风力发电控制系统及远程监控

风电场机组控制系统及远程监控11节能工程技术叶雪萍23风力发电控制系统介绍风电机组类型-并网型失速型（恒速恒频）单速型双速型变速恒频双馈式直驱式混合式失速型（恒速恒频）机组结构

失速型（恒速恒频）机组特点

风力发电机组的转速不随风速的波动而变化，始终维持恒转速运转，从而输出恒定额定频率的交流电。

系统目前普遍采用，简单可靠，但是对风能的利用不充分，因为风力机只有在一定的叶尖速比的数值下才能达到最高的风能利用率。

变速恒频机组结构变速恒频机组特点

风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输出恒定频率的交流电。

此方式提高了风能的利用率，增加了系统的柔动性，但将导致必须增加实现恒频输出的电力电子设备，增加系统复杂性。风电控制系统的三大组成部分：现场风力发电机组控制单元高速环型冗余光纤以太网远程上位机操作员站风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。上位机监控软件的功能：①系统具有友好的控制界面。在编制监控软件时，充分考虑到风电场运行管理的要求，使用汉语菜单，使操作简单，尽可能为风电场的管理提供方便。②系统显示各台机组的运行数据，如每台机组的瞬时发电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等，将下位机的这些数据调入上位机，在显示器上显示出来，必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显示出来。③系统显示各风电机组的运行状态，如开机、停车、调向、手/自动控制以及大/小发电机工作等情况，通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况。④系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。在显示故障时，能显示出故障的类型及发生时间，以便运行人员及时处理及消除故障，保证风电机组的安全和持续运行。⑤系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内，只需对标明某种功能的相应键进行操作，就能对下位机进行改变设置状态和对其实施控制。如开机、停机和左右调向等。但这类操作有一定的权限，以保证整个风电场的运行安全。⑥系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自动记录的功能，以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。控制系统的基本组成

功率柜:

风力发电机组的主配电系统，包括发电机与电网连接主回路、低压配电控制回路、电源变换、防雷保护回路等；变频器柜:

主要是IGBT等电力电子器件组成的整流、逆变电路；电容及预充电电路；变桨距系统:主要控制叶片改变桨距角。计算机柜:包括中心控制器及其接口电路、电量采集及其安全保护电路等。风机内部控制通信部分控制系统的功能结构

风机与风机间或风机与控制中心的网络通信部分

风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜机舱控制站机柜变桨距系统变流器系统现场触摸屏站以太网交换机现场总线通讯网络UPS电源紧急停机后备系统风电控制系统基本功能：

（1）数据采集（DAS）功能：包括采集电网、气象、机组参数，实现控制、报警、记录、曲线功能等（2）机组控制功能：包括自动启动机组、并网控制、转速控制、功率控制、无功补偿控制、自动对风控制、解缆控制、自动脱网、安全停机控制等（3）远程监控系统功能：包括机组参数、相关设备状态的监控，历史和实时曲线功能，机组运行状况的累计监测等。利用CoCo做远程监控：设备：描述CoCo-80/90CoCo

硬件,

2/4/8/16

通道CoCo

应用程序

PC

端EDM

软件电源从发电机中接出，或者利用太阳能夹具带三脚架的不锈钢夹具无线网络无线路由GPRS天线网络服务传感器电力夹,

电压探针加速度,

IEPE,

数据线,

安装附件加速度传感器无线路由野外无线网络天线CoCo-80：风力发电整体的监控

一个远程监控的例子

远程监控的优点:

具有严密安全传输手段，保障生产数据的远程传送，具有多级权限控制系统，分层管理，保障管理数据的安全