直驱式风电机组的运行规程

8.1.1.1 风电机组系统技术数据（见表8-1）

表8-1 风电机组系统技术参数

8.1.1.2 运行系统介绍

1.整机系统介绍

金风科技GW1500系列机组主要由风轮、发电机、机舱、塔架、电控系统等组成，如图8-1所示。

2.运行状态

金风科技GW 1500系列机组具有自动运行功能，整个运行过程由控制系统控制。它能根据外部条件的变化自动做出反应，控制系统通过传感器获取外部所有的信息（风速、风向等），并获取有关的风电机组数据（功率、速度等），根据这些信息，控制系统调整风电机组的运行，保证风电机组一直在优化的、安全的环境里运行。运行系统有不同的逻辑状态，状态的选择取决于外部条件、风电机组运行的工况和系统自身的当前状况。风电机组状态共有7种，分别如下：

（1）初始化状态PLC上电后，PLC掉电系统重新起动，需要进行初始化工作，PLC首先获取CF卡上的数据，这些数据包含风电机组最基本的控制参数，如有故障，进入“停机”状态，如无故障，进入“待机”状态。

图8-1 整机系统

1—风轮（ϕ为直径） 2—发电机 3—机舱 4—塔架 5—基础

（2）待机状态 待机是无故障时风电机组慢速运转无功率输出的状态，叶片在顺桨位置，风轮空转。在这种状态下，控制系统直接采集外围传感器数据，同时读取变流器及变桨系统数据，对以上数据进行逻辑判断比较，检测设备是否存在故障及警告。如果风电机组在正常待机状态中，则必须满足下列条件：

1）没有故障存在。

2）安全链正常。

3）没有暴风警告信号。

4）没有解缆信号。

5）没有手动变桨信号。(www.xing528.com)

（3）起动状态 当机组处于正常待机状态时，机组通过内部程序判断符合运行条件时自动触发起动指令，则机组执行发电机侧、网侧断路器合闸动作，同时执行变流器预充电，当主控制器接收到充电完成反馈信号后，如果满足机组起动的起动风速，立即发出桨距调节指令，变桨系统将使叶片的桨距角变桨到预先设定角度，控制系统在此阶段需要评估机组是否应该执行下一步动作，意义在于评价当前风速是否达到可以发电的要求，进入加速状态。

（4）加速状态 当机组处于起动阶段，同时控制系统评估外界环境已经满足条件，则机组进入加速阶段，在这一阶段，叶片以设定的速度向最小桨距角变桨，在该状态下，机组监测发电机转速，在合适时间点主控制器发出变流器调制指令，待变流器调制成功后，机组具备发电的所有条件。

（5）发电状态 发电状态是机组处于并网运行发电过程，通过调整发电机输出、叶片桨距角和变桨系统，控制系统使风电机组保持在较优的运行状态。以下情况发生时，发电运行状态发生改变，进入其他状态：

1）风速过高或过低→待机或停机。

2）发生故障→停机或紧急停机。

3）运行人员手动停机→停机。

（6）停机状态 风电机组的停机共分为正常停机、快速停机、紧急停机。不同的情况机组选择不同的停机方式，停机时叶片被调整到顺桨的位置，风轮转速降低。

（7）维护状态 机组处于停机状态，此时如果触发手动维护开关，机组直接进入维护状态；风电机组处于运行状态（起动、加速、发电等三个状态）时，如果触发手动维护开关，则机组执行正常停机过程，而后进入维护状态。维护状态允许以下操作：

1）手动偏航。

2）手动变桨。

3）维护制动。

3.安全保护系统

风电机组是全天候自动运行的设备，其整个运行过程都处于严密控制之中。安全保护系统可以分为三层结构：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，以及出现极限风速等故障时，保护机组。独立于计算机系统的安全链，将可能对风电机组造成致命伤害的故障节点串联成一个回路，其中任何一个节点被触发后也会引发系统紧急停机。安全保护措施是让系统执行紧急停机的动作，即让变桨系统以7°/s的速度向90°顺桨。

4.风电机组运行的控制

风电机组的运行控制系统能够优化输出功率，并能限制设备的机械应力达到比较小的值。由于风电机组可以变速运行，因此就能保证设备在大多数时间里保持较好的效率值。风电机组的运行控制系统是依据功率曲线执行的，并保证风电机组在对应风速段内有较佳的输出功率。同时，该系统根据风速采取了以下不同的控制方式：

（1）部分负荷 风速低于额定风速时，风电机组的输出功率低于额定功率。风电机组的控制主要为功率调节控制。通过增减输出功率，保证风轮转速在规定的速度曲线数据范围内。

（2）满负荷 风速高于额定风速时，输出功率会超过额定功率。为防止该现象的发生，要限制风轮吸收风能的能力。为保持发电机输出额定功率，调整叶片桨距角使输出功率保持在额定功率点上。