风力发电机组主控制系统.docx
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风力发电机组主控制系统
密级:
公司秘密
东方汽轮机有限公司
DONGFANGTURBINECo.,Ltd.
2.0MW108C型风力发电机组主控制系统
说明书
编号
KF20-001000DSM
版本号
A
2014年7月
编号
<**ID**>
编制
<**设计签字**>
<**设计签字日期**>
校对
<**校对签字**>
<**校对签字日期**>
审核
<**审核签字**>
<**审核签字日期**>
会签
<**标准化签字**>
<**标准化签字日期**>
<**会二签字**>
<**会二签字日期**>
<**会三签字**>
<**会三签字日期**>
<**会四签字**>
<**会四签字日期**>
<**会五签字**>
<**会五签字日期**>
<**会六签字**>
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<**会七签字**>
<**会七签字日期**>
<**会八签字**>
<**会八签字日期**>
<**会九签字**>
<**会九签字日期**>
审定
<**审批签字**>
<**审批签字日期**>
批准
<**批准签字**>
<**批准签字日期**>
换版记录
版本号
日期
换版说明
A
2013.07
首次发布
序号
章节
名称
页数
备注
1
0-1
概述
1
2
0-2
系统简介
1
3
0-3
系统硬件
11
4
0-4
系统功能
5
5
0-5
主控制系统软件说明
12
6
0-6
故障及其处理说明
64
1-1概述
风能是一种清洁环保的可再生能源,取之不尽,用之不竭。
随着地球生态保护和人类生存发展的需要,风能的开发利用越来越受到重视。
风力发电机就是利用风能产生电能,水平轴3叶片风力发电机是目前最成熟的机型,它主要是由叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、机舱、变频器、偏航装置、刹车装置、控制系统、塔架等组成。
风力发电机的控制技术和伺服传动技术是其核心和关键技术,这与一般工业控制方式不同。
风力发电机组控制系统是一个综合性的控制系统,主要由机舱主控系统、变桨系统、变频控制系统三部分组成,通过现场总线以及以太网连接在一起,各个模块都有独立的控制单元,可独立完成与自身相关的功能(图0-1-1)。
目的是保证机组的安全可靠运行、获取最大风能和向电网提供优质的电能。
图0-1-1
1-2系统介绍
风机的主控系统是整个风力发电机组的核心部件,它主要完成机舱数据采集、判断和处理,检测每个部分传感器是否有故障,通过各类传感器对电网、风况及风机运行参数进行监控,并与变频系统、变桨系统保持数据通讯,根据各方面的数据做出综合分析,发出控制指令,实现系统的启动与停机控制、并网与脱网控制、开桨与收桨控制、偏航与解缆控制、运行数据的采集与统计、远程数据传输、风机远程控制等。
系统主要参数如下:
●控制柜外形尺寸:
1800mm×1200mm×400mm
●柜内自带照明、加热及除湿系统
●主电源:
690VAC,50Hz
●辅电源:
400VAC,50Hz,230VAC,50Hz
●主控制器硬件:
FCN控制器
●生存温度:
-40℃~+70℃(变化率<1℃/min)
●工作温度:
-30℃~+60℃(变化率<0.5℃/min)
●工作海拔:
0~2000m
●通讯接口:
RS485、RS232、Ethernet,可支持CANopen、MODBUS等
●允许本地和远程设备操作人员通过以太网口进行数据读取和操作
●可以通过网口进行远程软件升级和调试
●可生成各种运行数据报表和文档
●CPU平均寿命>20年
●VX-Works实时操作系统
●CPU:
166MHz
●RAM内存:
128M
●FLASH内存:
128M
●掉电存储:
410K
●编程语言:
符合IEC61131-3标准,支持功能框图(FBD)、梯形图(LD)、
顺序功能图(SFC)、结构化文本(ST)、指令清单(IL)编程
●多任务操作:
可以同时进行16个任务
1-3系统硬件
在整个风力发电控制系统中,根据控制要求可以配置不同的模块以实现不同的功能,从而使整个控制系统具有很强的扩展性。
采用模块化组合可以提高控制系统的可靠性和灵活性。
系统硬件表:
序号
名称
型号
数量
1
FCN用CPU模块
NFCP100-S00
1
2
FCN用基板模块
NFBU200-S10
2
3
FCN用电源模块
NFPW442-10
2
4
RS485通讯模块
NFLR121-S00
1
5
数字量输入模块
NFDV161
1
6
数字量输入模块
NFDV151
1
7
PT100输入模块
NFAR181-S00
1
8
模拟量输出模块
NFAI543
1
9
CANOpen通讯模块
NFLC121
2
10
模拟量输入模块
NFAI143
1
11
高速计数输入模块
NFAF135-S00
1
12
数字量输出模块
NFDV561
1
13
SB模块
NFSB100
1
14
液晶操作面板
T70
1
15
交换机1(非管理型)
1
16
交换机2(面板用)
1
17
电网测量模块
3.1CPU模块NFCP100
a)主要技术特点
●处理器型号为MMX-Pentium166MHz
●主存储器128MB(ECC);静态RAM为1MB(ECC),电池供电
●全双重化通信方式,异步同2个以太网端口:
100/10Mbps,100BASE-TX或10BASE-T,RJ45模数插口
●I/O接口支持SB总线
●具有看门狗定时器、温度监视器等功能
b)功能描述
每个控制单元上安装有一个CPU模块,也可安装两个以用于双重化CPU配置。
CPU模块运行一套实时操作系统(OS),支持符合IEC61131-3国际标准的编程语言,并可用作Java虚拟机。
3.2基板模块NFBU200
a)主要技术特点
●标准配备两个专用插槽(P1和P2)用于双重化电源模块
●双重化SB总线配置
●可选用一套控制单元或扩展单元
●十个功能插槽(其中有两个专供CPU模块使用)
b)功能描述
基板模块是一个底架。
各种功能模块,例如CPU、电源、SB总线重复模块和I/O模块均安装在该底架上,从而配置成一个控制单元或扩展单元。
3.3电源模块NFPW442
a)主要技术特点
●额定输入电压AC220~240V(输入电压范围AC170~264V)
●输入频率47~66Hz(额定:
50/60Hz)
●输入电流最大0.7A(熔丝额定值3.15A)
●额定输出电压+5.1VDC总线
●额定输出电流0~7.8A(峰值电流11.8A)
●总输出40W(峰值60W)
b)功能描述
电源模块安装在基板模块上,为其他模块提供稳定的电源。
除了主电源输入之外,本电源模块还配备DC24V电源的输入端子。
来自这些端子的DC24V电源输入作为模拟现场电源并为模拟I/O模块供电,以驱动它们的现场接口电路并通过基板模块为连接的现场设备供电。
当DC24V电源用于数字输出时,则必须将其接至相应I/O模块的单独端子上。
3.4RS485通讯模块NFLR121RS
a)主要技术特点
●支持半双工/全双工通讯方式
●一点对多点连接方式
●最大波特率为115200bps
●最长通讯距离为1200m
●使用屏蔽双铰线
b)功能描述
通过RS-485通讯模块与电网测量模块,振动测量模块和变桨控制器进行通讯。
3.5数字量输入模块NFDV151
a)主要技术特点
●输入通道数32
●额定输入电压DC24V
●输入ON电压DC18~26.4V
●输入OFF电压DC5.0V或更低
●输入电流(额定输入电压时)4.1mA±20%/通道
●瞬时容许最大输入电压DC30.0V
●压接端子接线
b)功能描述
数字输入模块接收32通道DC24VON/OFF信号。
具有检测ON/OFF状态功能以及按钮边计数功能。
3.6数字量输入模块NFDV161
a)主要技术特点
●输入通道数64
●额定输入电压DC24V
●输入ON电压DC20~26.4V
●输入OFF电压DC5.0V或更低
●输入电流(额定输入电压时)2.5mA±20%/通道
●瞬时容许最大输入电压DC30.0V
●MIL连接电缆
b)功能描述数字输入模块接收64通道DC24VON/OFF信号。
具有检测ON/OFF状态功能以及按钮边计数功能。
3.7PT100输入模块NFAR181
a)主要技术特点
●三线制PT100测温
●12通道,隔离
●允许输入电压±5V
●最大承受电压输入和系统之间1500VAC
●精度为满量程的±0.03%(0~400Ω)
●测量电流1mA
b)功能描述
PT100输入模块用于测量各种需要检测的温度值,例如机舱内外温度,定子温度,齿轮箱温度等,并将这些温度信号传送给主控系统。
3.8模拟量输入模块NFAI143
a)主要技术特点
●16通道输入,通道隔离
●精度:
满量程的±0.1%
●4~20mA信号输入
●容许输入电流27mA
●输入阶跃响应时间100ms
●数据刷新周期10ms
●为每个通道设置引脚,可选择2线或4线变送器
b)功能描述
该模块主要用于4~20mADC信号测量。
3.9模拟量输入输出模块NFAI543
a)主要技术特点
●16通道输出,隔离通道
●容许输出电流4~20mA
●输出阶跃响应时间100ms
●为每个通道设置输出失效
●带模拟用压接端子板
b)功能描述
该模块主要输出4~20mADC信号。
3.10高速计数输入模块NFAF135
a)主要技术特点
●8通道独立输入
●输入信号类型有ON/OFF信号,电压脉冲,电流脉冲
●输入信号频率0.1~10kHz
●测量精度为测量值的0.1%
●输入信号和系统之间以及通道之间可耐受最大电压为500VAC
●最小输入脉冲时间间隔40us
b)功能描述
高速计数输入模块用以测量主轴转速,偏航方向等。
3.11数字量输出模块NFDV561
a)主要技术特点
●输出通道数64
●额定外加电压DC24V
●负载电压DC24V,100mA
●现场电源电压范围DC20.4~26.4V
●输出ON最大电压值DC2V
●输出OFF时最大漏泄电流值0.1mA
●电流吸入输出方式
●最大负载电流100mA/通道,26.4V
●MIL电缆连接
b)功能描述
数字输出模块输出64通道晶体管触点信号。
具有ON/OFF状态输出功能。
3.12CANOpen通
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- 风力 发电 机组 主控 系统