風力發電控制系統基本功能
發布日期:2022-03-12 21:00:02 來源:風機百科
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(1)數據采集(DAS)功能:包括采集電網、氣象、機組參數,實現控制、報警、記錄、曲線功能等;(2)機組控制功能:包括自動啟動機組、并網控制、轉速控制、功率控制、無功補償控制、自動對風控制、解纜控制、自動脫網、安全停機控制等;
(3)遠程監控系統功能:包括機組參數、相關設備狀態的監控,歷史和實時曲線功能,機組運行狀況的累計監測等。
1、數據采集(DAS)功能
機組運行過程中進行監測的相關參數包括:
(1)電網參數,包括電網三相電壓、三相電流、電網頻率、功率因數等。電壓故障檢測:電網電壓閃變、過電壓、低電壓、電壓跌落、相序故障、三相不對稱等。
(2)氣象參數,包括風速、風向、環境溫度等。
(3)機組狀態參數檢測,包括:風輪轉速、發電機轉速、發電機線圈溫度、發電機前后軸承溫度、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度、液壓系統油溫、油壓、油位、機艙振動、電纜紐轉、機艙溫度等。
風電場遠程監控中心的上位機和塔座觸摸屏站均可實現機組的狀態監視,實現相關參數的顯示、記錄、曲線、報警等功能。
2、機組啟停、發電控制
(1)主控系統檢測電網參數、氣象參數、機組運行參數,當條件滿足時,啟動偏航系統執行自動解纜、對風控制,釋放機組的剎車盤,調節槳距角度,風車開始自由轉動,進入待機狀態。
(2)當外部氣象系統監測的風速大于某一定值時,主控系統啟動變流器系統開始進行轉子勵磁,待發電機定子輸出電能與電網同頻、同相、同幅時,合閘出口斷路器實現并網發電。
(3)風力機組功率、轉速調節
根據風力機特性,當機組處于最佳葉尖速比λ運行時,風機機組將捕獲得最大的能量,雖理論上機組轉速可在任意轉速下運行,但受實際機組轉速限制、系統功率限制,不得不將該階段分為以下幾個運行區域:即變速運行區域、恒速運行區域和恒功率運行區。額定功率內的運行狀態包括:變速運行區(最佳的λ)和恒速運行區。
當風機并網后,轉速小于極限轉速、功率低于額定功率時,根據當前實際風速,調節風輪的轉速,使機組工作在捕獲最大風能的狀態。
由于風速儀測量點的風速與作用于槳葉的風速存在一定誤差,所以轉距觀測器來預測風力機組的機械傳動轉距,在通過發電機轉速和轉距的對應關系推出轉速。ω為發電機轉速期望值。Tm為轉距的觀測值。Kopt為最佳轉速時的比例常數。
當風速增加使發電機轉速達上限后,主控制器需維持轉速恒定,風力機組發出的電功率,隨風速的增加而增加,此時機組偏離了風力機的最佳λ曲線運行。
當風速繼續增加,使轉速、功率都達到上限后,進入恒功率運行區運行,此狀態下主控通過變流器,維持機組的功率恒定,主控制器一方面通過槳距系統的調節減少風力攻角,減少葉片對風能的捕獲;另一方面通過變流器降低發電機轉速節,使風力機組偏離最佳λ曲線運行,維持發電機的輸出功率穩定。
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