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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,风力发电机组电控系统工作报告,1,风场控制,风机被控设备,本机控制,I/O,卡件,变桨控制,变流控制,本机控制,系统通讯组件,服务器,本机控制,控制层,操作员站,工程师站,打印机,网关,本机控制器,变流控制,变桨控制,风力机本机监视,其它控制设备,系统通讯组件,风力发电机组控制系统硬件图,笔记本电脑,2,实时网络操作系统平台,历史及数据存储,逻辑实现平台,偏航、液压等,I/O模块通讯,风力发电机组控制算法,DLS或类似接口,接入,系统诊断,及报警,变桨系统控制,Profi BUS 通讯,变流器系统,A I/O 通讯模式,通讯接口,HMI,风机本机监视接入,变压器监视接入,其它信号接入,风场监视控制系统支撑软件,打印,报警,监视,纪录,历史,远程通讯,风场控制,本机控制,执行机构,风力发电机组控制软件系统图,3,倍福公司风力发电控制系统实例,DeWind D8:2 MW/,叶片液压定调,/,双馈反应发电机,(DFIG),/,变速箱,4,风能,:,参考案例及专用知识,应用案例,1:,涡轮调节及自动控制,(II),DeWind D8:2 MW/,叶片液压定调,/,双馈反应发电机,/,变速箱,系统设计,(,概观,),Gearbox:变速箱,电网数据管理,5,系统设计,(,机舱,),6,系统设计,(,塔基,),7,QUEST公司控制系统,QUEST公司提供的风力发电控制系统控制器,科若斯中心控制器,测量准确性高,经证实的高可靠性,经过标准工业总线系统的输入/输出信号,简单快捷的配置,高效益的产品,Motorola MPC 555,8,QUEST公司控制系统,采用输入/输出（I/O）单元分布在风力发电机周围，大幅度的减少电缆的数量。,9,QUEST公司控制系统,科若斯测量变压器（电压互感器）,Chorus Trafo 科若斯变压器（电压互感器）,Single phase type,Max Voltage（最高电压）690V,Accuracy（精确性）0.3%,Output（输出）0 10V,10,QUEST公司控制系统,闸流晶体管驱动器模块,Thyristor outputs（闸流晶体管输出）6,Output voltage,max（最大输出电压）690V,Output current,max（最大输出电流）1A,Over-current protection（电流保护装置）Yes,Digital inputs（数字输入）6,11,QUEST公司控制系统,用于添加和操作数据库记录的工具；,支持各类输入/输出（I/O）总线装置的数据库；,用于定义输入/输出（I/O）的工具，无论该,端口是在CPU 单元上或是在设备的总线系,统输入/输出（I/O）模块上；,任务周期间隔可以为1、10、100 或1000毫秒；,True RMS 的测量适用于6 个电压和3 个电流,测量频率可高至10 毫秒一次；,通讯端口的管理；,周期性数值的处理（例如风向）；,用于模拟和数字测量的滤波器；,定时器；,数据资料记录；,图形界面工具箱；,软件系统主要用途和功能,12,VESTAS控制系统,底部和顶部的处理器模块,13,MITA的风力发电控制系统,14,MITA的风力发电控制系统,WP3100 Controller,适用于不同型号风机的智能控制器,集成所有控制功能,先进的数据采集和存储,柔性设计的控制系统以满足不同用户需求,集成实时电网测量,易于扩展,远程软件升级,15,MITA的风力发电控制系统,16,MITA的风力发电控制系统,硬件设计特点,集成I/O及COM端口,满足风机控制的紧凑型设计,易于扩展,集成实时电网测量,友好的用户界面,基于MITA控制技术的控制系统网络,适用于不同规模的风场,17,MITA的风力发电控制系统,Software and Statistics,集成所有功能并采用c语言编程可实现通过网络的远程软件更新；,风力机的远程访问；,参数和数据的密码保护；,数据统计并实现日、月、年的统计报告；,故障诊断及报警；,提供多种用户语言。,18,中科院电工所的风机控制系统,19,中科院电工所的风机控制系统,20,中科院电工所的风机控制系统,技术开发历程,承担多个风力发电控及变流器系统国家级项目,22KW变速恒频控制系统试验验证,大连天元电机全功率试验验证,国电玉门风场600KW G42机组现场试验,21,中科院电工所的风机控制系统,国电玉门风场600MW G42机组现场试验,将A12号机组的所有测量线、反馈线、控制线和动力线进行标号，并详细记录。,将原位于机舱内的主控柜拆除，从机舱内吊下；并在原来位置上安装科诺的信号转接柜。,将原有的线路完全拆除后，全部引入科诺的控制室内，与科诺的控制系统和变流器连接。,检查和测试所有接线的正确性和信号的准确性。,为监控机舱内的情况，在机舱内额外安装了一套监视系统。,22,中科院电工所的风机控制系统,现场试验结果,一次并网成功；,好的电气控制特性；,优于原机组的功率控制曲线；,30天的运行考核期测试成功，对比试验结果良好：,科诺A12号机组7.3万千瓦,金风600MW机组6.9万千瓦,Gamesa7.4万千瓦,存在问题：,通讯问题；,阵风超速；,变桨调节特性同主控系统匹配。,23,GH的风场控制系统,24,远程对话单元,(RIU),(Remote Interface unit(RIU),统计分析(Statistical analysis),独立于风场网络(Independent of site network),高采样频率，有准确时间纪录的数据(High sample rate,accurate time stamped data),保持最大的数据完整性,-,断网后两个月的储存(Maximum data integrity 2 months storage during network outage),实时数据采集和下载(Campaign and download real time data),客户数据分析(Custom data analysis),25,GH SCADA 系统的优点,风机维护(Turbine maintenance),性能优化(Performance optimisation),编辑功能，例如，停机时间和利用率重新计算(Editing e.g.downtime&availability reassignment),丰富的报告功能，可按合同要求进行追踪(Complex reports,traceable to contract obligations),故障的法律分析(Forensic analysis of faults),独立工程师分析(I.E.analysis),针对制造商的破产赔偿要求(LD claim against anufacturer),可用于支持运营和维护合同(Can be used to support O&M contract),简化日常检查(Simplifies routine checks),允许重点检查有问题的地方(Permits focus on problem areas),与基本要求相关的报告(Reports relate to bottom line),简化非常详细分析的工作量(Simplifies very detailed analysis),明确所有关键的问题(Clarifies all crucial issues),准确的有支持的信息资料(Accurate and supportable information),26,GH 风场群设计的方案,可逐渐增加的网络,服务器或客户自选方案,卫星/其它高速联网,公司网络,远程用户,GH SCADA,服务器,工作站,27,中科院电工所的风场控制系统,INTERNET,GPRS,RS232,电源,MD600,CP340,路由器,防火墙,监控室,DC+DCC,数据中心DC,端口：9100,28,中科院电工所的风场控制系统,采用标准化的通信网络技术PROFIBUS现场总线技术，实现大型风电场风电机组集中和远程监控。主要用于大型并网风电场百台以上风电机组的集群监控。可根据不同的风电机组制定相适应得通信协议。,功能特点：,采用了现场总线技术，速度快，系统可靠,可选择对多台风电机组同时进行远控操作,模块化功能组合结构，扩展能力强,积木式数据存储结构，提高了数据查询速度，扩大数据存储范围,29,中科院电工所的风场控制系统,通信管理系统自动与事先设定的风电机组建立通信连接，并且有通信中断后的自动重连接功能。,监视功能实时监视可控风电机组的运行状态（如待机、大/小电机发电、停机等）、瞬时运行数据、统计运行数据、历史运行数据等。绘制曲线现场绘制风速-功率曲线、风速分布曲线、风速趋势曲线。,集中控制功能在中央控制室集中实现对多台风电机组的远程开机、停机、左/右偏航、复位等功能。,数据管理系统自动进行历史数据存储，自动进行数据维护，自动生成日报表、月报表和年度报表，支持数据查询，并且有数据导出功能。,修改参数远程修改风电机组运行参数。故障报警与处理故障报警（视觉报警和红色警示条报警）、故障数据保存、故障现场数据读取显示。,异地远程监控通过Internet或电话拨号等远程通信手段，可以实现在异地对大型风电场的远程管理。,30,风力发电控制系统小结,31,风场控制,现场设备,I/O,卡件,变桨控制,变流控制,系统通讯组件,服务器,本机控制,操作员站,工程师站,打印机,网关,本机控制器,变流控制,变桨控制,风力机本机监视,其它控制设备,系统通讯组件,风力发电机组控制系统硬件图,笔记本电脑,32,实时网络操作系统平台,历史及数据存储,逻辑实现平台,偏航、液压等,I/O模块通讯,风力发电机组控制算法,DLS或类似接口,接入,系统诊断,及报警,变桨等系统控制,Profi BUS 通讯,变流器控制系统,A I/O 通讯模式,通讯接口,HMI,风机本机监视接入,变电站监视接入,其它信号接入,风场监视控制系统支撑软件,打印,报警,监视,纪录,历史,远程通讯,风场控制,本机控制,执行机构,风力发电机组控制软件系统图,33,风机控制系统,风机本机控制系统结构,设计机舱及塔基控制箱；,分布的I/O；,可扩展的网络设计；,控制系统厂商特点,设计生产控制器及关键检测元件；,同自有风场控制系统的集成；,控制系统的现场工作,风场控制系统,风场管理（风电厂运行、业主监视、制造商监控）；,丰富的通讯方式。,34,风机控制系统主要工作,同样机相关,控制功能逻辑设计和实现；,控制系统调试工作；,半实物仿真试验平台；,风机控制柜控制箱组装；,被控对象控制特性；,信号及动力电缆设计；,控制系统HMI、历史功能及报警功能；,风场控制系统。,35,风机控制系统主要工作,其它重要工作,完整的风场控制系统；,风机电气控制系统功能试验台；,控制系统硬件设计；,关键零部件生产。,36,材料出库,风力发电机组控制系统全生产工艺流程,系统生产,执行单位：生产组 地 点：电控生产车间时 间：2.5周,机柜柜,体安装,电缆制造,电子安装,带电调试,主机联调,现场调试,机柜检验,底板安装,卡件底座,安装,走线槽安装,同轴电缆,信号电缆,通讯电缆,电源,继电器,及端子,控制器及,I/O,电缆连接,通道检测,逻辑检查,系统性能,参数测定,临时电缆连接,系统联调,机柜现场安装,现场接线,系统调试,系统调试,执行单位：调试组 地 点：总装车间、现场时 间：同整机进度,37,材料出库,风力发电机组控制系统全生产工艺流程,系统生产,执行单位：生产组 地 点：电控生产车间时 间：2.5周,机柜柜,体安装,电缆制造,电子安装,带电调试,主机联调,现场调试,机柜检验,底板安装,卡件底座安装,走线槽安装,同轴电缆,信号电缆,通讯电缆,电源,继电器,及端子,控制器及,I/O,电缆连接,通道检测,逻辑检查,系统性能,参数测定,临时电缆连接,系统联调,机柜现场安装,现场接线,系统调试,系统调试,执行单位：调试组 地 点：总装车间、现场时 间：同整机进度,38,控制系统程序框图设计,了解风机系统运行及控制过程；,理解和验证Aerodyn开发控制程序；,现场调试技术基础；,技术开发即国产化基础。,39,居于Aerodyn SCS说明的控制程序框图设计,采用UML的系统需求分析过程,用例分析清楚表现不同部件操作关系,用于系统逻辑软件开发的第一版SCS功能说明已完成,40,控制系统程序框图设计,序列图表示动作执行过程,41,运行控制区域划分,42,43,44,45,控制系统程序框图设计,形成的程序开发文档,46,控制系统功能试验平台,意义：,变频恒速风力发电融合了现代机械传动、电力电子技术和现代控制理论，而由于我国1.5MW变速恒频风力发电机产业多处于设计和试制阶段。电气控制系统只有充分的,工程化试验,，得出较确切的结论和数据，才能应用于大规模产业化生产。,建设风力发电系统及传动技术试验平台，提高风电机组关键零部件的实验室测试能力，掌握风电机组的关键测试技术，是保证产品质量的基础，对提高风电机组的性能将起到重要作用。,47,控制系统功能试验平台,全功率试验平台功能框图,48,控制系统功能试验平台,1.5MW双馈式风力发电机组变流器全功率试验平台系统组成框图,49,风场控制系统开发计划,风场控制系统软件结构示意,50,风场控制系统开发计划,风场控制系统网络结构示意,51,风场控制系统开发计划,风场控制系统远端访问,52,风场控制系统,53,风场控制系统,54,参与的工作,风机变流器技术合同；,风机变桨系统电气控制部分；,电机滑环；,其他一些监视控制仪表。,55,今后工作重点,AERODYN开发控制系统的技术引进及样机系统生产：,技术引进：,完善控制系统技术文档；,针对Aerodyn公司开发的逻辑功能试验；,控制系统及控制设备选型；,56,今后工作重点,系统调试工作：,主工艺参数的确定；,控制系统调试文档；,工厂试验项目及试验目的；,工厂调试步骤及检查项目（FAT）；,现场试验项目及试验目的；,现场调试步骤及检查项目（SAT）；,57,今后工作重点,样机生产：,电缆设计；,控制柜及系统集成；,系统配电柜。,半实物试验平台；,GH blade及控制套件；（3.7万欧元）,Mathlab建模模仿风能变化；,多被控对象特性模拟；,其他配套设备约20万人民币。,58,今后工作重点,被控对象的性能特点：,变流器；,发电机；,变桨控制系统；,液压刹车系统；,偏航控制；,传感器；,其它电气设备。,59,今后工作重点,风场控制系统：,实现本机同集中控制中心的通讯，完成对风机集中监视控制功能；,实现运行数据的存储；,通过公网的远程登录。,60,61,其他有必要的工作,全功能风场控制系统的开发,目的：,技术积累及风场运行数据收集；,风力发电机的远程维护；,风力机的运行安全；,电控部分的技术产品。,以GH风场控制为蓝本的技术开发；,硬件采用RIU的配网模式；,通过公网或其它方式实现远程监视管理功能；,实现异地的风力发电机维护和监视；,多风场风机控制管理。,软硬件开发费用按照两套系统收益完成（约80万）,62,其他有必要的工作,专用的控制系统硬件开发,目的：,专用的控制系统硬件可实现高效率的逻辑运算；,针对风力发电机运行环境的硬件设计；,灵活的系统扩展能力；,保持风力发电机控制算法的先进性；,较高的经济效益。,专有控制系统硬件技术要点；,VxWorks实时操作系统；,工业以太网实现可靠灵活的组网方式；,控制系统远程登录功能；,控制器开发费用约50万,63,其他有必要的工作,风力发电机功率试验台,目的：实现真实的风力发电机运行模拟。,试验方案：,小功率电机拖动及发电控制；,全功率方案：,全功率电机拖动；,已购风力发电机及变流器为动力源拖动。,64,其他有必要的工作,同其他科研单位的横向合作,目的：,优势互补实现共赢；,更快的技术创新。,已联系单位：,中科院电工所；,湖南株洲电力拖动国家重点实验室；,清华大学电机系风电组；,清华大学热能系。,65,组织机构图,事业部,经理,技术开发部（经理1人，其他21人）,制造部（经理1人其它35人）,物流部,（3人）,质保部,（6人）,电力电子组,（4人）,风场控制开发,（5人）,本机控制开发,（6人）,组装,（30人）,电缆制作,（5人）,综合部,（2人）,专有控制系统开发,（6）,66,07年人员计划,序号,专业小组,工作简述,工程师,技术工人,第一阶段（完成三台样机试验安装）,1,风机控制系统,风机控制组,引进风机控制技术消化吸收,2,2,硬件组,风机机柜、电缆、电源及相关硬件设计,2,3,电力电子,发电机及变流器,2,4,风场控制系统,系统硬件设计,网络拓扑及系统安全设计,2,5,软件开发,2,6,生产,机柜安装,柜内设备安装、接线等,1,1,7,安装调试,安装调试,电缆布线、现场安装调试,1,8,小计,12,1,67,产供销研,68,风电公司网络拓扑图,风场网络拓扑图,保定厂区网络拓扑图,Internet,风场远程监控系统开发组,风机主控工作组,电力电子工作组,69,电控组北京工作区,70,71,