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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流XD102-2500直驱风机- 金风S48_750风力发电机组轮毂订货技术条件.精品文档.XD102-2500kW风力发电机组技术参数及产品描述版 本：编 制：校 对：审 核：标准化：批 准：企业标准目 录前言. II1 范围. 12 技术参数 13 技术要求 14 *风力发电机组技术说明 55 塔架技术说明346 基础 347 机组的主要部件和生产厂家 358 技术标准列表 35前 言本标准根据GB/T 1.12500标准化工作导则 第一部分：标准的结构和编写规则的要求编写。本标准由*有限公司提出。本标准负责起草单位：*有限公司技术中心本标
2、准主要起草人：本标准批准：XD102-2500kW机组技术参数及产品描述1 范围本标准规定了XD102-2500kW风力发电机组技术参数及产品描述。本标准适用于XD102-2500kW风力发电机组的投标。2 技术参数2.1 总体参数表1 XD102-2500kW风力发电机组技术参数序号部件单位规格1机组数据1.1制造厂家/型号XD102-25001.2额定功率kW25001.3功率调节方式变桨变速调节1.4叶轮直径m1021.5轮毂高度（推荐） m851.6切入风速m/s31.7额定风速m/s10.51.8切出风速(10分钟均值)m/s251.10切出风速(持续3秒钟)m/s301.11极大风
3、速m/s59.5 (IECIIA)1.12设备可利用率95%1.13运行温度范围-30 C 至 +40 C1.14机组生存温度-40 C 至 +50 C1.15设计使用寿命年202叶片2.1制造厂家/型号Aeroblade2.5-49.5或类似叶片2.2叶片材料玻璃纤维环氧树脂2.3叶尖线速度 m/s4885.42.4扫风面积m281673发电机3.1制造厂家/型号XD102直驱永磁同步发电机3.2额定功率kW25003.3额定电压V6903.4额定电流(相)A22243.5防护等级IP543.6润滑方式自动润滑系统自动加脂3.7润滑脂型号Mobilith SHC460 WT3.8额定转速及其
4、转速范围rpm16（916）3.9并网转速rpm93.10功率因数调节范围或采用定、变桨距风电机组的功率因数1/4额定功率-0.95至0.95可调2/4额定功率-0.95至0.95可调3/4额定功率-0.95至0.95可调额定功率-0.95至0.95可调3.11绝缘等级F级（150）3.12电机极数804变流器4.1变流器型号IGBT变流器4.2视在功率KV A27004.3额定输出电压V/V690（逆变器输出电压）4.4额定输出电流(相)A/A23614.5输出频率变化范围Hz500.44.6防护等级IP545主轴5.1制造厂家6主轴承6.1制造厂家/型号三列圆柱滚子轴承7制动系统7.1主制
5、动系统3个叶片顺桨实现气动刹车7.2第二制动系统发电机刹车（用于维护状态）8偏航系统8.1类型/设计电动机驱动/四级行星减速8.2控制主动对风/计算机控制8.3偏航速度/s0.45（13.36分钟/圈）8.4偏航轴承形式外齿圈四点接触球轴承8.5润滑方式自动加注润滑脂(mobilth SHC460WT)8.6制造厂家/风速仪型号8.7制造厂家/风向标型号9液压单元9.1制造厂家/型号10控制系统10.1控制单元类型PLC10.2主开关柜10.3额定频率Hz5010.4逆变器额定输出电流A236110.5软并网装置/类型IGBT逆变10.6额定出力的功率因数0.9811防雷保护11.1防雷设计标
6、准按照IEC61312-1995、IEC61643-1995IEC 61024、IEC1024-I设计，符合GL认证规范11.2防雷措施电气防雷、叶尖防雷等11.3风机接地电阻2.512塔架12.1类型钢制锥筒（内设爬梯、爬升助力装置及防跌落保护）12.2轮毂高度m8512.3表面防腐喷漆防腐13重量13.1机舱（不包括叶轮和发电机）kg1910013.2发电机kg 6500013.3叶片kg950013.4叶轮（包含叶片、轮毂）kg485002.2 主要材料规格(见表2)表2 主要材料规格表部件名称使用材料材料性能机舱QT400-18ALGB/T1348-88轮毂QT400-18ALGB/T
7、1348-88发电机锥形支撑QT400-18ALGB/T1348-88主轴承42CrMo4Q+T变桨轴承42CrMo4Q+T偏航轴承42CrMo4Q+T偏航齿轮42CrMoAGB/T3087-1999刹车片铜基粉末冶金/合成材料JB30632.3 机组振动的设计标准(见表3)表3 机组振动设计标准部位允许振动标准机舱1.47mm /s2发电机1.8mm/ s22.4 机组功率曲线和推力系数曲线2.4.1 标准空气密度1.225kg/m3下的功率曲线(见图1)风速m/s功率kW364126527064607765811229161110258011260012260013260014260015
8、2600162600162600182600192600202600212600222600232600242600252600图1 XD102-2500（AeroBlade2.5-49.5）功率曲线2.4.2 机组推力系数曲线(见图2)风速m/sCT30.91240.82750.82760.82770.82780.82790.782100.719110.658120.593130.476140.352150.233160.162160.116180.087190.067200.053210.042220.034230.019240.011250.006图2 XD102-2500（aeroBl
9、ade2.5-49.5）推力系数曲线3 XD102-2500kW风力发电机组技术说明3.1 总体设计方案XD102-2500风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、无齿轮箱、永磁同步发电机、全功率变频器并网的总体设计方案。(见图3)3.1.1 功率控制方式采用变桨距控制，每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨轴承连接叶片和球墨铸铁结构的轮毂。叶片的桨距角可根据风速和功率输出情况进行自动调节。3.1.2 发电机采用多极永磁同步电机，采用内转子结构，风轮通过主轴承直接同发电机转子连接，电机采用散热筋自然冷却的方式。3.1.3 并网系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整
10、流转变为脉动直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与电网同频率同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。图3 XD102-2500外形图轮毂高度：85m 叶轮直径：102m 额定功率：2500kW3.1.4 机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风力发电机组的方向。当风向发生偏转时，控制系统根据风向标信号，通过减速的驱动马达使机舱自动对准风向。偏航系统在工作时带有阻尼控制，通过优化的偏航速度，使机组偏航旋转更加平稳。3.1.5 液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路线等组成，液压泵站为偏航刹车系统及转子刹车系统提供
11、动力源。3.1.6 自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小齿轮、润滑管路线等组成，主要用于偏航轴承滚道及齿面、变桨轴承及齿面、主轴承的润滑。3.1.7 制动系统采用叶片顺桨实现空气制动，降低风轮转速，然后用机械刹车停机。3.1.8 机组机舱设计采用了人性化设计方案，工作空间较大，方便运行人员检查维修，同时还设计了电动提升装置，方便工具及备件的提升。3.1.9 整个机组采用全封闭结构，能确保机组有很好的防护能力，更加适应于沿海、海上及风沙较大的区域使用。3.1.10 电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。3.2 风力发电机组结构和机舱布置图直驱式风力发电
12、机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。其主要部件包括：叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机定子、偏航系统、测风系统、底座、塔架等。机舱结构如图4所示。机舱采用球墨铸铁件，整体全封闭式结构，偏航轴承采用内齿圈驱动方式，防护效果好，维护方便。图4 XD102-2500直驱风力发电机机舱结构图3.3 机组详细技术说明3.3.1 叶轮XD102-2500直接驱动风力发电机组的叶轮用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。XD102-2500风力发电机组采用三叶片，上风向的布置形式，每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片采用A
13、eroBlade2.5-49.5叶片或者同类叶片，叶片材料使用环氧树脂玻璃纤维。叶轮直径为102m，扫风面积为8167m2。叶片配备雷电保护系统。当遭遇雷击时，通过间隙放电器将叶片上的雷电经由塔架导入地下。每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨轴承连接叶片和球墨铸铁结构的轮毂。叶片桨距角可根据风速和功率输出情况自动调节。当风机维护时，叶轮可通过一个液压锁紧装置对轮毂进行锁定。叶轮通过制动盘与主轴承外圈相连。3.3.1.1 设计特点a) 功率调节采用变桨矩控制。在额定功率点后，风机输出功率保持恒定，同时变桨矩控制在风机运行过程中能有效降低机组所受载荷。b) 增加了结构阻尼，有效消除了叶片在高风速下运行
14、时的有害摆振。3.3.1.2 制造工艺特点a) 叶片成型过程中，底层为胶衣层可以和基体直接固化在一起，增加了结合力。b) 采用镜面模具技术，提高了叶片表面光洁度，增加了叶片的气动效率。c) 叶片主梁采用抽真空成型，消除了大梁工艺制造过程中可能出现的缺陷，有效的保证了产品质量，提高了叶片的刚性。d) 叶片制造采用真空吸注工艺。e) 采用航空平衡技术，每组叶片的重量互差控制在0.1%以下，重心互差在10mm以内，使风轮在转动时的不平衡度达到最小。f) 采用精密的定位工装，保证螺栓孔之间的位置精度。3.3.1.3 选材a) 环氧树脂胶，选用特殊结构胶，各项性能指标的要求都比较高。玻璃布及纤维和环氧树
15、脂胶都是经过大量的性能实验和疲劳实验后进行筛选确定的。b) 金属件和其它零部件也都选用低温性能好，性能指标较高的材料。3.3.1. 4 试验(见图5)a) 叶片经过了静、动强度和刚度度、频率试验和测试。b) 叶片按德国Lloyd标准结合航空产品实验技术进行了疲劳试验，寿命超过20年。图5 叶片试验3.3.1.5 轮毂轮毂采用球形结构，为了提高轮毂的刚度，改善轮毂的受力情况，对轮毂与叶片轴承连接处进行加强，该结构铸造性好，强度较高。材料为QT400-18AL。3.3.2 发电机发电机采用多极永磁同步电机，永磁励磁方式结构简单，发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。XD102-2500MW
16、直驱永磁同步发电机的额定功率为2700kW、额定转速16转、极数80极、额定电压690V，绕组的绝缘等级 F级，按照B级考核温升，防护等级为IP54、发电机重量65吨。发电机由定子、转子、主轴承、锥形支撑和其他附件构成。发电机定子由机座、定子铁芯和绕组以及其他附件组成，转子由转子支架和永磁磁极组成。发电机为六相输出，定子采用了分数槽，能更好的消除发电机的谐波影响，在转子磁极上精心设计的独特排列方式使其振动、噪声更低。良好的散热方式使发电机的温升不超过75K。当随着风速的增加，发电机功率也增大，同时产生的热量也在增加，恰好符合发电机大功率下的冷却设计。定子绕组材料全部采用F级以上等级的绝缘材料，
17、温升按照B级考核。定子绕组使用高性能聚酯亚胺绝缘树脂真空浸渍，优良的浸漆环境充分的保证了定子绕组绝缘性能。发电机锥形支撑可供人轻易通过主轴承达到轮毂对轮毂进行检修。并配有双重的机械、电气安全保障措施。XD102-2500风力发电机是内转子型，转子位于定子的内部。定子机座外面加工有散热筋，电机通过自然风进行冷却。XD102-2500风力发电机采用直驱结构运转同步发电机。发电机转子被叶轮直接驱动，当传统结构中的齿轮箱部件取消后，润滑油泄漏、噪音、齿轮箱过载和损坏的问题因而消失了，同时也将大大降低用户的运行和维护成本。3.3.2.1 XD102-2500永磁电机永磁特性说明a) 按照发电机出口侧三相
18、短路电流（8倍额定电流），计算短路电流产生的冲击退磁磁场强度，按照2.5倍冲击退磁磁场强度，选择永磁体的额定矫顽力值，依据额定矫顽力值，选择永磁体材料。b) *选择的2500kW发电机永磁体，工作点在退磁曲线的拐点之上，是拐点值得的3-4倍。同时我们选用的是具有较高的矫顽力值的磁钢材料，具有较高的抗去磁能力，不会造成永磁体的不可逆退磁。图7是磁性能合格的永磁材料的内禀退磁曲线，可分为两部分。第一部分为与H轴接近平行的平行段，第二部分为下降段，平行段与下降段相交处称为拐点。当作用于磁体的最大退磁场与内禀（退磁）曲线交点在拐点右方时，最大退磁场消失后，磁体的磁通密度不会下降。但是当交点在下降段（拐
19、点之左）时，最大退磁场消失后，磁体的磁通密度会产生不可逆下降。 图7中Bm1为电机正常工作时磁体的磁通密度，Hm2为电机特殊状况时作用于磁体的退磁场。电机特殊状况时磁体磁通密度由Bm1下降到Bm2，电机正常工作后磁体磁通密度仍能恢复到Bm1。 图7 合格产品的内禀退磁曲线图8是一不合格永磁体的内禀曲线（出现塌肩），它的Br与图1中的Br相同。此磁体安装于电机后，正常工作时磁体的磁通密度Bm1与图1上的Bm1相同。但是当电机出现过载时，作用于磁体的退磁场Hm2与内禀曲线相交于下降段，造成磁体不可逆退磁。过载结束后，内禀曲线不能恢复原状，将形成回复线与B轴相交于（此回复线平行于内禀曲线平行段）。此
20、时磁体的磁通密度将下降至Bm1（），即出现不可逆下降现象。图8 不合格产品（出现塌肩）的内禀退磁曲线c) *在设计发电机时，充分考虑到了特殊工况时产生的反向磁场对磁体的退磁作用，设计上通过计算，选取的永磁磁钢各项性能参数，能保证在过载、短路、雷击时永磁体工作点在拐点之上，永磁磁钢不会产生永久退磁现象。d) 2500kW风机的控制系统，具有温度、过流、欠电压等多项保护功能，在非正常工况下，风机具有比较完善、可靠的保护。e) 生产上，我公司制订了采购永磁磁钢材料详细的订货技术标准，通过量化的技术指标，控制材料的性能质量。f) 唐任远院士研究的成果为稀土永磁电机的发展和应用提供了重要基础，解决了制约
21、永磁电机推广应用中可能失磁的技术难题，使稀土永磁电机的技术经济性能有显著提高，为稀土永磁电机的产业化奠定了基础。随着永磁材料的技术发展，永磁体的性能衰减和寿命问题可靠性已是大大提高。永磁体在电机领域的运用也是很为广泛，应用的时间也经历了几十年了，早期的铝镍钴永磁体、铁氧体永磁体它们的矫顽力、剩磁密度低，易产生性能波动。在20世纪60年代和80年代稀土永磁体相继问世，它们在性能上有了优异的特性，又经过长期的发展，永磁体的热稳定性、耐腐蚀性得到了很大的改善。同时加上电机研究开发经验的逐步成熟，使永磁电机在国防、工农业等方面获得越来越广泛的应用。永磁体的性能衰减和寿命往往不再是永磁电机的瓶颈问题，这
22、些是可以通过永磁体的选用、设计以及电机的设计、控制等科技手段避免和提高的3.3.3 制动系统XD102-2500直接驱动风力发电机组采用三套独立的叶片变桨系统，也可在一套桨距系统出现故障不能顺桨的情况下实现风机停机。机械刹车安装在发电机前端，由制动环、制动盘、自动单元等组成。制动系统加压刹车，卸压松闸，主要用于将机组保持在停机位置。制动系统见图9所示。图9 XD102-2500风机轮毂制动系统图3.3.4 机舱设计 机舱负责将叶轮和发电机的静态和动态载荷传递到塔架。另外，机舱内安装还有控制柜、提升机、偏航驱动系统、偏航制动系统等，外部还有测风系统，机舱顶部布置有一个自动开启的通风顶盖，顶盖采用
23、迷宫式，能有效防止雨水的进入。当风机正常发电时，机舱顶盖在液压力的作用下自动开启，便于将机组内部的热量带出机舱，当机组停机时，机舱顶盖自动关闭，防止外部的空气进入机组。3.3.5 偏航系统XD102-2500风力发电机组采用主动偏航对风形式。在机舱后部有两个互相独立的传感器风速计和风向标。风向标的信号反映出风机与主风向之间有偏离，当风向持续发生变化时，控制器根据风向标传递的信号控制4个偏航驱动装置转动机舱对准主风向，偏离主风向的误差在4度内。该系统具有以下特点：a) 偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，增强抗冲击载荷能力；b) 偏航工作时，14个偏航刹车闸都加有
24、部分刹车载荷（10bar20bar的余压），使得偏航过程中始终有阻尼存在，保证偏航时机舱平稳转动；c) 采用了力矩特性较软的多极电机驱动，结合风电场的工况，可优化机组偏航转速，保证较小的冲击；d) 偏航刹车为液压驱动刹车，静止时偏航刹车闸将机舱牢固锁定；偏航时，刹车仍然保持一定的余压，使偏航运动更加平稳，避免可能发生的振动现象。e) 位于偏航电机驱动轴上的电磁刹车具有失效保护功能，在出现外部故障（如断电）时，电磁制动系统仍能使机组的偏航系统处于可靠的锁定状态。f) 偏航减速箱的齿轮采用渗碳淬火、磨削加工的硬齿面技术。g) 偏航齿也采用硬齿面技术，其中外齿圈齿面采用特殊工艺，提高齿面硬度值至50
25、HRC以上，避免了长期运行产生磨损。h) 偏航电机采用大功率低转速的设计方案，从而使偏航过程更加平稳。i) 优化设计偏航控制系统，对偏航的路径选择进行智能判断，机组在风速较小的状态下，自行解缆，避免了高风速段偏航解缆造成的发电量损失。3.3.6 机组运行及安全系统XD102-2500风力发电机组是全天候自动运行的设备,整个运行过程都处于严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：计算机系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、电网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，采用两套相互独立的保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后，电控系统
26、会在系统恢复正常后自动复位，机组重新启动。具体运行过程为a) 当风速持续10分钟（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于9转分时并入电网。b) 随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于11m/s时，达到额定出力，超出额定风速机组进行恒功率控制。c) 当风速高于25米/秒持续10分钟，将实现正常刹车（变桨系统控制叶片进行顺桨，转速低于切入转速9转分时，风力发电机组脱网）。d) 当风速高于30米/秒并持续3秒钟时，实现正常刹车。e) 当遇到一般故障时，实现正常刹车。f) 当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以8/s的速度顺桨）。3.3.7 控制系统XD102-250
27、0风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。见图9 控制系统原理图。图10 控制系统原理图3.3.7.1 电控系统的组成XD102-2500风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。低压电气柜：风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风机中的各执行机
28、构提供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。电容柜:为了提高变流器整流效率，在发电机与整流器之间设计有电容补偿回路，提高发电机的功率因数。为了保证电网的供电质量，在逆变器与电网之间设计有电容滤波回路。控制柜：控制柜是机组可靠运行的核心，主要完成数据采集及输入、输出信号处理；逻辑功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜、变桨柜通讯，接收机舱和轮箍内变桨系统信号；与中央监控系统通讯、传递信息。变流柜：变流系统主电路采用交直交结构，将发电机输出的非工频交流电通过变流柜变换成工频交流电并入电网。机舱控制柜：采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号；采集并处理叶轮转速、发电机转速、风速、温度、振动
29、等信号。变桨柜：实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定状态。在停机时，调整桨叶角度，使风力发电机处于安全转速下。正常运行控制包括机组自动启动，变流器并网，主要零部件除湿加热，机舱自动跟踪风向，液压系统开停，散热器开停，机舱扭缆和自动解缆，电容补偿和电容滤波投切以及低于切入风速时自动停机。监测系统主要监测电网的电压、频率，发电机输出电流、功率、功率因数，风速，风向，叶轮转速，发电机转速，液压系统状况，偏航系统状况，风力发电机组关键设备的温度及户外温度等，控制器根据传感器提供的信号控制风力机组的可靠运行。安全保护系统分三层结构：计算机系统（控制器），独立于
30、控制器的紧急停机链和个体硬件保护措施。微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面，紧急停机链保护用于整机严重故障及人为需要时，个体硬件保护则主要用于发电机和各电气负载的保护。电控系统的设计和实施结果能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态控制及监测的要求。3.3.7.2 变流装置XD102-2500直驱永磁同步风力发电系统通过变流装置和变压器接入电网，其中变流系统主电路采用交直交结构，将永磁同步风力发电机发出的能量通过变压器送入电网， 变流系统的主电路图如图10所示：图11 变流系统主电路原理图变流装置按照我公司永磁同步风力发电机的特点专门设计，与六相永磁同步发电机具有很好的适应性，即通
31、过六相不可控整流，有效减少或抑制了电机侧的谐波转矩脉动，同时对电机绕组几乎没有du/dt的影响。另外，从上图可看出，变流装置主回路采用多重化并联技术，提高了系统容量（小容量功率器件可用在大容量系统中）、减少了输出电流谐波。中间斩波升压是三重斩波升压，起到了稳压和升压作用，适应了风机的最大风能捕获策略，即把变动的发电机输出电压，与整流回路一起最终稳定在DC-Link电压设定值附近，使DC-Link电压稳定在逆变环节所需的直流电压上。DC/AC变换部分采用两重逆变策略，通过采用先进的PWM脉宽调制技术，有效减少了输出谐波（THD4%）、提高了系统容量。通过控制上的优化，使电压闪变指标在国际技术标准
32、允许范围之内。XD102-2500直驱永磁同步风力发电系统变流装置是全功率变流装置，与各种电网的兼容性好，具有更宽范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。同时，变流装置先进的控制策略和特殊设计的制动单元使风机系统具有很好的低电压穿越能力（LVRT Capability），以适应电网故障状态，在一定时间内保持与电网的联接和不脱网。通过独到的信号采集技术、接口技术等提高了变流装置系统的电磁兼容性，如直流环节的均压接地措施，有效减少了干扰。3.3.7.3 变桨系统(见图12)图12 变桨驱动原理图变桨电控系统主电路采用交流-直流-交流回路，变桨电机采用交流异步电机（见图13变桨驱动原理图）。
33、变桨速率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制。相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大、成本增加的缺点。a) 每个叶片的变桨控制柜，都配备一套备用电源，备用电源储备的能量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以8/s的速率，从0顺桨到90三次。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套变桨电控系统正常工作。图13 变桨系统3.3.8 监控系统风力发电机组监控系统一般分为中央监控系统和远程监测系统。中央监控系统由就地通讯网络、监控计算机、保护装置、中央监控软件等组成。功能主要是为了利于
34、风电厂人员集中管理和控制风机。远程监控系统由中央监控计算机、网络设备（路由器、交换机、ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Loop, 非对称数字用户环线）设备、CDMA模块）、数据传输介质（电话线、无线网络、Internet）、远程监控计算机、保护系统、远程监控软件组成。功能主要是为了让远程用户实时查看风机运行状况、历史资料等。(见图14监控系统结构图)3.3.8.1 就地通讯网络就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据风电场的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项目的投资以及对通讯速率的基本要求制
35、定(推荐以单模光缆为传输介质)。网络结构支持链形、星形、树形等结构。具体的连接方式需要确定风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。同时给业主提供详细的光缆铺设、光纤熔接技术文件。监控系统结构如图14。图14 监控系统结构图3.3.8.2 中央监控软件 风机中央监控系统软件是风电厂人员监测、控制风机，获取风机数据的平台。针对业主的普遍要求，开发设计了适应多种不同协议风机的中央监控软件，包括以下主要功能：3.3.8.2.1 监测功能可以实时监测风机的运行状态，包括：风速、功率、叶轮转速、电机转速、发电量、发电时间、外部功率、小风停机时间、小风故障时间、标准运行时间、总维护时间、偏航角、环境变量
36、、风向角、发电机温度、总发电时间、总维护时间、无功电度、总发电量、通电时间、总故障时间、无功电度、消耗电量、风可利用时间、待机时间、小风停机时间、小风故障时间、定期检修时间、外部故障时间、标准运行小时、机舱温度、风向角、偏航角度、A相电压、A相电流、B相电压、B相电流、C相电压、C相电流等状态量。同时可以对全场进行监控，主页面里可以直接显示每台风机的当前状态（正常、风机故障、通讯故障），每台风机的当前数据（出力、风速），如图15所示：图15 监控软件主页面图3.3.8.2.2 控制功能a) 集中控制风电厂所有风机的开机、停机、复位、偏航。b) 单独控制某台风机的开机、停机、复位、偏航等风机相关
37、操作。3.3.8.2.3 记录存储功能a) 运行数据的存储，包括：主要信息时间、风机状态、风速、有功功率、电机发电量、电机发电量时间、叶轮转速、发电机转速、偏航角度、系统压力、叶间压力、风向角、机舱温度、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流功率因素、无功电度等以数据库文件方式进行存储，每台风机每天生成一个文件。b) 故障存储，每次风机出现故障时，都会进行记录。记录的内容包括：故障发生时间，事件名称，存储方式以数据库文件进行存储。以上数据具备打印功能，可以直接连接打印机打印出来。3.3.8.2.4 报警功能a) 声音报警：当风机出现故障时，触发声音保警或语音保警值班人员可根
38、据报警声来得知现场风机发生故障，进行及时处理b) 手机短信报警：通过配置短信模块，当风机出现故障时，可以通过相应的短信发送，将故障信息发送到定制的手机上，此功能可在有移动信号的任何地域使用。3.3.8.2.5 权限设置（保护）功能系统采用了先进、简便的用户组、用户权限自定义功能完成系统功能权限的自定义与保护。用户可根据不同的操作需要定义含有不同权限的用户组后添加属于此用户组的用户，系统会根据登陆用户所含有的不同权限检索相应的功能。此功能类似与Windows操作系统中的用户组与用户的关系。操作简便、拥有较强的系统保护功能。3.3.8.2.6 图形绘制功能可以绘制每台风机的功率曲线、风速趋势图、关
39、系对比图、风玫瑰图、风速时间曲线。数据可以导出。同时在同一个坐标系中，可以显示该风机的具体采集数据，便于对比。3.3.8.2.7 报表功能可以对单台或分组风机进行分时段报表、日报表、月报表、年报表的统计。报表内容包括：发电量、发电时间、维护时间、故障时间、可利用率、平均风速、最大风速、平均功率、最大功率、标准运行小时。3.3.8.2.8 打印功能可以将以下数据进行打印：a) 历史运行数据b) 故障记录c） 风机时段数据统计d） 风机日数据统计e） 风机月数据统计3.3.8.2.9 系统日志、风机控制命令日志功能系统日志记录功能可以记录用户登陆以及具体的操作日志，便于管理人员查询值班人员查询操作
40、记录。如图16所示：风机控制命令日志功能可以查询现场操作人员对风机的控制、发送命令的具体操作记录。可以用于更加规范化的管理现场值班人员针对风机的各项操作。3.3.8.2.10 风机参数设置功能在需要调整风机内部参数设置值时，可直接通过中央监控系统软件使用此功能进行取值与设置操作，而无需在到现场风机内部调整了。3.3.8.2.11 风机校时功能在需要调整风机内部时钟时，可以在中央监控系统软件中使用风机校时功能进行校对时钟，进行校对时，系统将根据中央监控系统计算机时间进行对选定风机进行校时。使得电场所有风机能够达到时钟同步。如图19所示：3.3.8.2.11 中央监控系统标准配置清单(见表4)表4
41、 中央监控系统标准配置清单名 称数 量单 位技 术 要 求中央监控系统中央监控软件N1套MitaWINDWOS XPN1套Microsoft杀毒软件N1套瑞星（单机版）监控计算机N1台P4/3.0G/2GB/160GB/19寸/网卡中心交换机1台16（或24）口交换机交换机N2+N3个光电转换接口设备光纤尾纤8*(N2+N3)根光纤接头光纤终端盒N2 +N3个2入16尾纤口光纤熔接8*(N2+N3)点PCI网卡N1个光纤配线柜1个上网设备1个ISDN、ADSL或CDMA打印机1个UPS电源N1个备注：1) N1为中央监控计算机的数量。通常我们以45台风机为一个单元，配置一台监控计算机。2) N
42、2表示风力发电机组数量。3) N3表示通讯设计中决定风机链路数。3.3.8.3 远程监控系统根据电力行业远程数据监控要求，确保数据的安全性，可以采用电力专网为传输介质。如果配有完善的网络路由器及防火墙，也可通过光纤、ISDN、ADSL、CDMA、GPRS等上Internet，通过VPN实现远程监控。使远程监控机成为就地网络中一台客户端，具备现场风机远程监控功能，软件系统管理人员可以通过权限设置，来确定远程客户具备权限（特别是对控制权限的约定），从而实现远程监测（监控）。远程监控示意图20如下：图 16 远程监测系统示意图3.3.8.3.1 远程监控软件因为远程监控端安装系统与中央监控端完成一样，并通过VPN实现网络连接，远程监控系统具有与中央监控完全一样的功能（注：建议系统管理员将其控制功能关闭）。3.3.8.3.2 远程监控系统配置清单(见表5)