2023风力发电机组主控制系统软件功能技术规范

风力发电机组主控制系统软件功能技术规范II目 次前言 II范围 1规性用件 1术和义 13.113.21主制统件能 2能成 2据集处理 2据算 3护安全 4行制 5据报记录 7控统讯 8主制统件试求 9本定 9试节 9试型 9试例 10试容 11附录A资性录）主控系软功组示意图 13附录B资性录）停机况要数 14附录C规性录）各子统障测保、运控功能 15附录D资性录）主控系软状转换 19附录E资性录）数据表录 20PAGEPAGE10风力发电机组主控制系统软件功能技术规范范围本文件规定了水平轴并网型风力发电机组主控制系统软件的功能及测试要求。本文件适用于水平轴并网型风力发电机组主控制系统软件，作为软件功能设计、开发、测试的依据。（GB/T2900.53-2001电工术语风力发电机组GB/T15532-2008 GB/T15969.4-2007可编程序控制器第4部分：用户导则GB/T18451.1-2022风力发电机组设计要求GB/T19963.1-2021风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电GB/Z35482-2017风力发电机组时间可利用率GB/Z35483-2017风力发电机组发电量可利用率GB/T36994-2018风力发电机组电网适应性测试规程NB/T10312-2019风力发电机组主控系统测试规程NB/T10660-2021风力发电机组工业以太网通信系统NB/T31017-2018风力发电机组主控制系统技术规范NB/T31043-2019海上风力发电机组主控制系统技术规范GB/T18451.1-2022、GBT2900.53-2001、GBT15532-2008、GB/T15969.4-2007、NB/T31017-2018确定的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1软件基础执行周期basicexecutioncycleofsoftware主控制系统软件中关键控制流程及变速变桨控制策略执行的循环周期。3.2最值maximumorminimumvalue实时数据在一定时间周期内的最大值和最小值。主控制系统软件主要包含数据采集及处理、数据计算、保护与安全、运行控制、数据及报表存储、监控系统通讯的功能。功能示意图见附录A.1。概述NB/T31017-20184.3.131043-20194.4.14.2.2～4.2.3主控制系统主要数据采集至少包括表1中内容。表1主要数据采集表采集对象显示分辨率(优于)采集周期（不慢于）风轮转速0.01r/min软件基础执行周期发电机转速0.01r/min(低速机组)0.1r/min(中高速机组)软件基础执行周期发电机扭矩0.1%额定扭矩软件基础执行周期机舱加速度0.001m/s2软件基础执行周期机舱位移0.1mm软件基础执行周期有功功率1kW1秒无功功率1kVar1秒电网电压0.1V1秒电网频率0.1Hz1秒发电机绕组温度1℃1秒发电机轴承温度1℃1秒环境温度1℃1秒环境湿度1%1秒风速0.1m/s软件基础执行周期风向0.1°软件基础执行周期扭缆角度1°软件基础执行周期对风偏差角度0.1°1秒桨距角0.1º软件基础执行周期变桨速度0.1º/s软件基础执行周期表1主要数据采集表（续）采集对象显示分辨率(优于)采集周期（不慢于）控制柜温度1℃1秒机舱温度1℃1秒液压油压力10kPa1秒冷却液压力10kPa1秒齿轮箱润滑油压力10kPa1秒安全链触点状态/软件基础执行周期电机状态/软件基础执行周期加热器状态/软件基础执行周期控制按钮状态/软件基础执行周期宜对参与控制并有平均化需求的变量进行较短时间内（如1s、3s）的平均计算。平均计算方法宜采用移动算术平均等方法。宜对相关量进行一定周期内（如10min）的平均、最值计算，平均值应是一个周期内采用相关算法计算的平均值，最值应是一个周期内的极值。主控制系统软件应至少具备风电机组全生命周期净上网电量的统计功能，统计精度应优于1kWh。宜具备机组可利用率数据统计功能，该功能应遵照GB/Z35482-2017标准、GB/Z35483-2017标准，对相关统计数据进行计算，以保证可利用率的统计。应连续不间断的进行统计数据的计算（除主控制器断电，不具备运算能力时），统计数据应保证当主控制器重新上电启动后，所有数据恢复到掉电时刻。CPUa）（b）B.1g）能够根据故障属性确定复位等级及启机等级；（复位（）））（转速主控制系统应具备NB/T10319-2019中6.2所规定转速监测及保护要求。振动主控制系统应具备NB/T10319-2019中6.3所规定振动监测及保护要求。功率主控制系统应具备NB/T10319-2019中6.4所规定功率监测及保护要求。净空抗涡激抗台风）其他系统及设备的监测功能可见表C.1。风机状态应包括但不限于以下几种：初始化、待机、启机、发电运行、停机和检修等。基本状态间的转换应满足以下要求：NB/T31017-20184.3.4D.1。整机的复位控制宜包含上电自复位、就地手动复位、远程手动复位、自复位功能；复位控制宜具备复位等级设计；24海上风电机组安全系统复位功能应符合NB/T31043-2019中的4.4.4.5.4、4.4.4.5.7条要求。启停机控制应包含自动停机控制、自动启机控制、手动停机控制、手动启机控制；启停机控制宜具备启停机等级设计；原则上相同或高于停机操作等级的启机等级才被执行；具体各个停机工况主要参数描述概要可参见附录B。NB/T31017-20185.3.3.11功率控制功能应符合NB/T31017-2018中的5.3.3.7、5.3.3.8、5.3.3.14、5.3.3.15条；应具备与风电场能量控制系统的通讯接口，在功能激活/允许的条件下，响应来自远程的功率给定变量值。GB/T36994-2018中6.2.26.2.3变流系统数据解析程序的执行周期应为软件基础执行周期（建议不大于20ms）；与变流系统的通讯接口变量应至少包括表2中的内容。表2主控制系统与变流系统的通讯接口要求变量方向变量描述要求主控制系统→变流系统控制字应至少包括网侧开关合闸命令、机侧开关合闸命令、功率器件工作命令、心跳信号功率或扭矩需求给定值数据项显示精度1kW或1Nm或标幺值无功功率给定值数据项显示精度1kVar变流系统→主控制系统发电机转速发电机输出功率或电磁扭矩数据项显示精度1kW或1Nm或标幺值变流状态字应至少包括网侧开关状态、机侧开关心跳反馈变流系统故障字变流系统温度如IGBT温度、控制器温度等，数据项显示精度±1℃变流系统控制功能可见表C.1。变桨系统数据解析程序的执行周期应为软件基础执行周期（建议不大于20ms）；与变桨系统的通讯接口变量应至少包括表3中的内容。表3主控制系统与变桨系统的通讯接口要求变量方向变量描述要求主控制系统→变桨系统给定桨叶位置和（或）给定速度数据项显示精度为0.1º或0.1º/s控制字如急停、复位、电机抱闸等变桨系统→主控制系统当前桨叶实际角度值数据项显示精度为0.1º变桨系统备用电源电压监测值温度监测值状态字变桨系统故障字核心部件监测值如充电器、驱动器等变桨系统控制功能可见表C.1。偏航系统控制功能应符合NB/T31017-2018规范中的5.3.3.9条，其它相关控制功能见表C.1。其它相关控制功能及其他设备或系统的控制功能见表C.1。数据、报表记录程序用于记录风电机组主要的运行数据，宜包含故障数据、运行数据。（（）3030305周期，其他时刻的数据采集周期应不大于1秒。追忆数据必须是连续的和完整的，并能清晰的分辨触发时刻、触发前和触发后的数据。E.1均值及最值数据是记录风电机组运行期间每一定时间段内（一般建议10min）的最大、最小和平均数据，作为风电机组各类统计报表及功率曲线的基础数据。均值及最值数据宜每10min存储一条记录，每条记录应具备时间戳，且数据应便于检索。均值及最值数据记录的信息宜包含表E.1中的内容。运行数据记录的动作信息应至少包含表E.1中的内容。NB/T10660-2021中4.1.2主控制系统软件应具备与风电场其他系统通讯的接口能力，其通讯协议应依据NB/T10660-2021标准中的4.1.2条。NB/T10660-20214.1.34.4软件测试的基本规定依据NB/T10312-2019第4章中要求执行。/（总则功能测试是对软件需求或其等效文档中的功能需求逐项进行的测试，以验证其功能是否满足要求。功能测试一般按照功能情况选择以下测试内容：adad（CPU）；e/d)测试系统特性(如数据特性、错误特性、速度特性)对软件功能、性能特性的影响。软件的输入域或输出域的边界或端点的测试，例如：对于角度范围0-360状态转换的边界或端点的测试，例如：对于由条件触发引发状态装换的场景，开展从状态AB测试用例的设计应符合以下原则：GB/T15532-2008附录A.2数据采集及处理测试应依据NB/T10312-2019中5.2条开展。数据计算测试要求如下：保护与安全测试要求如下：涉及自启动（复位）次数限制的功能，需开展常规自启动（复位）次数测试、自启动（复位复位NB/T10312-2019中5.3运行控制测试要求如下：D.1中设计要求实现状态切换，同时对无法满足切换条件、无法越级切换（如：待机状态无法直接切换至发电运行状态）NB/T10312-20195.7条、5.8NB/T10312-20195.4NB/T10312-20195.95.105.11NB/T10312-20195.195.20NB/T10312-20195.12NB/T10312-20195.13NB/T10312-20195.15NB/T10312-20195.16数据、报表记录测试要求如下：监控系统通讯测试依据NB/T10312-20195.5条开展。附录A（资料性附录）主控制系统软件功能组成示意图硬件信号监控系统输入运行控制硬件信号监控系统输入运行控制保护与安全输入数据解析处理数据计算监控系统输出数据记录存储硬件信号硬件信号输出数据解析处理图A.1主控制系统软件功能示意图输出数据解析处理附录B（）停机工况主要参数描述见表B.1表B.1停机工况主要参数描述编号停机模式故障名称故障触发条件停机过程包含要素1NA过速发电机转速≥NAA．收桨速率2非脱网紧急停机PA超发功率≥PAB．脱网转速值C．脱网前功率给定模式3扭缆4其他安全系统故障D．机械刹车是否投入5脱网紧急停机急停按钮收桨速率机械刹车是否投入6控制系统急停7电网故障8变流系统故障9偏航故障10环境温度A．收桨速率11正常停机小风停机B．脱网转速值12大风切出Vwnd_3s>VAVwnd_10m>VoutC．脱网前功率给定模式D．机械刹车是否投入13其他正常停机故障14N4过速发电机转速≥N415功率故障A．收桨速率16其他停机发电机过温B．脱网转速值17（快速停机）电网故障C．脱网前功率给定模式18通讯故障D．机械刹车是否投入19其他停机故障PAGEPAGE15各子系统故障监测及保护、运行控制描述见表C.1。

附录C（规范性附录）各子系统故障监测及保护、运行控制功能表C.1各子系统故障监测及保护、运行控制功能描述序号软件功能子系统故障监测及保护功能运行控制功能1变流系统应具备通讯监测功能；应具备变流系统状态监测功能，包含但不限于预充电、主开关状态、调制状态、变流器内部安全链；LVRTHVRT变流器安全链断开故障应执行手动复位；对变流系统功率跟随能力应进行监测。具备变流系统启动和停止的控制功能；具备变流系统状态自动和手动复位的功能；与变流系统配合，应具备LVRT、HVRT穿越功能，应按NB/T31017-20184.3.44.5.52变桨系统应具备通讯监测功能；应具备三只桨叶独立的位置监测功能；非独立变桨系统，应具备三只桨叶之间的同步监测功能；应具备变桨系统供电回路、驱动设备的监测功能；变桨系统安全链断开故障应执行手动复位。功能；具备三只桨叶在安全范围内的单独和同步的手动控制功能；具备变桨系统启动和停止的控制及复位功能；具备变桨系统急停命令功能；根据载荷要求具备分段变速率收桨功能；变桨轴承润滑加脂量应满足变桨轴承正常运行要求；4.5.5表C.1各子系统故障监测及保护、运行控制功能描述(续)序号软件功能子系统故障监测及保护功能运行控制功能3偏航系统应具备偏航位置的监测功能，避免电缆扭曲度超限；具备偏航方向的监测功能，当驱动方向和实际执行方向不符时，应执行相应保护动作；具备偏航驱动回路设备的监测功能。当偏航驱动回路发生故障后，应由具备偏航系统维护资质的人员检查设备确定安全后，才能执行就地手动启机命令。偏航操作宜具备偏航优先级设计；时，禁止一切偏航动作发生。偏航轴承润滑加脂量应满足偏航齿盘正常运行要求；NB/T31017-20184.3.4条要求；NB/T31017-20184.3.4条要求。4液压系统应具备液压系统压力异常的监测功能；应具体液压泵、电磁阀等器件工作状态的监测功能；叶轮锁定等。当刹车动力源的液压系统发生故障后，必须由具备液压系统维护资质的人员检查设备确定安全后，才能执行就地手动启机命令。下的自动液压控制。机组振动。5温控系统情况；若采用液体温控方式，宜具备液体流量监测功能，防止出现缺少液体、液体不循环造成的风险；同时宜具备温度监测功能；应具备变流系统(及发电机)温控功能，通过加热、除湿和冷却（及发电机应具备柜体冷却功能，保证柜内设备的正常运行；全速/半速运行功能。6环控系统应具备风机内部如塔筒、机舱等环境温度、湿度监测功能，并进行环控系统功能合理性判定； 的温度、湿度范围内；表C.1各子系统故障监测及保护、运行控制功能描述(续)序号软件功能子系统故障监测及保护功能运行控制功能7发电机系统宜具备发电机绕组温度之间的比较功能；宜具备发电机温度与环境温度、风电机组功率匹配关系监测功能；8机械系统应具备整机振动和冲击监测功能；宜具备偏航轴承、发电机轴承、变桨轴承等设备的监测功能，包括不限于振动、温度等；（例如测量周期在秒级（例如测量周期在分钟级）功能，该部件的振动限值应不超过部件载荷设计边界；9传动链系统应具备齿轮箱振动、润滑油温度、润滑油压力、润滑油杂质含量的监测功能（适用配置齿轮箱机组；（液体冷却的监测。杂质过滤功能（适用配置齿轮箱机组；应具备发电机绕组冷却功能，保证发电机运行在允许的温度范围内。10通讯系统应依据NB∕T31017-20185.3.3.20应具备对各个子系统通讯状态的监测功能；应具备对所有信号采集模块工作状态、信号可靠性的功能监测；NB/T10660-20214.1.2表C.1各子系统故障监测及保护、运行控制功能描述(续)序号软件功能子系统故障监测及保护功能运行控制功能11安全链系统紧急停机按钮、变桨安全链节点，发生安全链节点触发的情况下，应执行紧急停机；应具备控制系统急停功能，即当监测到主控制系统软件停机命令没有得到执行（如要求的变桨未执行）PLC链触发机组停机；4.4.212气象系统Vout期风速（10s）VA；应具备低于切入风速监测功能，当一定时间内空转无法进入发电状态时，应自动执行停机；应具备风向突变的监测功能，当风向转变过快导致对风角度大于切出偏航误差角时应自动执行停机；具备环境温度高、低的监测功能；宜具备因环境条件导致的运行状态异常监测功能，包括但不限于结冰、污染等原因；因结冰监测停机后，必须在确保转子、叶片没有结冰时才能启动风电机组。13电网系统GB/T19963.1-20218、9、10、11章中对电压、频率的要求。14其他设