2.6.4 温度监控
• 控制系统将监测齿轮箱系统、发电机系统、变频器、控制柜、主轴承、 环境、变桨系统等温度，控制软件将依据所测温度值进行控制。 • 极限温度控制：如果所监测到的温度超过所允许的极限值，则进入故 障停机。 • 降容运行：当某些与发电运行有关的温度上升到一定程度，控制系统 将控制机组降容运行。 • 报警控制：当某些温度值超过报警点时，将发出报警信号。 • 其他控制：根据温度控制齿轮箱润滑油加热、油冷风扇启动、发电机 冷却水加热、水冷风扇启动、控制柜散热、控制柜加热、等等。
• 停机模式：风电机组发生导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者 远程停机命令、或者运行过程中切换到维护状态等，控制系统将进入 停机模式。 • 如果转子转速小于2rpm，则进入待机模式。 • 维护模式：将维护钥匙开关切换到“维护”状态，则控制系统进入维 护模式。依据维护控制命令可以分别进行变桨、偏航、控制器等维护 测试。
2.6.5 电网监控
• 控制系统将监测电网电压、电流、频率等参数，计算有功功率及无功 功率，并依据所测参数值对风电机组进行控制。 • 电网参数极限控制：如果所检测的电网参数超过运行极限值，则导致 故障停机。
• 控制系统将检测主轴转速（2个模拟量）、编码器主轴转速信号、发 电机（由变频器采集）转速信号。经过控制系统处理，将得到以下信 号： • 计算用于控制的转速信号； • 转速校验：如果转速差超过rpm，且转子转速超过rpm，则发出转速 比较故障，执行正常停机； • 临界转速检测：如果转子转速超过rpm，则发出超临界转速故障，执 行快速停机； • 紧急停机转速检测：如果转子转速超过rpm，则发出超紧急转速故障， 执行紧急停机，禁止自动启动。
• 运行指示灯（绿色）：指示灯亮 ，表明风电机组处于正常运行状态。 • 故障指示灯（红色）：表明风电机组出现故障。 • 维护状态指示灯（蓝色）：表明风电机组处于维护状态下，塔基控制 柜或机舱控制柜门上的维护钥匙开关处于“0”位置。 • 安全链指示灯（红色）：表明安全链断开。 • 紧急停机开关动作指示灯（红色）：表明紧急停机开关断开。 • 电网连接指示灯（绿色）：表明风电机组与电网连接。 • 辅助电源开关：逆时针转动到“OFF”位置，则关闭塔基、机舱和轮 毂的所有辅助电源；顺时针转动到 “ON”位置，则接通塔基、机舱和 轮毂的所有辅助电源
2.6 控制系统运行
• 控制系统实时采集风电机组各分系统参数及环境参数，以及各控制系 统按钮信号，根据控制系统策略对风机进行实时控制。另外，还可以 根据远程监控系统发来的控制命令进行控制。 • 控制系统靠传感器数据来实现实时、连续的监控，一旦参数不在预先 设定的范围，将按照故障等级控制风电机组发出的故障报告、正常停 机、快速停机或紧急停机，并将记录下故障时的风机数据。 • 控制软件依据风机控制要求，控制程序由主控制流程和各个监控子模 块组成，所有的模块根据重要性和实时性要求，分别作1s任务、 500ms任务、20ms任务执行。 • 另外，控制系统设置有独立的安全系统，由超速安全链信号、振动开 关、扭缆开关、控制器安全链接点、轮毂安全接点、紧急停机开关等 串联成。若安全链路由于前述任一接点中断而断开，将由安全系统执 行紧急停机。
2.1 控制系统组成
`
塔基控制柜 塔基控制柜包含辅助电源、PLC及I/O模 块、电网测量、安全链、以太网交换机、 控制柜散热控制及加热控制、雷电保护等。
2.3 塔基控制柜
• 塔基控制柜的控制柜门上设置有 紧急停机开关、启动按钮、停机 按钮、复位按钮、维护钥匙开关、 故障指示灯、待机指示灯、运行 指示灯、维护状态指示灯、安全 链指示灯、紧急停机开关动作指 示灯、电网连接指示灯、辅助电 源开关。所有这些操作、显示器 件可以完成对控制系统的启动、 停机和复位、紧急停机、维护状 态切换等操作，并指示其工作状 态。
机舱控制柜手柄： • 紧急停机开关：按下时断开安全链，机组 紧急停机；拉出时接通安全链。 • 启动按钮：启动风电机组。 • 停机按钮：停止风电机组运行。 • 制动：按“制动”，则刹车制动。
• 安全链是独立于控制系统的安全控制，若安全链任一接点中断，将由 安全系统执行紧急停机，将触发以下事件： · 变桨电机和蓄电池组接通,叶片以7°/s的速度顺桨，直到触发91°行 程开关； · 制动器在转子转速＜5rpm时投入,以最大力矩制动 · 风电机组在零功率脱网 · 禁止偏航 安全链被触发,在故障排除后,只能通过塔基或机舱控制柜上的“复 位”，按钮手动复位,风电机组才允许重新运行。
• 如果转子转速大于设定转速、风向偏移小于设定值，而且没有风暴， 则进入加速运行模式。 • 加速运行模式：此时叶片角根据发电机实际转速、风速、叶片类型得 出，目的是减小角度使发电机（或转子）加速。如果发电机转速达到 发电转速，则进入发电运行模式。 • 发电运行模式，此时： – 根据转速---转矩曲线控制发电机转矩和叶片角，输出电功率。 – 转子转速控制在8.7～16.8rpm。 – 如果机舱于风向偏差大于规定值，或者出现风暴，或者出现导致 停机的故障、按下停机按钮、远程停机命令、切换到维护模式等， 则进入停机模式。
• 待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明风电机组处于准备运行状态， 可以启动；指示灯闪烁表明控制系统自动启动模块已经激活，经过一 段时间后设备会自动启动，或者表示故障信号已被复位。 • 运行指示灯（绿色）：指示灯亮 ，表明风电机组处于正常运行状态。 • 故障指示灯（红色）：表明风电机组出现故障。 • 维护状态指示灯（蓝色）：表明风电机组处于维护状态下，塔基控制 柜或机舱控制柜门上的维护钥匙开关处于“0”位置。 • 安全链指示灯（红色）：表明安全链断开。 • 紧急停机开关动作指示灯（红色）：表明紧急停机开关断开。 • 指示灯闪烁：表示控制系统工作正常。 • 电源开关：逆时针转动到“OFF”位置，则关闭塔基至机舱和轮毂的 所有辅助电源；顺时针转动到 “ON”位置，则接通塔基至机舱和轮毂 的所有辅助电源。
机舱控制柜： 机舱控制柜包含齿轮箱监测与控制、发 电机监测与控制、制动器监测与控制、偏 航监测与控制、风速风向/环境监测、润滑 油/冷却水监测与控制、润滑油离线过滤装 置监测与控制、机舱温度监测与控制、安 全链路、I/O模块、维护控制、控制柜散热 和加热控制、雷电保护等
2.3 机舱控制柜
• 机舱控制柜的控制柜门上设置有 紧急停机开关、启动按钮、停机 按钮、复位按钮、维护钥匙开关、 左变桨、右变桨、左偏航、右偏 航、故障指示灯、待机指示灯、 运行指示灯、维护状态指示灯、 安全链指示灯、紧急停机开关动 作指示灯、电源开关。这些操作、 显示器件可以完成对控制系统的 启动、停机和复位、紧急停机、 维护状态切换、维护状态下的左 右变桨、维护状态下的左右偏航 等操作，链，机组紧急停机；拉出时接通安全 链。 • 启动按钮：启动风电机组。 • 停机按钮：停止风电机组运行。 • 复位按钮：复位风电机组。 • 维护钥匙开关：逆时针转动钥匙（“0”位置），置控制系统为正常运 行状态；顺时针转动钥匙（“1”位置），置控制系统为维护状态，此 时可以使用机舱控制柜门上左变桨、右变桨、左偏航、右偏航及机舱 远程操作控制盒上的制动盘制动控制风电机组。 • 待机指示灯（绿色）：指示灯长亮表明风电机组处于准备运行状态， 可以启动；指示灯闪烁：表明控制系统自动启动模块已经激活，经过 一段时间后设备会自动启动，或者表示故障信号已被复位。
• 紧急停机开关：按下时断开安全链，机组紧急停机；拉出时接通安全 链。 • 启动按钮：启动风电机组。 • 停机按钮：停止风电机组运行。 • 复位按钮：复位风电机组。 • 维护钥匙开关：逆时针转动钥匙（“0”位置），置控制系统为正常运 行状态；顺时针转动钥匙（“1”位置），置控制系统为维护状态，此 时可以使用机舱控制柜门上左变桨、右变桨、左偏航、右偏航及机舱 遥控手柄上的制动盘制动控制风电机组。 • 左变桨：在维护状态下，完成变桨角度由89°向40°移动。 • 右变桨：在维护状态下，完成变桨角度由40°向89°移动。 • 左偏航：在维护状态下，完成风电机组左偏航。 • 右偏航：在维护状态下，完成风电机组右偏航。
1．2风机控制系统布局
齿 轮 箱
G
4
2
5
3
2 3 4 5
机舱控制柜 变频器 滑环 变桨系统 动力线 辅助电源 通信线
1 塔基控制柜 风场监控
箱 变 电网
1
2 控制系统
• H93CH-2.0MW风电机组控制系统是全自动化运行设备、实时监测、 控制风力发电机组运行，只有设备维护时才需要手动操作。控制系统 内置单机远程监控功能，可以通过网络监视、控制风电机组运行。控 制系统还具有运行数据记录功能，可以查看运行日志。控制系统主要 由PLC及I/0模块、供电设备、传感器、执行器件等构成，这些控制设 备、执行器件安装于塔基、机舱控制柜以及变桨控制柜。
2.6.1 工作模式
• 初始化：PLC上电自检后执行初始化程序，读取初始化数据，并设置 初始化控制参数。初始化时间约20S，如果初始化正常，则20S后进 入待机模式。 • 待机模式： – 如果将维护钥匙开关切换到“维护”状态，则控制系统进入维护 模式。 – 如果有导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令 将进入停机模式。 – 如果没有故障，则进入自检。如果变桨测试状态正常、没有故障、 无须解缆、齿轮箱油温正常，则允许进入启动模式。如果满足自 动启动条件或者手动启动，则进入启动模式。 • 启动模式： – 如果有导致停机的故障、或者按下停机按钮、或者远程停机命令、 或者切换到维护、或者风力不够、或者需要解缆，则进入停机模 式。
• • • • • • • • • • •
额定风速 9.7m/s 转速范围 8.7～16.8rpm 额定转速 15 rpm 安全风速 70m/s（50年一遇，3秒平均风速） 功率调节方式 电气变桨 叶片变桨范围 0°～91° 风轮仰角 5° 风轮锥角 3.5° 设计使用寿命 20年 防雷保护等级 IEC 61400-24 Ⅰ级 注*：空气密度为1.169kg/m3下的值。