数据存储据存储逻辑实现平台逻辑实现平台偏航、液压等偏航、液压等I/O模块通讯模块通讯风力发电机组控制算法风力发电机组控制算法DLS或类似接口接或类似接口接入入系统诊断系统诊断及报警及报警变桨等系统控制变桨等系统控制Profi BUS 通讯通讯变流器控制系统变流器控制系统 A I/O 通讯

16、方式通讯方式通讯通讯接口接口HMI风机本机监视接入风机本机监视接入变电站监视接入变电站监视接入其它信号接入其它信号接入风场监视控制系统支撑软件风场监视控制系统支撑软件打印打印报警报警监视监视纪录纪录历史历史远程通讯远程通讯风场控制风场控制本机控制本机控制执行执行机构机构风力发电机组控制软件系统图风力发电机组控制软件系统图风机控制系统n风机本机控制系统构造n设计机舱及塔基控制箱；n分布的I/O；n可扩展的网络设计；n控制系统厂商特点n设计消费控制器及关键检测元件；n同自有风场控制系统的集成；n控制系统的现场任务n风场控制系统n风场管理风电厂运转、业主监视、制造商监控；n丰富的通讯方式。风机控制系

17、统主要任务n同样机相关n控制功能逻辑设计和实现；n控制系统调试任务；n半实物仿真实验平台；n风机控制柜控制箱组装；n被控对象控制特性；n信号及动力电缆设计；n控制系统HMI、历史功能及报警功能；n风场控制系统。风机控制系统主要任务n其它重要任务n完好的风场控制系统；n风机电气控制系统功能实验台；n控制系统硬件设计；n关键零部件消费。资料出库风力发电机组控制系统全消费工艺流程系统消费系统消费执行单位：消费组执行单位：消费组 地地 点：电控消费车点：电控消费车间间时时 间：间：2.5周周机柜柜体安装电缆制造电子安装带电调试主机联调现场调试机柜检验底板安装卡件底座安装走线槽安装同轴电缆信号电缆通讯电

18、缆电源继电器及端子控制器及I/O电缆衔接通道检测逻辑检查系统性能参数测定暂时电缆衔接系统联调机柜现场安装现场接线系统调试系统调试系统调试执行单位：调试组执行单位：调试组 地地 点：总装车间、现点：总装车间、现场场时时 间：同整机进度间：同整机进度资料出库风力发电机组控制系统全消费工艺流程系统消费系统消费执行单位：消费组执行单位：消费组 地地 点：电控消费车点：电控消费车间间时时 间：间：2.5周周机柜柜体安装电缆制造电子安装带电调试主机联调现场调试机柜检验底板安装卡件底座安装走线槽安装同轴电缆信号电缆通讯电缆电源继电器及端子控制器及I/O电缆衔接通道检测逻辑检查系统性能参数测定暂时电缆衔接系统

19、联调机柜现场安装现场接线系统调试系统调试系统调试执行单位：调试组执行单位：调试组 地地 点：总装车间、现点：总装车间、现场场时时 间：同整机进度间：同整机进度控制系统程序框图设计n了解风机系统运转及控制过程；n了解和验证Aerodyn开发控制程序；n现场调试技术根底；n技术开发即国产化根底。居于Aerodyn SCS阐明的控制程序框图设计n采用UML的系统需求分析过程n用例分析清楚表现不同部件操作关系n用于系统逻辑软件开发的第一版SCS功能阐明已完成控制系统程序框图设计n序列图表示动作执行过程运转控制区域划分控制系统程序框图设计n构成的程序开发文档控制系统功能实验平台n意义：nn变频恒速风力发

20、电交融了现代机械传动、电力电子技术和现代控制实际，而由于我国1.5MW变速恒频风力发电机产业多处于设计和试制阶段。电气控制系统只需充分的工程化实验，得出较确切的结论和数据，才干运用于大规模产业化消费。 n建立风力发电系统及传动技术实验平台，提高风电机组关键零部件的实验室测试才干，掌握风电机组的关键测试技术，是保证产质量量的根底，对提高风电机组的性能将起到重要作用。 控制系统功能实验平台n全功率实验平台功能框图 配电部分功率试验平台参数测量监控设备控制台和状态显示面板控制系统功能实验平台n1.5MW双馈式风力发电机组变流器全功率实验平台系统组成框图 风场控制系统开发方案n风场控制系统软件构造表示

21、风场控制系统开发方案n风场控制系统网络构造表示风场控制系统开发方案n风场控制系统远端访问风场控制系统风场控制系统参与的任务n风机变流器技术合同；n风机变桨系统电气控制部分；n电机滑环；n其他一些监视控制仪表。今后任务重点nAERODYN开发控制系统的技术引进及样机系统消费：n技术引进：n完善控制系统技术文档；n针对Aerodyn公司开发的逻辑功能实验；n控制系统及控制设备选型；今后任务重点q系统调试任务：q主工艺参数确实定；q控制系统调试文档；q工厂实验工程及实验目的；q工厂调试步骤及检查工程FAT；q现场实验工程及实验目的；q现场调试步骤及检查工程SAT；今后任务重点q样机消费：q电缆设计；

22、q控制柜及系统集成；q系统配电柜。q半实物实验平台；qGH blade及控制套件；3.7万欧元qMathlab建模模拟风能变化；q多被控对象特性模拟；q其他配套设备约20万人民币。今后任务重点n被控对象的性能特点：n变流器；n发电机；n变桨控制系统；n液压刹车系统；n偏航控制；n传感器；n其它电气设备。今后任务重点n风场控制系统：n实现本机同集中控制中心的通讯，完成对风机集中监视控制功能；n实现运转数据的存储；n经过公网的远程登录。其他有必要的任务n全功能风场控制系统的开发n目的：n技术积累及风场运转数据搜集；n风力发电机的远程维护；n风力机的运转平安；n电控部分的技术产品。n以GH风场控制为蓝本的技术开发；n硬件采用RIU的配网方式；n经过公网或其它方式实现远程监视管理功能；n实现异地的风力发电机维护和监视；n多风场风机控制管理。n软硬件开发费用按照两套系统收益完成约80万其他有必要的任务n公用的