Z40风机控制系统国产化改造设计

　　公的台245501风电机，32002年底该型风屯机运行4十衫，总发电鼾为3185 71=由于240风电机组的质量问，导致运行很不稳定，机组原设计年发电量为1650万1撕实际年发电量为700万1狐左右，只达到原设计出力的40，容量系数为15，远行靠韦为70多特别是2001年初外方停止技术服务后，更影响了机组的正常安全运行。

　　1存在问目前0风电机组主要的问是其控制系统经常出现故障。各台风机都存在控制元件质量问，工作时间长后经常出现死机和因控制系统而停机的故障严重威胁着机组的正常安全运行。特别是外方停止技术服务后，机组的备品备件得不到保证，国内部件不能代用，使远程监控系统完铁效，此外，故，发化后，纶要由运人员进行现场操作，大大增加运行人员的工作量。同时沪远朽监控系统火告远厅人未能监视风机的运行情况，风机停运后未能及时启动，造成发电量的损火，特别是汕头南澳岛阵攻气候比较明男。广东潮州人，工程师，工学士。

　　显，风机经常在下半夜因超风速停机，每年损失电量约140万1骑，占年发电量20左右。为了彻底解决上述问，汕头南方风能公司决定对240风电机的控制系统进行国产化改造，并经上级部门同意专门作为汕头蠹际醺脑臁，项，2系统的改造2.1改造的基木思路本次改造是针对控制元件质量问，将风机控制系统的硬件改用国产欧姆龙公司的可编程控制器。开发相配套的应用软件程序。财更换远程监控系统，彻底解决备品备件得不到保证的问。

　　另外，将各操作界面中文化，方便运行人员的操作，实际付进的40550风屯机组的控制系统实现阿产化。

　　2.2控制系统的总体结构控系统是于完成风机的；则心保护控制目号以及记录等功能。240风机控制系统分为底部控制系统和顶部控制系统两部分。底部控制系统又分为处理器控制部分保险丝控制部分电容器控制部分母线室控制部分和电网联接控制部分大部分。顶部控制系统主要负责变桨距控制各部分的传感器以及偏航的控制等控制系统的总体结构闽产化改造设计中控制系统的功能包括数据采集与处理功能。对开关量和模拟量扫描，记录变位或越限事件，并存入事件报警K，交流量采集计算功能。对交流量电流电压信号进行采集并计算出电流电压有功功率无功功率功率因数频率有功电量无功电量以及电压过零点等参数。

　　电气鲎保护功能，在个叫波内算出保护量的阈值，实现机组的过流过压低压频率过高频率过低相不平衡相序错误等保护要求。

　　过程控制功能。能实现自动开停机的控制流程，自动偏航自动解缆自动变桨距自动刹乍过程以及液压系统抒制过程的作状态。

　　统计功能。对开关量动作模拟量越限的时间累计越限动作次数越限时间等进行统计报警功能。对运行过程中发生的所有报警进行记录并在显器上显新的条报警语句。

　　人机对话功能。显器和操作键盘能完成全部参数的显设定及改变。风机自动和就地操作的切换。报警语句的显以及统计量的显，可对风机就地单项操作，如顺时针逆时针偏航电动机启动。桨距角整定开机停机以及紧急事故停机的操作。

　　报警劝能，讨运丁过程发生的所有拟警进行记录并在显器显新的条报警语句。

　　软并网功能。主回路采用双向可控硅实观软投入及软切除。

　　变桨距闭环调节功能。在运行过程中随风速度变化调整桨叶角度以达到高效率，在额定风速后保持额定功率，停机时顺桨并能显叶片所处位置的角度。

　　安全保护功能。为保证风机的安全运行，除电气量保护功能之外还应考虑机组其它的机械部分，液压系统偏航系统传感器刹车装置以及机仓振动等安全保护措施。

　　联网功能。风机的大监控系统应有与上位机远程通信联网的功能，实现风电场的远程监控任务，采用光缆通道。

　　2.4改造后监抒忝统的功能国产化改造设计的监控系统功能包括总览画面介绍各功能键；显风机实时状态。上端显风机故障记录及时间，监控到的风机台数风速总功率当前日期时间，画面显每台风机的位置编兮，当前功率风速，可进入单台风机窗口，显单台风机实时数据，包括风机状态，日期时间，发电机状态，刹车状态。偏航状态。发电机温度。齿轮钔温度。控制柜温度，环境温度，相电压，相电流，风速，有功功率无功功率电网频率等，发电机转速，叶轮转速，总发电量和起算时间，近次告警和故障记录。可进入10！1平均数据列窗口，显风力机号时间有功功率无功功率风机状态风速等的列。可进入风机管理窗口，显风机机号风速风向限值总发电时间等。可进入风机控制窗口，显风机机号地址码对应风机监控内容总览数据显所有风机数据，包括总功率总无功当前在线监控的风机数应监控数总发电量等数据。

　　风机状态列显所有风机当前状态和数据如风机号刹车状态发电机状态当前功率叶轮转速发电机温度齿轮箱温度等。

　　下7个子菜单1帮助，2功率曲线，3风速曲线，4风场效率，5发电量谱线，6可用率。电网曲线有以下3个子菜单，人发电量曲线，8单台风机发屯量列所1数拙。

　　告警列显风机故障告警记录。有以下5个子菜单1事件记录，2统计记录，3上月记录，4本月记录，5全年记录。

　　报告可以打印成文件作为数据备份保存，有以下7个子菜单1帮助，2功率曲线，3风速线，4风场效率，5发电量谱线，6可用率。

　　电网曲线，8告警列。

　　故障复位操作，窗口会弹出付话框。要求输密码后即可完成操作8代赘电话可输入8位电话号码。

　　3设备选型设备选型是这次改造的关键之，设备性能是全部采用国产设备，尽可能为国产通用标准部件，以便于更换，同时价格便宜。选用的设备如12衣3所列型号厂家咖单元电源单元输入单元输出单元高速计数器板模拟量输入通讯单元触摸屏综合电力监控，丹东华通机舱内以咖系统设备型号厂家凡单元电源单元模拟量输入模拟量输出名称厂家工控计算机研华显器飞利浦组态软件昆仑通态激光打印机惠普现场用笔记本电脑4及解决本次技改需要更换风机控制系统的硬件部分。关键是解决接的问。为此，公司技术人员会同欧姆龙公司有关人员对整台风机的控制系统进行全面的分析，弄清每个逻辑回路的原理和功能，理顺每个传感器执行元件的接口要求以及各输入输出端的具体位置，在不遗漏原设计原理的基础上做到针样实物七应。风机拧制室的空间很小，无法，加其他设备，本次技改所更换的控制系统的硬件基本都要满足原设备的安装尺寸，所以在设备选型上要充分考虑。此外，南澳岛属多雷区，说来的台机装在变电站，的架空线连接使控制系统经常受雷电的影响，本次技改在风机现场建值班放迓台机人人减少了光缆的投资及雷击的影响，也有利于加强值班。

　　5技改后的情况木次技改分步进。先对1咐机做改动。山于前期工作做得比较细致，特别是接口环节现场试运行阶段就明显方便了值班人员对风机的管理和操作，使他们能及时监控风机的运行状况，远距离进行操作，特别是解决了下半夜因超风速停机的问。据初步统计，改造后风机的运行可靠率达95以上，出力上升为50，发电量，加15左右。

　　目前正对整个技改项目有关技术参数进行测试统计，评价后再着手对其他8台风机进行改造。

　　6结论这次技改迎过对美国切公司的40 550风电机核心部分，即控制系统进棚产化改造。技改后的应用情况明改造是成功的，风机运行可靠率达到95以上，出力提高10，达到原设计的50么年设发电试增加0万既左，经济效益十分明显。这次改造也为我其他地区进口风机国产化改造提供了范，同时为我国风力发电机组自动化控制水平的提高进行了有益的探索。

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