风电机组监测与控制

课程设计实验报告

课程设计报告

( 2014– 2015 年度第一学期)

名 称：风电机组监测与控制课程设计 院 班 级： 学 号： 学生姓名： 组 员：

指导教师：邓英 设计周数：2周

成 绩：

日期：2015年 1月9日

课程设计实验报告

一、课程设计的目的与要求

本课程设计是在风能与动力工程专业课《风电机组检测与控制》以及进行风力发电机组模拟监测与控制的基础上进行的。

主要目的是：

1、加强同学们对风电机组监测与控制的各个环节的认识，设计并制作风电机组控制手动操作模型，并进行模拟实验，模拟风电机组启动、停机、并网、变桨、偏航、故障停机等运行状态。

2、理解PLC编程的梯形图的含义，并学会使用PLC与仪器箱的电子元件器件完成风电机组自动运行模拟仿真实验。

3、培养同学们的动手能力与排查错误的能力。

二、课程设计内容

（1）风力发电机组运行的监测与控制系统不仅监视电网、风况和机组的运行参数，保证机组在参数正常的情况下运行，在发生故障时能够脱网停机，以确保运行的安全性和可靠性，并根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制以保证机组稳定高效运行。

6个安全链条件无故障时，且满足安全链电路连上时，启动灯亮，在此基础上，按下开机、松闸、开桨进行外接风机运行；在风力发电机组运行过程，可以通过风速调节控制其转速；当安全链有故障或启动条件不满足时急停灯亮，停止运行。风机停后不能进行偏航操作。

（2）手动电路 1、安全链电路实验

根据实验要求确定安全元素是否激励，若无动作，按钮处于闭合状态，将继电器接入电路中，接入电源，继电器灯亮，急停灯灭；反之，若有任一安全元素激励，安全链无法闭合，急停灯亮。

2、开桨电路实验

确定风电机组启动条件、实验条件全部满足，将5、6接线柱分别串开桨电路中，按开机键，对应指示灯亮，使开桨电机激励做开桨运动，实验毕应按复位键使其回到原来状态。

3、并网发电实验

当安全链闭合，运行参数在工作范围之内，且系统无报警故障，在机组开桨

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的条件下，接入风机模型串入并网电路中，按并网按钮，风机开始旋转，通过调节电位器可实现变转速运行。

4、关桨电路实验

根据实验要求确认机组已发生故障或者参数越限，将端子7、8、9、10串联接入关桨驱动电路，风机关桨。

三、课程设计原理

风力发电机组的监测与控制系统是综合性控制系统。它不仅要监视电网、风况和机组的运行参数，在各种正常或故障情况下脱网停机，以确保运行的安全性与可靠性，还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以保证机组稳定、高效地运行。

将6个安全链条件串联接入到继电器的A13和A14两个端口中，通过安全链的通、断能够控制与继电器A1、A9串联的急停灯熄灭、亮起。

串联接入到继电器的A13和A14连个端口中的6个安全链条件无故障时，电源灯要亮，PLC能控制输出；

任一个安全链条件有故障时（开关断开），则电源灯不亮，PLC则不能控制输出。

在6个安全链条件无故障时，且满足6个启动条件（闭合时满足）、6个故障报警中无任一故障（断开时无故障）时，启动灯亮。这时可以进行下一步操作使发电机转。

当任一启动条件不满足，或者至少有一处故障报警时，启动灯灭。 在启动灯亮的情况下，按下开机、松闸、开桨、并网开关后，风力发电机运 行，能够正常转动。

风力发电机运行时，可以通过调节发电机调速旋钮控制发力发电机的风轮转 速。

风力发电机运行时，可以进行偏航调节：按下顺时针偏航开关，偏航电机顺时针转动；按下逆时针偏航开关，偏航电机逆时针转动。

当安全链有故障或启动条件不满足或有故障报警时，风力发电机停止运行，且不能进行偏航操作。

由于开桨、关桨、复位这三个开关不是点触式开关，故每次操作要按两次，

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并且进行开桨、关桨操作后要按下复位键才能继续进行后续操作。

四、课程设计具体内容

4.1 PLC 定义

闸位—X02 偏航—X03 叶片位置—X01 液压准备—X05 变流器—X06 润滑准备—X04 电气保护—X21 变桨系统—X23 偏航系统—X20 液压系统—X22 发电机—X25 变流器—X06 复位—X10 开机—X17 并网—X0 关桨—X14 开桨—X16 顺时针—X11 逆时针—X17 Y01—启动灯 Y02—并网

Y03—开桨

Y04—关桨

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4.2 启动就绪

操作步骤：

（1）6个启动条件开关闭合，安全链6个开关闭合，对应PLC上定义X01、

X02、X03、X04、X05、X06。

（2）将任意数量的启动条件开关断开，对应PLC上定义的Y01灭。

4.3 电动机正反转

操作步骤：

（1） 顺时针按钮闭合，逆时针按钮断开，电机正转。 （2） 逆时针按钮闭合，顺时针按钮断开，电机反转。

4.4 复位

令电机停止转动，复位成功。

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4.5并网

操作步骤：

（1） 观察启动灯亮，电源灯亮，急停灯不亮。

（2） 偏航系统,电气保护,液压系统,变桨距系统,变流器,发电机灯不亮。 （3） 合上并网开关，并网成功。

完整梯形图：

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五、 输入、输出电路图

5.1 启动条件

5.2 输入

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5.3 输出

5.4继电器

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四、演示效果图

启动条件满足，启动灯亮

安全链断开，急停灯亮

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风机变速运行

后部接线图

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五、实验心得总结