控制系统的功能

一、控制系统的功能

风力发电机组是利用风轮系统实现了从风能到机械能的能量转换,再利用发电机和控制系统实现了从机械能到电能的能量转换过程。风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源,风力发电具有不确定性和多干扰等特点。由于风速和风向的随机性,风力发电过程中会产生一些特殊问题,如风力机叶片攻角不断变化,使叶尖速比偏离最佳值,对风力发电系统的发电效率产生影响,引起叶片的摆振、塔架的弯曲与抖振等力矩传动链中的力矩波动,影响系统运行的可靠性和使用寿命,发电机发出电能的电压和频率随风速而变,从而影响电能的质量和风力发电机的并网,这就为风力发电系统的控制提出了目标:

(1)保证风力发电机组安全、可靠地运行,同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电压稳定的交流电送入电网。

(2)采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态的监控显示及故障处理,完成机组的最佳运行状态的管理和控制。

(3)利用计算机智能控制实现机组的功率优化控制,定桨距恒速风力发电机组主要进行软切入、软切出及功率因数补偿控制,变桨距风力发电机组主要进行最佳叶尖速比和额定风速以上的恒功率控制。

因此,并网运行的风力发电机组要求控制系统应具备以下功能:

(1)根据风速信号自动进入启动状态或从电网切出。

(2)根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。

(3)根据风向信号自动偏航对风。(https://www.daowen.com)

(4)发电机超速或转轴超速时能紧急停机。

(5)当电网故障,发电机脱网时,能确保机组安全停机。

(6)电缆扭绞到一定程度后,能自动解缆。

(7)在机组运行过程中,能对电网、风况和机组的运行状况进行检测和记录,对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施,并能够根据记录的数据生成各种图表,以反映风力发电机组的各项性能指标。

(8)具有以微型计算机为核心的中央监控系统(上位机),可以对在风电场中运行的风力发电机组进行监测、显示及控制,具备远程通信的功能,可以实现异地遥控操作。

(9)具备完善的保护功能,能确保机组的安全。

实现的保护功能包括电网故障保护、风力机超速保护、机舱振动保护、发电机齿轮箱过热保护、发电机油泵及偏航电机的过载保护、主轴过热保护、电缆扭绞保护、液压系统超压及低压保护、雷击保护等。