風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制與安全系統(tǒng)技術(shù)要求

1、第九章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制與安全系統(tǒng)技術(shù)要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)工作的安全可靠性已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用，甚至成為風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行的重大問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，尤其是一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制與檢測(cè)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)滿足用戶提出的功能上的要求是不困難的。往往不是控制系統(tǒng)功能而是它的可靠性直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的聲譽(yù)。有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)功能很強(qiáng)，但由于工作不可靠，經(jīng)常出故障，而出現(xiàn)故障后對(duì)一般用戶來(lái)說(shuō)維修又十分困難。于是，這樣一套控制系統(tǒng)可能發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用，造成不應(yīng)有的損失。因此，對(duì)于一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用者來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的安全可靠性必須認(rèn)真加以考慮，必須引起足夠的重視。

2、我們的目的是希望通過(guò)控制與安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采取必要的手段，使我們的系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不出故障或少出故障。并且，在出故障之后能夠以最快的速度修復(fù)系統(tǒng)使之恢復(fù)正常工作。第一節(jié) 控制與安全系統(tǒng)的技術(shù)要求一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行的控制要求（一）控制思想我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的機(jī)組多數(shù)以定槳距失速型機(jī)組為主，所謂失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就是當(dāng)風(fēng)速超過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定風(fēng)速以上時(shí)，為確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率輸出不再增加，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組過(guò)載，通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)的失速特性，使葉片發(fā)生失速，從而控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率輸出。所以，定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制思想和控制原則以安全運(yùn)行控制技術(shù)要求為主，功率控制由葉片的失速特性來(lái)完成。

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行及安全性取決于先進(jìn)的控制策略和優(yōu)越的保護(hù)功能?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)以主動(dòng)或被動(dòng)的方式控制機(jī)組的運(yùn)行，使系統(tǒng)運(yùn)行在安全允許的規(guī)定范圍內(nèi)，且各項(xiàng)參數(shù)保持在正常工作范圍內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)可以控制的功能和參數(shù)包括功率極限、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、電氣負(fù)載的連接、起動(dòng)及停機(jī)過(guò)程、電網(wǎng)或負(fù)載丟失時(shí)的停機(jī)、紐纜限制、機(jī)艙時(shí)風(fēng)、運(yùn)行時(shí)電量和溫度參數(shù)的限制。如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作風(fēng)速是采用BIN法計(jì)算10min平均值確定小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速和大風(fēng)切出風(fēng)速，每個(gè)參數(shù)極限控制均采用回差法，上行點(diǎn)和下行點(diǎn)不同，視實(shí)際運(yùn)行情況而定。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距恒速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法略有不同，即功率調(diào)節(jié)方式不同，它采用變槳距方式改變

4、風(fēng)輪能量的捕獲，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率發(fā)生變化，最終達(dá)到限制功率輸出的目的。保護(hù)環(huán)節(jié)以失效保護(hù)為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)控制失敗，內(nèi)部或外部故障影響，導(dǎo)致出現(xiàn)危險(xiǎn)情況引起機(jī)組不能正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)安全保護(hù)裝置動(dòng)作，保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于安全狀態(tài)。在下列情況系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行保護(hù)功能：超速、發(fā)電機(jī)過(guò)載和故障、過(guò)振動(dòng)、電網(wǎng)或負(fù)載丟失、脫網(wǎng)時(shí)的停機(jī)失敗等。保護(hù)環(huán)節(jié)為多級(jí)安全鏈互鎖，在控制過(guò)程中具有邏輯“與”的功能，而在達(dá)到控制目標(biāo)方面可實(shí)現(xiàn)邏輯“或”的結(jié)果。此外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了防雷裝置，對(duì)主電路和控制電路分別進(jìn)行防雷保護(hù)。控制線路中每一電源和信號(hào)輸入端均設(shè)有防高壓元件，主控柜設(shè)有良好的接地并提供簡(jiǎn)單而有效的疏雷通

5、道。（二）自動(dòng)運(yùn)行的控制要求1.開(kāi)機(jī)并網(wǎng)控制當(dāng)風(fēng)速10min平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內(nèi)，機(jī)械閘松開(kāi)，葉尖復(fù)位，風(fēng)力作用于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組慢慢起動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于20%的額定轉(zhuǎn)速持續(xù)5%，轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到60%額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)進(jìn)入電網(wǎng)軟拖動(dòng)狀態(tài)，軟拖方式視機(jī)組型號(hào)而定。正常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速連續(xù)增高，不必軟拖增速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到軟切轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入軟切入狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速升到發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路主接觸器動(dòng)作，機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于有大、小發(fā)電機(jī)的失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，按風(fēng)速范圍和功率的大小，確定大、小電機(jī)的投入。軟切入控制方式確定參照本章第二節(jié)第四條，但大電機(jī)和小電機(jī)的發(fā)電工作轉(zhuǎn)速不一

6、致，通常為1000r/min和1500r/min，在小電機(jī)脫網(wǎng)，大電機(jī)并網(wǎng)的切換過(guò)程中，要求嚴(yán)格控制，通常必須在幾秒內(nèi)完成控制。2. 小風(fēng)和逆功率脫網(wǎng)小風(fēng)和逆功率停機(jī)是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停在待風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)10min平均風(fēng)速小于小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速或發(fā)電機(jī)輸出功率負(fù)到一定值后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不允許長(zhǎng)期在電網(wǎng)運(yùn)行，必須脫網(wǎng)，處于自由狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靠自身的摩擦阻力緩慢停機(jī)，進(jìn)入待風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速再次上升，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又投入并網(wǎng)運(yùn)行。3.普通故障脫網(wǎng)停機(jī)機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等普通故障后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入普通停機(jī)程序，機(jī)組投入氣動(dòng)剎車(chē)，軟脫網(wǎng)，待低速軸轉(zhuǎn)速低于一

7、定值后，再抱機(jī)械閘，如果是由于內(nèi)部因素產(chǎn)生的可恢復(fù)故障，計(jì)算機(jī)可自行處理，無(wú)需維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)，即可恢復(fù)正常開(kāi)機(jī)。4.緊急故障脫網(wǎng)停機(jī)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急故障如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生飛車(chē)、超速、振動(dòng)及負(fù)載丟失等故障時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)程序，機(jī)組投入氣動(dòng)剎車(chē)的同時(shí)執(zhí)行90°偏航控制，機(jī)艙旋轉(zhuǎn)偏離主風(fēng)向，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定限制后脫網(wǎng)，低速軸轉(zhuǎn)速小于一定轉(zhuǎn)速后，抱機(jī)械閘。5. 安全鏈動(dòng)作停機(jī)安全鏈動(dòng)作停機(jī)指電控制系統(tǒng)軟保護(hù)控制失敗時(shí)，為安全起見(jiàn)所采取的硬性停機(jī)葉尖氣動(dòng)剎車(chē)、機(jī)械剎車(chē)和脫網(wǎng)同時(shí)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在幾秒內(nèi)停下來(lái)。6.大風(fēng)脫網(wǎng)控制當(dāng)風(fēng)速10min 平均值大于25m/s 時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能出

8、現(xiàn)超速和過(guò)載，為了機(jī)組的安全，這時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須進(jìn)行大風(fēng)脫網(wǎng)停機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組先投入氣動(dòng)剎車(chē)，同時(shí)偏航90°，等功率下降后脫網(wǎng)，20s 后或者低速軸轉(zhuǎn)速小于一定值時(shí)，抱機(jī)械閘，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完全停止。當(dāng)風(fēng)速回到工作風(fēng)速區(qū)后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始恢復(fù)自動(dòng)對(duì)風(fēng)，待轉(zhuǎn)速上升后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又重新開(kāi)始自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行。7.對(duì)風(fēng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在工作風(fēng)速區(qū)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)艙的控制靈敏度，確定每次偏航的調(diào)整角度。用兩種方法判定機(jī)艙與風(fēng)向的偏離角度，根據(jù)偏離的程度和風(fēng)向傳感器的靈敏度，時(shí)刻調(diào)整機(jī)艙偏左和偏右的角度。8. 偏轉(zhuǎn)900 對(duì)風(fēng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大風(fēng)速或超轉(zhuǎn)速工作時(shí)，為了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全停機(jī)，必須降

9、低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，釋放風(fēng)輪的能量。當(dāng)10min平均風(fēng)速大于25m/s或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速超速上限時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作偏轉(zhuǎn)90°控制，同時(shí)投入氣動(dòng)剎車(chē)，脫網(wǎng)，轉(zhuǎn)速降下來(lái)后，抱機(jī)械閘停機(jī)。在大風(fēng)期間實(shí)行90°跟風(fēng)控制，以保證機(jī)組大風(fēng)期間的安全。9. 功率調(diào)節(jié)當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以上并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)于失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于葉片的失速特性，發(fā)電機(jī)的功率不會(huì)超過(guò)額定功率的15%。一旦發(fā)生過(guò)載，必須脫網(wǎng)停機(jī)。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，必須進(jìn)行變距調(diào)節(jié)，減小風(fēng)輪的捕風(fēng)能力，以便達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，通常槳距角的調(diào)節(jié)范圍在-2°-86°。10. 軟切入控制風(fēng)力發(fā)電

10、機(jī)組在進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須進(jìn)行軟切人控制，當(dāng)機(jī)組脫離電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，也必須軟脫網(wǎng)控制。利用軟并網(wǎng)裝置可完成軟切入/出的控制。通常軟并網(wǎng)裝置主要由大功率晶閘管和有關(guān)控制驅(qū)動(dòng)電路組成?？刂颇康木褪峭ㄟ^(guò)不斷監(jiān)測(cè)機(jī)組的三相電流和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，限制軟切入裝置通過(guò)控制主回路晶閘管的導(dǎo)通角，以控制發(fā)電機(jī)的端電壓，達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路接觸器動(dòng)作，將主回路晶閘管斷開(kāi)，軟切入過(guò)程結(jié)束，軟并網(wǎng)成功。通常限制軟切入電流為額定電流的1.5 倍。（三）控制保護(hù)要求1. 主電路保護(hù)在變壓器低壓側(cè)三相四線進(jìn)線處設(shè)置低壓配電低壓斷路器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組電氣元件的維護(hù)操作安全和短路過(guò)載保護(hù)，該低壓配電

11、低壓斷路器還配有分動(dòng)脫扣和輔動(dòng)觸點(diǎn)。發(fā)電機(jī)三相電纜線入口處，也設(shè)有配電自動(dòng)空氣斷路器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的過(guò)電流、過(guò)載及短路保護(hù)。2. 過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)主電路計(jì)算機(jī)電源進(jìn)線端、控制變壓器進(jìn)線端和有關(guān)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端，均設(shè)置過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施。如整流電源、液壓控制電源、穩(wěn)壓電源、控制電源一次側(cè)、調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械閘系統(tǒng)、補(bǔ)償控制電容都有相應(yīng)的過(guò)電流、過(guò)電壓保護(hù)控制裝置。3.防雷設(shè)施及熔絲主避雷器與熔絲，合理可靠的接地線為系統(tǒng)主避雷保護(hù)，同時(shí)控制系統(tǒng)有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)裝置。在計(jì)算機(jī)電源及直流電源變壓器一次側(cè)，所有信號(hào)的輸入端均設(shè)有相應(yīng)的瞬時(shí)超電壓和過(guò)電流保護(hù)裝置。4. 熱繼電保護(hù)運(yùn)行的所

12、有輸出運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)控制裝置。5.接地保護(hù)由于設(shè)備因絕緣破壞或其他原因可能引起出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，均應(yīng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地。所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的零部件、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳感器、照明器具及其他電器的金屬底座和外殼；電氣設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；塔架機(jī)艙配電裝置的金屬框架及金屬門(mén)；配電、控制和保護(hù)用的盤(pán)（臺(tái)、箱）的框架；交、直流電力電纜的接線盒和終端盒金屬外殼及電纜的金屬保護(hù)層和竄線的鋼管；電流互感器和電壓互感器的二次線圈；避雷器、保護(hù)間隙和電容器的底座、非金屬護(hù)套信號(hào)線的12 根屏蔽芯線；上述都要求保護(hù)接地。二、控制安全系統(tǒng)安全運(yùn)行的技術(shù)要求控制與安全

13、與系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的大腦指揮中心，控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行就是保證了機(jī)組安全運(yùn)行，通常風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行所涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛就運(yùn)行工況而言，包括起動(dòng)、停機(jī)、功率調(diào)解、變速控制和事故處理等方面的內(nèi)容。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在起停過(guò)程中，機(jī)組各部件將受到劇烈的機(jī)械應(yīng)力的變化，而對(duì)安全運(yùn)行起決定因素是風(fēng)速變化引起的轉(zhuǎn)速的變化。所以轉(zhuǎn)速的控制是機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的操作，涉及的問(wèn)題很多，如風(fēng)速的變化、轉(zhuǎn)速的變化、溫度的變化、振動(dòng)等都是直接威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。（一）控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的必備條件1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)出線側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱(chēng)值相等，三相電壓平衡。2

14、）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全鏈系統(tǒng)硬件運(yùn)行正常。3）調(diào)向系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。4）制動(dòng)和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內(nèi)。5）齒輪箱油位和油溫在正常范圍。6）各項(xiàng)保護(hù)裝置均在正常位置，且保護(hù)值均與批準(zhǔn)設(shè)定的值相符。7）各控制電源處于接通位置。8）監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運(yùn)行狀態(tài)。9）在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運(yùn)行一個(gè)月以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組再投入運(yùn)行前應(yīng)檢查絕緣，合格后才允許起動(dòng)。10）經(jīng)維修的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在投入起動(dòng)前，應(yīng)辦理工作票終結(jié)手續(xù)。（二）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作參數(shù)的安全運(yùn)行范圍1.風(fēng)速自然界風(fēng)的變化是隨機(jī)的沒(méi)有規(guī)律的，當(dāng)風(fēng)速在3-25m/s的規(guī)定工作范圍時(shí)，只對(duì)風(fēng)

15、力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電有影響，當(dāng)風(fēng)速變化率較大且風(fēng)速超過(guò)25m/s以上時(shí)，則對(duì)機(jī)組的安全性產(chǎn)生威脅。2. 轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速通常低于40r/min，發(fā)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的20%，不同型號(hào)的機(jī)組數(shù)字不同。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超速時(shí)，對(duì)機(jī)組的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。3. 功率在額定風(fēng)速以下時(shí)，不作功率調(diào)節(jié)控制，只有在額定風(fēng)速以上應(yīng)作限制最大功率的控制，通常運(yùn)行安全最大功率不允許超過(guò)設(shè)計(jì)值20%。4. 溫度運(yùn)行中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各部件運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)引起溫升，通?？刂破鳝h(huán)境溫度應(yīng)為0-30，齒輪箱油溫小于120，發(fā)電機(jī)溫度小于150，傳動(dòng)等環(huán)節(jié)溫度小于70。5.電壓發(fā)電電壓允許的范圍在設(shè)計(jì)值的10%，當(dāng)瞬間

16、值超過(guò)額定值的30% 時(shí)，視為系統(tǒng)故障。6.頻率機(jī)組的發(fā)電頻率應(yīng)限制在50Hz±1Hz，否則視為系統(tǒng)故障。7. 壓力機(jī)組的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成，所以各液壓站系統(tǒng)的壓力必須監(jiān)控，由壓力開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)額定值確定，通常低于100HPa（三）系統(tǒng)的接地保護(hù)安全要求1）配電設(shè)備接地。變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備和互感器外殼、配電柜、控制保護(hù)盤(pán)，金屬構(gòu)架、防雷設(shè)施及電纜頭等設(shè)備必須接地。2）塔筒與地基接地裝置，接地體應(yīng)水平敷設(shè)。塔內(nèi)和地基的角鋼基礎(chǔ)及支架要用截面25mm×4mm的扁鋼相連作接地干線，塔筒做一組，地基做一組，兩者焊接相連形成接地網(wǎng)。3）接地網(wǎng)形式以閉合型為好。當(dāng)接地電阻不滿足要求

17、時(shí)，引入外部接地體。4）接地體的外緣應(yīng)閉合，外緣各角要作成圓弧形，其半徑不宜小于均壓帶間距的一半，埋設(shè)深度應(yīng)不小于0.6m，并敷設(shè)水平均壓帶。5）變壓器中線點(diǎn)的工作接地和保護(hù)地線，要分別與人工接地網(wǎng)連接。6）避雷線宜設(shè)單獨(dú)的接地裝置。7）整個(gè)接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)小于4。8）電纜線路的接地。當(dāng)電纜絕緣損壞時(shí)，在電纜的外皮、鎧甲及接線頭盒均可能帶電，要求必須接地。9）如果電纜在地下敷設(shè)，兩端都應(yīng)接地。低壓電纜除在潮濕的環(huán)境須接地外，其他正常環(huán)境不必接地。高壓電纜任何情況都應(yīng)接地。三、控制與安全系統(tǒng)安裝和維護(hù)的技術(shù)要求（一）一般安全守則1）維修前機(jī)組必須完全停止下來(lái)，各維修工作按安全操作規(guī)程進(jìn)行。2）

18、工作前檢查所有維修用設(shè)備儀器，嚴(yán)禁使用不符合安全要求的設(shè)備和工具。3）各電器設(shè)備和線路的絕緣必須良好，非電工不準(zhǔn)拆裝電器設(shè)備和線路。4）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件和線路安裝，全面進(jìn)行安全檢查。5）電壓、電流、斷流容量、操作次數(shù)、溫度等運(yùn)行參數(shù)應(yīng)符合要求。6）設(shè)備安裝好后，試運(yùn)轉(zhuǎn)合閘前，必須對(duì)設(shè)備及接線仔細(xì)檢查，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題時(shí)方可合閘。7）操作刀閘開(kāi)關(guān)和電氣分合開(kāi)關(guān)時(shí)，必須帶絕緣手套，并要設(shè)專(zhuān)門(mén)人員監(jiān)護(hù)。電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或試運(yùn)行時(shí)，也應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)視，不得隨意離開(kāi)。如發(fā)現(xiàn)異常聲音或氣味時(shí)，應(yīng)立即停止機(jī)器切斷電源進(jìn)行檢查修理。8）安裝電機(jī)時(shí)，必須檢查絕緣電阻是否合格，轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，零部件

19、是否齊全，同時(shí)必須安裝接地線。9）拖拉電纜應(yīng)在停電情況下進(jìn)行，若因工作需要不能停電時(shí)，應(yīng)先檢查電纜有無(wú)破裂之處，確認(rèn)完好后，帶好絕緣手套才能拖拉。10）帶熔斷器的開(kāi)關(guān)，其熔絲應(yīng)與負(fù)載電流匹配，更換熔絲必須向拉開(kāi)刀開(kāi)關(guān)。11）電器元件應(yīng)垂直安裝，一般傾斜不超過(guò)5°，應(yīng)使螺栓固定在支持物上，不得采用焊接，安裝位置應(yīng)便于操作，手柄與周?chē)ㄖ镩g應(yīng)保持一定距離，不易被碰壞。12）低壓電器的金屬外殼或金屬支架必須接地（ 或接零），電器的裸露部分應(yīng)加防護(hù)罩，雙頭刀開(kāi)關(guān)的分合閘位置上應(yīng)有防止自動(dòng)合閘的位置。（二）運(yùn)行前的檢查和試驗(yàn)要求1）控制器內(nèi)是否清潔，無(wú)垢，所安裝的電器其型號(hào)、規(guī)格是否與圖紙相

20、符，電器元件安裝是否牢靠。2）用手操作的刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)、斷路器等，不應(yīng)有卡住或用力過(guò)大的現(xiàn)象。3）刀開(kāi)關(guān)、斷路器、熔斷器等各部分應(yīng)接觸良好。4）電器的輔助觸點(diǎn)的通斷是否可靠，斷路器等主要電器的通斷是否符合要求。5）二次回路的接線是否符合圖紙要求，線段要有編號(hào)，接線應(yīng)牢固、整齊。6）儀表與互感器的變比與接線極性是否正確。7）母線連接是否良好，其支持絕緣子、夾持件等附件是否牢固可靠。8）保護(hù)電器的整定值是否符合要求，熔斷器的熔體規(guī)格是否正確，輔助電路各元件的節(jié)點(diǎn)是否符合要求。9）保護(hù)接地系統(tǒng)是否符合技術(shù)要求，并應(yīng)有明顯標(biāo)記。表計(jì)和繼電器等二次元件的動(dòng)作是否準(zhǔn)確無(wú)誤。10）用歐姆表測(cè)量絕緣電阻值是

21、否符合要求，并按要求作耐壓試驗(yàn)。（三）控制與安全系統(tǒng)運(yùn)行的檢查1）保持柜內(nèi)電器元件的干燥、清潔。2）經(jīng)常注意柜內(nèi)各電器元件的動(dòng)作順序以是否正確、可靠。3）運(yùn)行中特別注意柜中的開(kāi)斷元件及母線等是否有溫升過(guò)高或過(guò)熱、冒煙、異常的聲音及不應(yīng)有的的放電等不正?，F(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)停電檢查，并排除故障，并避免事故的擴(kuò)大。4）對(duì)斷開(kāi)、閉合次數(shù)較多的斷路器，應(yīng)定期檢查主觸點(diǎn)表面的燒損情況，并進(jìn)行維修。斷路器每經(jīng)過(guò)一次斷路電流，應(yīng)及時(shí)對(duì)其主觸點(diǎn)等部位進(jìn)行檢查修理。5）對(duì)主接觸器，特別是動(dòng)作頻繁的系統(tǒng)，應(yīng)及時(shí)檢查主觸點(diǎn)表面，當(dāng)發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)嚴(yán)重?zé)龘p時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換不能繼續(xù)使用。6）定期檢查接觸器、斷路器等電器的輔助

22、觸點(diǎn)及電器的觸點(diǎn)，確保接觸良好。定期檢查電流繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等整定值是否符合要求，并作定期整定，平時(shí)不應(yīng)開(kāi)蓋檢修。7）定期檢查各部位接線是否牢靠及所有緊固件有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。8）定期檢查裝置的保護(hù)接地系統(tǒng)是否安全可靠。9）經(jīng)常檢查按鈕、操作鍵是否操作靈活，其接觸點(diǎn)是否良好。第二節(jié) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制目標(biāo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是實(shí)現(xiàn)由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的裝置，風(fēng)輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從風(fēng)能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械能到電能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，在考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)時(shí)，應(yīng)結(jié)合它們的運(yùn)行方式重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下控

23、制目標(biāo)：1. 控制系統(tǒng)保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，同時(shí)高質(zhì)量地將不斷變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為頻率、電壓恒定的交流電送人電網(wǎng)。2. 控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控顯示及故障處理，完成機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài)管理和控制。3. 利用計(jì)算機(jī)智能控制實(shí)現(xiàn)機(jī)組的功率優(yōu)化控制，定槳距恒速機(jī)組主要進(jìn)行軟切入、軟切出及功率因數(shù)補(bǔ)償控制，對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要進(jìn)行最佳尖速比和額定風(fēng)速以上的恒功率控制。4.大于開(kāi)機(jī)風(fēng)速并且轉(zhuǎn)速達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速的條件下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能軟切入自動(dòng)并網(wǎng)，保證電流沖擊小于額定電流。當(dāng)風(fēng)速在4-7m/s之間，切入小發(fā)電機(jī)組（ 小于300kW）并網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)速在7-30m

24、/s之間，切人大發(fā)電機(jī)組（大于500kW）并網(wǎng)運(yùn)行。主要完成下列自動(dòng)控制功能：1）大風(fēng)情況下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到停機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)葉尖限速脫網(wǎng)抱液壓機(jī)械閘停機(jī)，而且在脫網(wǎng)同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航90°。停機(jī)后待風(fēng)速降低到大風(fēng)開(kāi)機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)并人電網(wǎng)運(yùn)行。2）為了避免小風(fēng)時(shí)發(fā)生頻繁開(kāi)、停機(jī)現(xiàn)象，在并網(wǎng)后10min 內(nèi)不能按風(fēng)速自動(dòng)停機(jī)。同樣，在小風(fēng)自動(dòng)脫網(wǎng)停機(jī)后，5min 內(nèi)不能軟切并網(wǎng)。3）當(dāng)風(fēng)速小于停機(jī)風(fēng)速時(shí)，為了避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期逆功率運(yùn)行，造成電網(wǎng)損耗，應(yīng)自動(dòng)脫網(wǎng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)的待風(fēng)狀態(tài)。4）當(dāng)風(fēng)速大于開(kāi)機(jī)風(fēng)速，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航機(jī)構(gòu)始終能自動(dòng)

25、跟風(fēng)。跟風(fēng)精度范圍±15°。5）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓機(jī)械閘在并網(wǎng)運(yùn)行、開(kāi)機(jī)和待風(fēng)狀態(tài)下，應(yīng)該松開(kāi)機(jī)械閘，其余狀態(tài)下（大風(fēng)停機(jī)、斷電和故障等）均應(yīng)抱閘。6）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉尖閘除非在脫網(wǎng)瞬間、超速和斷電時(shí)釋放，起平穩(wěn)剎車(chē)作用。其余時(shí)間（運(yùn)行期間、正常和故障停機(jī)期間）均處于歸位狀態(tài)。7）在大風(fēng)停機(jī)和超速停機(jī)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除了應(yīng)該脫網(wǎng)、抱閘和甩葉尖閘停機(jī)外，還應(yīng)該自動(dòng)投入偏航控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙軸心線與風(fēng)向成一定的角度，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)的安全度，待機(jī)艙轉(zhuǎn)約90°后，機(jī)艙保持與風(fēng)向偏90°跟風(fēng)控制，跟風(fēng)范圍±15°。8）在電網(wǎng)

26、中斷、缺相和過(guò)電壓的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)停止運(yùn)行，此時(shí)控制系統(tǒng)不能供電。如果正在運(yùn)行時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遇到這種情況，應(yīng)能自動(dòng)脫網(wǎng)和抱閘停機(jī)，此時(shí)偏航機(jī)構(gòu)不會(huì)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分應(yīng)能承受考驗(yàn)。9）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架內(nèi)的懸掛電纜只允許扭轉(zhuǎn)±2.5 圈，系統(tǒng)已設(shè)計(jì)了正/ 反向扭纜計(jì)數(shù)器，超過(guò)時(shí)自動(dòng)停機(jī)解纜，達(dá)到要求后再自動(dòng)開(kāi)機(jī)，恢復(fù)運(yùn)行發(fā)電。10）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有手動(dòng)控制功能（包括遠(yuǎn)程遙控手操），手動(dòng)控制時(shí)“自動(dòng)”功能應(yīng)該解除，相反地投入自動(dòng)控制時(shí)，有些“手動(dòng)”功能自動(dòng)屏蔽。11）控制系統(tǒng)應(yīng)該保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的所有監(jiān)控參數(shù)在正常允許的范圍內(nèi)，一旦超過(guò)極限并出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，應(yīng)能自動(dòng)處

27、理并安全停機(jī)。二、控制系統(tǒng)主要參數(shù)1. 主要技術(shù)參數(shù)1）主發(fā)電機(jī)輸出功率（額定）    Pe（kW）2）發(fā)電機(jī)最大輸出功率          1.2Pe（kW）3）工作風(fēng)速范圍                4-25m/ s4）額定風(fēng)速                    Ve（m/ s）5）切攻風(fēng)速（1min 平均值）   

28、   4m/ s6）切出風(fēng)速（1min 平均值）      25m/ s7）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速                    N（r/min）8）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速              1000/1500+20r/min9）發(fā)電機(jī)輸出電壓              V±10%10）發(fā)電機(jī)發(fā)電頻率 

29、            50Hz±0.5 Hz11）并網(wǎng)最大沖擊電流（有效值）  1.51e12）電容補(bǔ)償后功率因數(shù)          0.6-0.922.控制指標(biāo)及效果1）方式                        專(zhuān)用微控制器2）過(guò)載開(kāi)關(guān)              &

30、#160;     690V，660A3）自動(dòng)對(duì)風(fēng)偏差范圍            ±15°4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)起、停時(shí)間  60s5）系統(tǒng)測(cè)試精度                0.5%6）電纜纏繞2.5 圈自動(dòng)解纜7）解纜時(shí)間55min8）手動(dòng)操作響應(yīng)時(shí)間            5s3.保護(hù)功能1）超電壓保護(hù)范圍   

31、60;           連續(xù)30s1.3Ue （V）2）欠電流保護(hù)范圍                連續(xù) 30s1.3Ie（ A）3）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速極限                  40r/min4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速極限                1800r/min5）發(fā)電機(jī)過(guò)功率保護(hù)值

32、0;           連續(xù)60s1.2Pe（kW）6）發(fā)電機(jī)過(guò)電流保護(hù)值            連續(xù)301.51e（A）7）大風(fēng)保護(hù)風(fēng)速                  連續(xù)600s25m/s8）系統(tǒng)接地電阻                  49）防雷感應(yīng)電壓     

33、            3500V三、恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成框圖，如圖9-1所示。這是定槳距雙速發(fā)電機(jī)型機(jī)組控制系統(tǒng)的組成，對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組只是發(fā)電機(jī)軟切人控制略有區(qū)別。控制系統(tǒng)由微機(jī)控制器（ 包括監(jiān)控顯示運(yùn)行控制器、并網(wǎng)控制器、發(fā)電機(jī)功率控制器）、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、控制輸出驅(qū)動(dòng)電路模板（輸出伺服電動(dòng)機(jī)、液壓伺服機(jī)構(gòu)、機(jī)電切換裝置）等系統(tǒng)組成。主要有空氣斷路器、控制切換接觸器、過(guò)電流、過(guò)電壓及避雷保護(hù)器件、電流、電壓及溫度的變換電路、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制裝置、偏航控制系統(tǒng)、相位補(bǔ)償系統(tǒng)、停機(jī)制動(dòng)控制裝置。傳感

34、信號(hào)主要由信號(hào)接口電路完成，它們向計(jì)算機(jī)控制器提供電氣隔離標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這些信號(hào)有模擬量20 點(diǎn)、開(kāi)關(guān)量60多點(diǎn)、頻率量10 多點(diǎn)，信號(hào)的電壓和電流范圍一般為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。1. 控制系統(tǒng)輸入信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)有三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、輸出功率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、控制板溫度、機(jī)械制動(dòng)閘片磨損及溫度、電纜扭絞、機(jī)艙振動(dòng)、風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)等。為了得到系統(tǒng)運(yùn)行的情況，系統(tǒng)還需監(jiān)測(cè)各接觸器的開(kāi)關(guān)、液壓閥壓力狀況、偏航運(yùn)作和按鍵輸入等情況。而控制系統(tǒng)輸出控制的是并網(wǎng)晶閘管觸發(fā)、相補(bǔ)償、旁路接觸器的開(kāi)合、空氣斷路器的開(kāi)合、空氣制動(dòng)、機(jī)械制動(dòng)和偏航。這些控制

35、輸出都需要狀態(tài)反饋，所以系統(tǒng)的輸入量包括20多點(diǎn)模擬量、10 點(diǎn)頻率量、60多點(diǎn)開(kāi)關(guān)量。他們主要為系統(tǒng)的模擬輸入量：發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的三相電壓、三相電流和發(fā)電機(jī)繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的熱升溫度；頻率輸入量有風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)速儀、風(fēng)向儀，偏航正反向計(jì)數(shù)、扭纜正反向計(jì)數(shù)等；開(kāi)關(guān)輸入量主要有按鍵信號(hào)16 個(gè)、制動(dòng)閘片磨損、制動(dòng)閘片熱、風(fēng)向標(biāo)0°、風(fēng)向標(biāo)90°、偏航順時(shí)針傳感、偏航逆時(shí)針傳感、機(jī)艙振動(dòng)、偏航電動(dòng)機(jī)過(guò)載、旁路接觸器狀態(tài)、風(fēng)輪液壓壓力信號(hào)（風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)出現(xiàn)）、機(jī)械制動(dòng)液壓壓力高、機(jī)械制動(dòng)液壓壓力低、外部錯(cuò)誤信號(hào)等等。2. 控制系統(tǒng)輸出信

36、號(hào)而系統(tǒng)的控制輸出主要是控制各電磁閥、接觸器線圈、空氣斷路器的開(kāi)合輸出。電磁閥和接觸器側(cè)的開(kāi)合則與發(fā)電動(dòng)機(jī)的并網(wǎng)、偏航電動(dòng)機(jī)（ 順時(shí)針和，逆時(shí)針）的動(dòng)作、相位補(bǔ)償?shù)娜酵肚?、空氣制?dòng)及機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作等。還有系統(tǒng)的軟并網(wǎng)和軟脫網(wǎng)控制。此外，對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還要求根據(jù)風(fēng)速變化調(diào)節(jié)變槳距控制輸出。四、控制系統(tǒng)工作原理主開(kāi)關(guān)合上后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器準(zhǔn)備自動(dòng)運(yùn)作。首先系統(tǒng)初始化，檢查控制程序、微控制器硬件和外設(shè)、傳感器來(lái)的脈沖及比較所選的操作參數(shù)，備份系統(tǒng)工作表，接著就正式起動(dòng)。起動(dòng)的第一秒鐘內(nèi)，先檢查電網(wǎng)、設(shè)置各個(gè)計(jì)數(shù)器、輸出機(jī)構(gòu)初始工作狀態(tài)及晶閘管的開(kāi)通角。所有這些完成后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始

37、自動(dòng)運(yùn)行。用于風(fēng)輪的葉尖本來(lái)是90°，現(xiàn)在恢復(fù)為0°，風(fēng)輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算機(jī)開(kāi)始時(shí)刻監(jiān)測(cè)各個(gè)參數(shù)、輸入，判斷是否可以并網(wǎng)，判斷參數(shù)有否超過(guò)極限、執(zhí)行偏航、相位補(bǔ)償、機(jī)械制動(dòng)或空氣制動(dòng)。其中相位補(bǔ)償?shù)淖饔迷谟谑构β室驍?shù)保持在0.95-0.99之間。其詳細(xì)的控制系統(tǒng)工作原理流程框圖（見(jiàn)圖9-2）。五、并網(wǎng)控制基本原理恒速恒頻發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，根據(jù)發(fā)電機(jī)不同種，即采用不同方法，對(duì)于同步發(fā)電機(jī)和籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)方法各不相同。前者運(yùn)行于由電機(jī)極數(shù)和頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速，后者則以稍高于同步速的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。（一）同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行控制由于發(fā)電機(jī)有固定的旋轉(zhuǎn)方向，只要使發(fā)電機(jī)

38、的輸出端與電網(wǎng)各項(xiàng)互相對(duì)應(yīng)即可滿足條件。起動(dòng)和并網(wǎng)過(guò)程如下：由風(fēng)向傳感器測(cè)出風(fēng)向，并使偏航控制器動(dòng)作，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)切人風(fēng)速時(shí)，槳距控制器調(diào)節(jié)葉片槳距角使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)。但發(fā)電機(jī)被風(fēng)力發(fā)電機(jī)組帶到接近同步速時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作，向發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁，并調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)的端電壓接近于電網(wǎng)電壓。在發(fā)電機(jī)被加速，幾乎達(dá)到同步速度時(shí)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)或端電壓的幅值將大致與電網(wǎng)電壓相同。它們頻率之間的很小差別將使發(fā)電機(jī)的端電壓和電網(wǎng)電壓之間的相位差在0°和360°的范圍內(nèi)緩慢的變化，檢測(cè)出斷路器兩側(cè)的電位差，當(dāng)其為零或非常小時(shí)就可使斷路器合閘并網(wǎng)。合閘后由于有自整步

39、作用，只要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速就可以使發(fā)電機(jī)牽人同步，即使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)保持頻率完全相同。以上過(guò)程可以通過(guò)微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)和操作。這種同步機(jī)并網(wǎng)方式，可使并網(wǎng)時(shí)的瞬態(tài)電流減至最小，因而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)受到的沖擊也最小。但是要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組調(diào)速器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)頻率與電網(wǎng)頻率的偏差達(dá)到容許值時(shí)方可并網(wǎng)，所以對(duì)調(diào)速器的要求較高，如果并網(wǎng)時(shí)刻控制不當(dāng)，則有可能產(chǎn)生較大的沖擊電流，甚至并網(wǎng)失敗。另外，為了實(shí)現(xiàn)上述同步并網(wǎng)所需要的控制系統(tǒng)，一般不是很便宜的，對(duì)于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將會(huì)占其整個(gè)成本的一個(gè)相當(dāng)大的部分，由于這個(gè)原因，同步發(fā)電機(jī)一般用于較大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。（二）感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行控制1. 電機(jī)并

40、網(wǎng)感應(yīng)發(fā)電機(jī)可以直接并入電網(wǎng)，也可以通過(guò)晶閘管調(diào)壓裝置與電網(wǎng)連接。感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件如下：1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向應(yīng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向一致，即感應(yīng)發(fā)電機(jī)的相序應(yīng)和電網(wǎng)相序相同；2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)并網(wǎng)。并網(wǎng)的第一個(gè)條件必須滿足，否則電機(jī)并網(wǎng)后將處于電磁制動(dòng)狀態(tài)，在接線時(shí)應(yīng)調(diào)整好相序；第二個(gè)條件不是非常嚴(yán)格，但愈是接近同步轉(zhuǎn)速并網(wǎng)，沖擊電流衰減的時(shí)間愈少。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)條件時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)，感應(yīng)發(fā)電機(jī)被帶到同步轉(zhuǎn)速附近（ 一般為98%-100%同步轉(zhuǎn)速）時(shí)合閘并網(wǎng)。由于發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)本身無(wú)電壓，故并網(wǎng)時(shí)必將伴隨一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，流過(guò)5-6 倍額定電流的沖擊電流，一般零點(diǎn)幾秒后即可轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。感應(yīng)

41、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的轉(zhuǎn)速雖然對(duì)過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間有一定影響，但一般來(lái)說(shuō)問(wèn)題不大，所以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)合閘時(shí)的轉(zhuǎn)速要求不是非常嚴(yán)格，并網(wǎng)比較簡(jiǎn)單。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，合閘瞬間的沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)及大電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行不會(huì)有太大的影響。當(dāng)對(duì)小容量的電網(wǎng)系統(tǒng)，并聯(lián)瞬間會(huì)引起電網(wǎng)電壓大幅度下跌，從而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電器設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)绊懙叫‰娋W(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。為了抑制并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流，可以在感應(yīng)發(fā)電機(jī)與三相電網(wǎng)之間串接電抗器，使系統(tǒng)電壓不致下跌過(guò)大，待并網(wǎng)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，再將其短接。對(duì)于較大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，目前比較先進(jìn)的并網(wǎng)方法是采用雙向晶閘管控制的軟投入法，如圖9-3 所示。當(dāng)風(fēng)力發(fā)

42、電機(jī)組將發(fā)電機(jī)帶到同步速附近時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出端的短路器閉合，使發(fā)電機(jī)經(jīng)一組雙向晶閘管與電網(wǎng)連接，雙向晶閘管觸發(fā)角由180°-0°逐漸打開(kāi)，雙向晶閘管的導(dǎo)通角由0°-180°通過(guò)電流反饋對(duì)雙向晶閘管導(dǎo)通角的控制，將并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流限制在1.5 倍額定電流以內(nèi)，從而得到一個(gè)比較平滑的并網(wǎng)過(guò)程，瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束后，微處理機(jī)發(fā)出信號(hào)，利用一組開(kāi)關(guān)將雙向晶閘管短接，從而結(jié)束了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)過(guò)程。進(jìn)入正常的發(fā)電運(yùn)行。2. 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的功率輸出感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，它向電網(wǎng)送出的電流的大小及功率因數(shù)，取決于轉(zhuǎn)差率/ 及電機(jī)的參數(shù)，前者與感應(yīng)發(fā)電機(jī)的負(fù)載的大小有關(guān)，后者對(duì)設(shè)

43、計(jì)好的電機(jī)是給定的數(shù)值，因此這些量都不能加以控制或調(diào)節(jié)。并網(wǎng)后電機(jī)運(yùn)行在其轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線的穩(wěn)定區(qū)（見(jiàn)圖9-4）。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率及轉(zhuǎn)矩隨風(fēng)速而增加時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率及其轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，原先的轉(zhuǎn)矩平衡點(diǎn)A1沿其運(yùn)行特性曲線移至轉(zhuǎn)速較前稍高的一個(gè)新的平衡點(diǎn)A2，繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。但當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出功率超過(guò)其最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的功率時(shí)，其反轉(zhuǎn)矩減小，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速迅速升高，在電網(wǎng)上引起飛車(chē)，這是十分危險(xiǎn)的。為此必須具有合理可靠的失速葉片或限速機(jī)構(gòu)，保證風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速或陣風(fēng)時(shí)，從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸入的機(jī)械功率被限制在一個(gè)最大值范圍內(nèi)，保證發(fā)電機(jī)的輸出電功率不超過(guò)其最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的功率值。需要指出的

44、是，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比，電網(wǎng)電壓下降會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩成平方關(guān)系下降，因此如電網(wǎng)電壓嚴(yán)重下降也會(huì)引起轉(zhuǎn)子飛車(chē)；相反如電網(wǎng)電壓上升過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，并有可能造成電機(jī)過(guò)載運(yùn)行。所以對(duì)于小容量電網(wǎng)應(yīng)該配備可靠的過(guò)電壓和欠電壓保護(hù)裝置，另一方面要求選用過(guò)載能力強(qiáng)（最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩1.8倍以上）的發(fā)電機(jī)。3.無(wú)功功率及其補(bǔ)償感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要落后的無(wú)功功率主要是為了勵(lì)磁的需要，另外也為了供應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無(wú)功功率。單就前一項(xiàng)來(lái)說(shuō)一般中、大型感應(yīng)電機(jī)，勵(lì)磁電流約為額定電流的20%-25%，因而勵(lì)磁所需的無(wú)功功率就達(dá)到發(fā)電機(jī)容量的20%-25%，

45、再加上第二項(xiàng)，這樣感應(yīng)發(fā)電機(jī)總共所需的無(wú)功功率約為發(fā)電機(jī)容量的20%-25%。接在電網(wǎng)上的負(fù)載，一般來(lái)說(shuō)，其功率因數(shù)都是落后的，亦即需要落后的無(wú)功功率，而接在電網(wǎng)上的感應(yīng)發(fā)電機(jī)也需從電網(wǎng)吸取落后的無(wú)功功率，這無(wú)疑加重了電網(wǎng)上其他同步發(fā)電機(jī)提供無(wú)功功率的負(fù)擔(dān)，造成不利的影響。所以對(duì)配置感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常要采用電容器進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償。（三）變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在很大風(fēng)速范圍內(nèi)按最佳效率運(yùn)行。從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行原理分析，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速正比于風(fēng)速變化，并保持一個(gè)恒定的最佳葉尖速比，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪的風(fēng)能利用系數(shù)C

46、p保持最大值不變，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出最大的功率。因此，對(duì)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求，除了能夠穩(wěn)定可靠地并網(wǎng)運(yùn)行之外，最重要的一點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)最大功率輸出控制。（四）同步發(fā)電機(jī)交/直/ 交系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行這種系統(tǒng)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)如下：1）由于采用頻率變換裝置進(jìn)行輸出控制，所以并網(wǎng)時(shí)沒(méi)有電流沖擊，對(duì)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。2）為采用交值佼轉(zhuǎn)換方式，同步發(fā)電機(jī)的工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨(dú)立的，風(fēng)輪及發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以變化，不必?fù)?dān)心發(fā)生同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的失步問(wèn)題。3）由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵(lì)式逆變器，雖然可以調(diào)節(jié)無(wú)功功率，但有高頻電流流向電網(wǎng)。4）在風(fēng)電系統(tǒng)中采用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來(lái)調(diào)節(jié)

47、輸出負(fù)荷可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按最佳效率運(yùn)行，向電網(wǎng)輸送更多的電能。（五）雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行雙饋發(fā)電機(jī)定子三相繞組直接與電網(wǎng)相聯(lián)，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)交交循環(huán)變流器聯(lián)入電網(wǎng)。這種系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)：1. 風(fēng)力機(jī)起動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)至接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，由循環(huán)變流器控制進(jìn)行電壓匹配、同步和相位控制，以便迅速地并入電網(wǎng)，并網(wǎng)時(shí)基本上無(wú)電流沖擊。對(duì)于無(wú)初始起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（如達(dá)里厄型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組），風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)下的起動(dòng)可由雙饋電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)工況來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速及負(fù)載的變化及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以最佳葉尖速比運(yùn)行，產(chǎn)生最大的電能輸出。3.雙饋發(fā)電機(jī)勵(lì)磁可調(diào)量有三個(gè)，即

48、勵(lì)磁電流的頻率、幅值和相位。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的頻率，保證發(fā)電機(jī)在變速運(yùn)行的情況下發(fā)出恒定頻率的電力；通過(guò)改變勵(lì)磁電流的幅值和相位，可達(dá)到調(diào)節(jié)輸出有功功率和無(wú)功功率的目的。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流相位改變時(shí)，由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在電機(jī)氣隙空間的位置有一個(gè)位移，從而改變了雙饋電機(jī)定子電動(dòng)勢(shì)與電網(wǎng)電壓向量的相對(duì)位置，也即改變了電機(jī)的功率角，所以調(diào)節(jié)勵(lì)磁不僅可以調(diào)節(jié)無(wú)功功率，也可以調(diào)節(jié)有功功率。六、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變距控制原理（一）變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變距系統(tǒng)主要包含著兩種控制方式，即并網(wǎng)前的速度控制與并網(wǎng)后的功率控制。由于異步電機(jī)的功率與速度是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的，功率控制最終也是通過(guò)速度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

49、變槳距風(fēng)輪的葉片在靜止時(shí)，節(jié)距角為90°，如圖9-5 所示，這時(shí)氣流對(duì)葉片不產(chǎn)生力矩，整個(gè)葉片實(shí)際上是一塊阻尼板。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，葉片向0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)葉片產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)輪開(kāi)始起動(dòng)。風(fēng)輪從起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，其葉片的節(jié)距角隨轉(zhuǎn)速的升高是一個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程。根據(jù)給定的速度參考值，調(diào)整節(jié)距角，進(jìn)行所謂的速度控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，電機(jī)并人電網(wǎng)。這時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速受到電網(wǎng)頻率的牽制，變化不大，主要取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)差，電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制實(shí)際上已轉(zhuǎn)為功率控制。為了優(yōu)化功率曲線，在進(jìn)行功率控制的同時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)子電流控制器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)差進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)速較低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差調(diào)

50、整到很小（1%），轉(zhuǎn)速在同步速附近；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差調(diào)整到很大（10%），使葉尖速比得到優(yōu)化，使功率曲線達(dá)到理想的狀態(tài)。（二）變距控制如圖9-6所示，變距控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。變距控制器是一個(gè)非線性比例控制器，它可以補(bǔ)償比例閥的死帶和極限。變距系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，節(jié)距控制器的輸出信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，變成電壓信號(hào)控制比例閥（或電液伺服閥），驅(qū)動(dòng)油缸活塞，推動(dòng)變距機(jī)構(gòu)，使葉片節(jié)距角變化?；钊奈灰品答佇盘?hào)由位移傳感器測(cè)量，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入比較器。七、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的信號(hào)特征1. 電量信號(hào)1）電壓、電流：測(cè)量信號(hào)范圍寬，要求有較好的線性度；測(cè)量信號(hào)諧波豐富，頻譜特性

51、復(fù)雜；電壓、電流信號(hào)為矢量信號(hào)，暫態(tài)反應(yīng)速度應(yīng)低于0.02s，精度高于0.5 級(jí)。2）功率因數(shù)：影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量計(jì)量和補(bǔ)償電容投入容量，要求較高精度。3）電網(wǎng)頻率：一般在工頻附近，精度要求±0.1Hz，反應(yīng)速度快。一次電壓、電流由PT、CT 變換為可采樣的交流信號(hào)，經(jīng)濾波整形限幅后進(jìn)行A/ D轉(zhuǎn)換。以上數(shù)據(jù)信號(hào)采集點(diǎn)集中，數(shù)據(jù)流量大，采樣速度高。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電壓電流的采樣數(shù)據(jù)有兩個(gè)用途：a. 在發(fā)電機(jī)或主回路元件故障及電網(wǎng)發(fā)生危及風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的異常狀態(tài)時(shí)作為微機(jī)保護(hù)的判據(jù)。b.作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、性能評(píng)估、狀態(tài)顯示的重要參數(shù)。以及超功率和低功率時(shí)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出

52、運(yùn)行判據(jù)。同時(shí)，也作為就地電容補(bǔ)償投切重要判據(jù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)屬于低壓電流、電壓保護(hù)。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的與電網(wǎng)連接和運(yùn)行特點(diǎn)，電力故障的形式比較簡(jiǎn)單，輸入信號(hào)的暫態(tài)分量不豐富，僅要求純基頻分量的輸入信號(hào)，即可作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電力故障判據(jù)。同時(shí)，算法選擇還需兼顧數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的需要，因而選擇傅氏全波算法作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組微機(jī)繼電保護(hù)的算法。傅氏算法數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度為20ms，計(jì)算量和采樣頻率對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)需要妥善處理的問(wèn)題，對(duì)于IPC 系統(tǒng)則需要妥善處理數(shù)據(jù)流量分配的問(wèn)題，可直接應(yīng)用于低壓網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流后備保護(hù)，配備差分濾波器以削弱電流中衰減的直流分量作為電流速斷保護(hù)，加速出口故障的切除時(shí)間

53、。2. 溫度信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)采集點(diǎn)相對(duì)集中，距離主控位置50m。器件熱容量較大，反應(yīng)到溫度變化較慢，可采用鉑電阻測(cè)量。溫度參數(shù)可作為器件疲勞程度和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效能的判據(jù)，而不宜作為突發(fā)故障的保護(hù)判據(jù)。溫度統(tǒng)計(jì)對(duì)于故障分析和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析有一定作用。由PT100鉑電阻對(duì)溫度進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)經(jīng)電路處理后形成0-5V 電壓。根據(jù)采樣點(diǎn)空間布置和距離數(shù)據(jù)處理中心位置，在機(jī)艙上設(shè)計(jì)一個(gè)采集模塊就地將溫度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，模塊采用RS-485 通信方式把數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)。溫度采集模塊采用ICL7135芯片，其分辨率為十進(jìn)制輸出4.5位，可接受從±150mV- ±10V之間不同范圍的電

54、壓信號(hào)，并在與外界接口處加裝DC 3000V 的光耦合器隔離，保護(hù)采集模塊易受高壓或地線電流的沖擊而損壞。測(cè)量控制盤(pán)溫度的傳感器位于電控柜，經(jīng)電路處理后形成0-5V 電壓直接送至A/ D轉(zhuǎn)換板，由計(jì)算機(jī)分析判斷晶閘管的溫度狀況。3. 風(fēng)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)向的測(cè)量由風(fēng)向標(biāo)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)向瞬時(shí)波動(dòng)頻繁，幅度不大。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為主動(dòng)對(duì)風(fēng)設(shè)計(jì)，當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，由偏航機(jī)構(gòu)根據(jù)風(fēng)向標(biāo)信號(hào)帶動(dòng)機(jī)頭隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)風(fēng)向的測(cè)量不要求具體位置。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)向的測(cè)量由風(fēng)向標(biāo)來(lái)完成。隨著數(shù)字電路的發(fā)展，風(fēng)向標(biāo)的種類(lèi)也有許多。其中一種內(nèi)部帶有一個(gè)8位的格雷碼盤(pán)，當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)也帶動(dòng)格雷碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此得到不同的格雷

55、碼數(shù)，通過(guò)光電感應(yīng)元件，形成一組8位的數(shù)字輸入信號(hào)。格雷碼盤(pán)將360°劃分成256個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)分為1.41°，所以其測(cè)量精度為() *(%。這種風(fēng)向標(biāo)可以確定風(fēng)向具體位置。另一種風(fēng)向標(biāo)如圖9-7所示。風(fēng)向標(biāo)形成的信號(hào)為兩個(gè)開(kāi)關(guān)量，正向是一號(hào)傳感器，為0°軸，二號(hào)傳感器同一號(hào)傳感器成90°夾角，為90°軸，這樣形成一個(gè)帶四個(gè)象限的虛擬坐標(biāo)。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)后，就會(huì)同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)在的方向形成夾角，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)在的方向必定會(huì)落在風(fēng)向標(biāo)所形成的坐標(biāo)象限內(nèi)，從而來(lái)確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航方向和停止偏航的標(biāo)記。其中0/ 1表示傳感器送來(lái)的信號(hào)在0和1之間不

56、停的擺動(dòng)；表示傳感器送來(lái)的信號(hào)可以為0也可以為1。本系統(tǒng)選用了這種風(fēng)向標(biāo)對(duì)風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量。4. 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速范圍10-30r / min。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間布置，可采用霍爾元件將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為窄脈沖。脈沖頻率范圍為7-20Hz。通常工作在10Hz以上。葉片轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速相差一個(gè)固定變化，可以相互校驗(yàn)被測(cè)信號(hào)的可靠性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)有兩個(gè)：發(fā)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速信號(hào)由霍爾傳感器進(jìn)行采樣，經(jīng)整形濾波后輸入信號(hào)為頻率信號(hào)，經(jīng)光耦合器隔離后送至頻率數(shù)字化模塊。一般測(cè)頻的方法有兩種：一種通過(guò)計(jì)量單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)獲得；一種測(cè)量相鄰脈沖的時(shí)間間隔，通過(guò)求倒數(shù)獲得頻率。對(duì)于頻率較高的信號(hào)采用前一

57、種方法可以獲得較高精度，對(duì)于頻率較低的信號(hào)采用后一種方法可以節(jié)省系統(tǒng)資源，獲得較高精度。模塊類(lèi)型與測(cè)量風(fēng)速的相同。模塊采用RS-485 通信方式把數(shù)據(jù)送至工控機(jī)，由計(jì)算機(jī)把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。頻率與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系為線性的。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行相互校驗(yàn)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速乘以56.6 等于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，如果不符，表示兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集部分有故障，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行。轉(zhuǎn)速測(cè)量用于判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)和脫網(wǎng)，還可用于判別超速條件，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過(guò)30r/min 或電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)1575r/min時(shí)，應(yīng)停機(jī)。5.風(fēng)速風(fēng)速通過(guò)安裝在機(jī)艙外的光電數(shù)字式風(fēng)速儀測(cè)得。風(fēng)速儀送出的信號(hào)為頻率值，經(jīng)光耦合器隔離后

58、送至頻率數(shù)字化模塊。模塊可處理最大輸入頻率值為6.8kHz。模塊采用458 通信方式把數(shù)據(jù)送給工控機(jī)，計(jì)算機(jī)把傳送來(lái)的頻率信號(hào)經(jīng)平均后轉(zhuǎn)換成風(fēng)速，由于頻率風(fēng)速的轉(zhuǎn)換關(guān)系非線性，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中采用了分段線性的方法進(jìn)行處理。風(fēng)速值可根據(jù)功率進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)速在3m/s以下，功率高于150kW持續(xù)1min 時(shí)，或風(fēng)速在8m/s以上，功率低于100kW持續(xù)1min 時(shí)，表示風(fēng)速計(jì)有故障。第三節(jié) 安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理一、安全系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的地位安全生產(chǎn)是我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)管理的一項(xiàng)基本原則。而風(fēng)電場(chǎng)則主要是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全是風(fēng)電場(chǎng)以至電力行業(yè)的大事，造成電力生產(chǎn)的不安全，將直接

59、影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的正常生活秩序。特別是在社會(huì)和電氣化設(shè)施不斷向高消費(fèi)型發(fā)展的時(shí)代，停電或用電質(zhì)量低下，造成生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至?xí)斐缮鐣?huì)不安?？刂葡到y(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行根本保證，所以為了提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全性，必須從控制系統(tǒng)的安全性和可靠性設(shè)計(jì)開(kāi)始，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、運(yùn)行控制等不同環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，在設(shè)備從安裝到運(yùn)行的全部過(guò)程中，切實(shí)把好安全質(zhì)量關(guān)，不斷尋找提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠性的途徑和方法。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全生產(chǎn)是一項(xiàng)安全系統(tǒng)工程，而控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它的安全系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)安全系統(tǒng)的一部分，需要以系統(tǒng)論，信息論，

60、控制論為基礎(chǔ)，研究人、設(shè)備的生產(chǎn)管理，研究事故、預(yù)防事故的一門(mén)科學(xué)。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，縱向從設(shè)計(jì)、制造、安裝、試驗(yàn)、運(yùn)行、檢修進(jìn)行全面分析，橫向從元器件購(gòu)買(mǎi)、工藝、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、組織和管理等全面分析最后進(jìn)行全面綜合評(píng)價(jià)。目的使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各不安全因素減到最小，達(dá)到最佳安全狀態(tài)生產(chǎn)。二、機(jī)組控制裝置的安全系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)（一）安全系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖9-8）（二）安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)過(guò)程在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，其安全性包括系統(tǒng)的硬件安全性和軟件安全性。硬件的安全性在很大程度上取決于構(gòu)成它的基本器件。因此，努力提高和改善元器件的可靠性是安全性的保證。但是，只是從提高元器件的可靠性來(lái)滿足系統(tǒng)對(duì)安全性越來(lái)越高的要求將是很困難的，即使可以做到，也要付出高昂的代價(jià)。不少先例已經(jīng)表明，即便有了高可靠性的元器件，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)、工藝不好、設(shè)計(jì)不合理，同樣不能獲得安全性高的硬件系統(tǒng)。因此，努力搞好系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。系統(tǒng)的安全性工作要貫穿在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、使用的全過(guò)程中。尤其是