知识点五-风力发电机组参数监测.知识点五-风力发电机组参数监测

项目三风力发电机组控制技术风力发电机组控制技术任务二定桨恒速机组的控制知识点四风力发电机组参数监测风力发电机组参数监测一、电力参数监测对象：电网电压、机组输出的电流、有功功率和无功功率等；作用：1、用于判断风力发电机组的状态、起动条件及故障情况。2、用于统计风力发电机组的有功功率、无功功率、功率因数和总发电量。3、根据电力参数，主要是有功功率和无功功率，来确定对机组功率因数的补偿。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测1、电压对象：电压的幅值和相位作用：判断各类型故障：(1)过电压;(2)欠电压；(3)过频、欠频；(4)三相不平衡；(5)相位突变风力发电机组参数监测(一)电力参数监测1、电压(1)过电压：工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象。产生原因：外过电压：由大气中的雷云对地面放电而引起的过电压。内过电压：电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。

1)进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压。

2)不对称接地短路。

3)甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。危害:若超过设备的过压承受能力，可能造成设备被绝缘被击穿，甚至起火。过电压导致的过电流，造成设备、线路的损坏。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测1、电压(2)欠电压：工频下交流电压均方根值降低，小于额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象。产生原因：大容量负荷的投入或某一电容器组的断开（无功严重不足引起的欠电压）危害：1)电压降低10%~15%，发电机输出功率减小5%~10%，发电机有功功率减小。2)电压低至70%及以下时可能会发生电网崩溃，造成大面积停电。3)如果电压降低20%，电机转矩减小30%，电流增大20%~30%，电机温升升高15度左右。4)电压过低电机无法启动，或者转速变慢，甚至烧毁电机。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测1、电压(3)过频、欠频产生原因：变频器（电路）故障危害：1)对负荷端异步电动机的转速造成影响。2)使励磁线圈温度升高，叶片产生共振风力发电机组参数监测(一)电力参数监测1、电压(4)三相不平衡：三相电压幅值不一致，且幅值差超过规定范围。产生原因：三相负荷分布不均。危害：1)增加输电线路和变压器的电能损耗。2)影响用电设备安全运行，用电效率降低（零序、负序分量出现）。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测1、电压(5)相位突变：电压的幅值、相序、频率变化造成。危害：影响电能质量，使发电设备和用电设备造成损害。除相位突变外，其他参数都可以分为短时判据和长时判据来监控，这些监测参数一旦超出允许值，有可能是机组本身的原因，但更可能是电网的原因。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测2、电流对象：电流的幅值和相位。作用：判断过电流和三相不平衡故障。

监测参数一般为短时判据，一旦出现，机组就必须停机。产生这些故障的原因通常在于机组自身。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测2、电流(1)过电流：实际电流值超过额定电流。产生原因：1)电气回路因所接用电设备过多或所供设备过载。2)短路故障。3)断相，三相电动机在运行的过程中出现一相断线。危害：电流的热效应造成设备损坏。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测2、电流(2)三相不平衡：在定桨恒速风力发电机组并网过程中，由于三相晶闸管导通角之间存在差异，因而可能出现短时电流不平衡。

持续时间短，并不影响对机组电能质量的整体评价。风力发电机组参数监测(一)电力参数监测3、有功功率和无功功率：分别测量电压相角和电流相角，经过移相补偿算法、平均值算法处理后，用于计算机组的有功功率和无功功率。(1)发电机输出的无功功率会导致电网的电流增加，线损增大，且占用系统容量，因而通常风力发电机组送入电网功率的无功分量越少越好。(2)定桨恒速风力发电机组一般使用了固定电容器来补偿无功功率，以减少感性无功。风力发电机组参数监测(二)风力参数监测1、风速风速通过机舱外的风速仪测得。通常风力发电机组中央控制器每秒采集一次来自于风速仪的风速数据，每10min计算一次平均值，用于判别起动风速(v＞3m/s)和停机风速(v＞25m/s)。安装在机舱顶上的风速仪处于叶轮的下风向，因此在运行时受叶轮干扰，不能准确地测量风速，一般不用来产生功率曲线。风力发电机组参数监测(二)风力参数监测2、风向风向标安装在机舱顶部两侧，主要用于测量风向与机舱中心线的偏差角。一般采用两个风向标，以便互相校验，以排除可能产生的错误信号。控制器根据风向信号，起动偏航系统。当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。

当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测1.转速2.温度3.机舱振动4.电缆扭转5.机械制动状况6.油脂风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测1、转速：发电机转速、叶轮转速、变桨转速(变速恒频)。(1)转速测量用于进行风力发电机组的并网和脱网，还可用于判别超速条件，当叶轮转速超过设定限值时，应停机。(2)叶轮转速和发电机转速可以相互校验。如果不符，风力发电机组应退出运行。风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测2、温度：反映风力发电机组系统的工作状况（1）齿轮油温及高速轴承温度。（2）发电机绕组及其轴承温度。（3）主轴承温度。（4）发电机驱动器(变流器、软并网装置、变桨驱动器等)温度。（5）控制器环境温度。由于温度引起的风力发电机组退出运行，在温度降至允许值时，仍可自动起动风力发电机组运行。风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测3、机舱振动：对机舱的前后、左右振动及传动系统的扭转振动进行监测。采用连续的振动频率、振动幅度监测，传感器将测量值实时传输给主控系统并根据叶轮转速和塔筒的固有频率进行保护。风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测4、电缆扭转：偏航系统应具备扭缆保护的功能。计数传感器—偏航齿轮。显示机舱当前方位与初始方位的偏转角度及正在偏航的方向。行程开关—塔筒顶部电缆。行程开关触点与电缆相连，当电缆扭转到一定程度时可直接拉动行程开关，引起安全停机。风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测5、机械制动状况：制动片磨损到一定程度，控制器将显示故障信号，这时只有更换制动片后才能起动风力发电机组。

在连续两次制动动作之间，有一个预置的时间间隔，使制动装置有足够的冷却时间，以免重复使用使制动盘过热。风力发电机组参数监测(三)机组状态参数检测6、油脂：机组用的油料包括润滑油和液压油，润滑油脂如缺失则会导致机械损伤，液压油位如偏低则说明存在泄漏的可能，并有执行失效的风险。

润滑对象主要有主轴承、齿轮箱及其轴承、发电机轴承、变桨齿轮及其轴承、偏航齿轮及其轴承。在润滑油脂缺乏或润滑油路堵塞时，自动润滑系统应向主控系统报警。风力发电机组参数监测(四)各种反馈信号的检测

控制器在以下指令发出后的设定时间内应收到动作已执行的反馈信号：(1)叶尖扰流器控制或变桨控制。(2)机械制动控制。(3)偏航控制。(4)发电机脱网及脱网后的转速降落信号。(5)齿轮箱润滑油泵控制。否则将出现相应的故障信号，执行安全停机。风力发电机组参数监测(五)齿轮箱油温的控制齿轮箱箱体内安装有PT100温度传感器。运行前，应保证齿轮油温高于10℃。当油温高于60℃时，油冷却系统起动，油被送入齿轮箱外的热交换器进行自然风冷或强制风冷。当油温低于45℃时，冷却油回路切断，停止冷却。风力发电机组参数监测(六)发电机温升控制1、当绕组温度高于150一I55℃时，风力发电机组将会因温度过高而停机；当绕组温度降落到100℃以下时，风力发电机组又会被允许重新起动并入电网（如果自起动条件仍然满足）。发电机温度的控制点可根据当地情况进行现场调整。2、对于安装在湿度和温差较大地点的风力发电机组，发电机内部需安装电加热器，以防止大温差引起的发电机绕组表面的凝露。风力发电机组参数监测(六)发电机温升控制3、用于风力发电机组的发电机大多采取强制风冷，但也有采取水冷系统的。风力发电机组参数监测(七)功率过高或过低的处理1.功率过低如果发电机功率持续(一般设置30～60s)出现逆功率，其值小于设置值Ps，风力发电机组将退出电网，进入待机状态。脱网动作过程如下：气动制动(甩出叶尖扰流器或桨距角向90°方向调整)，在功率下降到一定程度后停止变流器工作(变速恒频风力发电机组)，分断接触器或断路器。风力发电机组参数监测(七)功率过高或过低的处理2.功率过高功率过高现象由两种情况引起：1、由于电网频率波动引起的，电网频率降低时，同步转速下降，而发电机转速短时间不会降低，转差较大，各项损耗及叶轮动能瞬时不会发生突变，因而电功率瞬时会变得很大；2、由于气候变化，空气密度的增加引起的。功率过高如持续一定时间，控制系统应做出反应。风力发电机组参数监测(七)功率过高或过低的处理2.功率过高处理方式：

当机组输出功率持续10min大于额