风电运行规程

中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准1ZSBT-GC-001(2)/2013第一部分风力发电机组运行规程(同步直驱-金风部分)1适用范围本规程适用于中国水电顾问集团风电张北有限公司金风（同步直驱类）风力发电机组运行管理及相关方面工作。2引用标准DL/T6661999——1999风力发电厂运行规程国家电网公司电力安全工作规程（电气部分）国家电网公司电力安全工作规程（线路部分）金风厂家随机技术资料3风机参数3.1基本参数机型：金风82/1500轮毂中心高度：70m额定功率：1500kW额定电压：620V频率：50Hz功率因数：感性0.95-容性0.99可调切入风速：3.0m/s切出风速：22m/s（10min平均值）额定风速：10.3m/s生存风速：52.5m/s叶轮转速范围：9～17.3rpm叶轮额定转速：17.3rpm运行温度：-30℃～+40℃生存温度：-40℃～+50℃中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准23.2叶轮直径：82.84m扫风面积：5375㎡叶片材料：玻璃纤维增强树脂材料长度：40.3m3.3发电机制造厂家：金风科技额定功率：1500kW额定电压：620V发电机类型：交流永磁同步发电机额定电流（相）：660A防护等级：IP23润滑方式：润滑脂/自动润滑润滑脂型号：SKFLGEP2额定转速：17.3极数：88极绝缘等级：F3.4变流器（全功率变换）功率变换元件：IGBT视在功率：1579kVA额定输出电压：620V额定输出电流：1397A输出频率范围：50±0.4Hz防护等级：IP54功率元件调制方式：SPWM变流器控制类型：数字矢量控制3.5制动系统刹车系统：3只叶片变桨空气制动锁定系统：发电机液压制动器中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准33.6偏航系统类型：电机驱动/四级行星齿减速控制：PLC控制主动偏航对风偏航速度：0.43°/s(13分钟/圈)偏航轴承：外齿圈四点接触球轴承润滑方式：自动加注润滑脂3.7重量机舱：11800kg风轮（含叶片）：33200kg叶片（每片）：6307kg发电机：43800kg塔架：114830kg4风机运行说明4.1风机的基本状态4.1.1根据外部条件、风机运行工况和系统自身的当前状态，风机主要有如下几种状态：a．初始化b．待机c．启动d．增速e．并网f．停机、紧急停机4.1.2运行状态说明4.1.2.1初始化状态只在PLC掉电后出现，PLC重新启动时，运行系统从初始化开始进行系统检查，如有故障，进入停机状态，如无故障，进入待机状态。4.1.2.2待机是无故障时风力发电机组慢速运转无功率输出的状态，叶片在顺桨位置，叶轮自由空转。4.1.2.3启动是从待机到风机运行的状态。满足启动的条件是达到启动风速，风机无故障，叶轮处于可运转状态。操作启动按钮后，叶片被调整到预设的55度角，如此时中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准4风轮的转速达到1转/分并持续45s，变桨系统将使叶片继续变桨到一设定的角度，使叶轮到底转速增加，进入增速状态。4.1.2.4增速状态是风机从启动进入到并网发电的过渡过程，叶轮的转速不断增加，达到并网转速（10.2转/秒）时，风机进入并网状态，开始发电运行。4.1.2.5并网是指风机在发电状态运行，通过调整发电机输出、叶片桨距角和变桨系统，控制系统使风机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，进入其它状态：a.风速过高或过低，进入待机或停机；b.发生故障，进入停机或紧急停机；c.运行人员手动停机，进入停机状态。4.1.2.6停机分为正常停机、快速停机和紧急停机，风机根据不同的情况选择不同的停机方式，停机时叶片被调整到顺桨的位置，叶轮降速，叶轮转速降到4.5r/min时，变流器脱网，风机进入“停机”状态。4.1.2.7一旦发现故障，停机使风机进入安全运行状态，通过安全系统，叶轮的转速能很快地降低。当停机过程结束后，风机进入“停机”状态，只有将故障消除后，才能退出该状态。4.2风机整机基本说明4.2.1我风场采用的金风风机为水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机。4.2.2风机的功率控制方式为变桨距控制，当风速超过额定值时，通过调整叶片的桨距角，使风机的输出功率限制在1500kw，从而防止发电机和变流系统过载。4.2.3发电机为外转子结构的多极永磁同步电机，叶轮直接与发电机转子连接。4.2.4变流恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动直流电（AC-DC），输出稳定的直流电压，再经DC-AC逆变为与电网同频率同相位的交流电，最后经变压器输入电网。4.2.5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向并对风，当风向变化时，偏航电机驱动机舱，使风机准确对风，偏航系统在工作时带有阻尼控制，使机组偏航旋转更加平稳。4.2.6液压系统由液压泵站、电气电磁元件、蓄能器、刹车装置、连结管路等组成，为偏航刹车系统和转子刹车提供动力源。4.2.7整机制动系统采用叶片顺桨实现气动刹车，降低叶轮转速。中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准54.2.8机组由PLC控制，数据自动采集处理，自动运行并远程监控。4.3风机保护4.3.1风机主要保护措施4.3.1.1风力发电机组的监控是由运行控制系统实现。该系统检查所有的传感器信号和风力发电机组的安全运行参数，主要有：a）风机状态；b）转速；c）功率；d）温度；e）塔架振动；f）风速风向；g）桨距角；h）机舱位置。4.3.1.2除检测上述运行参数外，另外设有独立运行控制系统的安全保护系统（安全链），其主要检查参数：a）过速；b）振动开关；c）扭缆开关；d）急停开关；e）控制系统故障；f）变桨驱动。上述中的任何一个开关报告故障，安全链断开，风机立即紧急停机。4.3.2风机电气系统故障保护参数参数数值单位延迟时间（s）低电压保护0.9p.u.1高电压保护1.1p.u.1低频率保护48.5Hz0.1高频率保护51.5Hz0.1过电流保护1500A1.5中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准6电流不平衡保护P*0.05+400（P为风机实时有功）A1功率不平衡90kW10过功率保护1600kW3注：以上参数可根据电网公司要求做适当修改。4.3.3风机短路电流承受能力（低电压穿越能力）在风机并网运行过程中发生并网点短路，根据并网点电压跌落情况可以将风机的短路电流分为以下情况：①当系统电压跌落至额定电压的20%以下时，即相电压低于72V时，风机在20ms内从电网切除；②当系统电压跌落范围在20%~90%之间时，风机向系统提供最大恒定1600A短路电流，持续时间不超过625ms；如果电网电压在3s内恢复正常水平，风机恢复正常发电，否则将退出运行。4.4风机运行及控制4.4.1风机的具体运行过程为：a）当风速持续10min（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于8.5r/min（77/1500、82/1500）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22m/s（82/1500）持续10min，将实现顺桨正常停机（变桨系统控制叶片进行顺桨，转速低于切入转速时，风力发电机组脱网）；d）当风速高于25m/s并持续10s，实现顺桨正常停机；e）当风速高于29m/s并持续1s，实现顺桨正常停机；f）当遇到一般故障时，实现顺桨正常停机。当遇到特定故障时，实现紧急停机（叶片以7°/s的速度顺桨）。4.4.2风机的起停控制风机可远程控制，运行维护人员进入风机工作前必须掌握风机的控制方式，以保证人身和设备安全。工作人员进入风机维护操作时，应先使风机处于维护状态。具体步骤如下：先按下红色按钮“stop”停机键，如果蓝色灯“ready”灯亮，则停机程序完成；然后将主控柜正面的“操作钥匙”开关旋至“repair”位置，进入维护状态；当维护完成后，先按下黑色“reset”复位键，然后按下“start”启动键，启动风机，最后将“操作中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准7钥匙”开关旋至“operation”运行位置，风机进入自动运行状态。风机自动运行时，也同时根据运行情况自动控制起停机，例如：a）风速过高，伴随强阵风：风机正常停机，10min后系统判断是否重启；b）零部件过热：风机正常停机，待温度降低后自动重启；c)环境温度低于-30℃：风机正常停机，温度上升后自动重启；d）液压系统故障：正常停机，不自动重启；e）理论和实际的功率曲线偏差过大：正常停机，不自动重启；f）逆变系统故障：正常停机，不自动重启；g）扭缆：正常停机，自动解缆后重启；h）速度检测故障：正常停机后，自动重启；等远方监控机控制时，只需双击该台风机的图标，进入主显菜单后，点击风机控制按钮，输入用户和密码后，即可进入相应权限的控制界面，对风机进行起停控制。4.4.3风机的功率控制4.4.3.1有功功率控制风机可以通过控制叶片的桨距角来控制风机吸收的风能，从而达到控制风机出力的目的，控制范围从0~1500kW，使风电场的整体出力可控。4.4.3.2无功功率控制风机采用全功率变流器，具备一定的无功功率调节能力，调节的响应时间小于40ms，控制方式为：a）机组出厂的默认的功率因数为1，即机组正常发电时，发电机出口无功功率为0，控制误差小于30kVar；b）机组具备机端电压控制模式，即机组自身有-500~200kVar的无功功率调节能力，该无功功率主要用于系统出现电压波动时，进行无功调节，以达到控制和稳定机端电压的目的。一般情况下，机组正常运行时，无功功率的控制调节范围最好在±150kVar之间，以防止无功电流过大，增加变流器负荷，导致变流器维护成本增大。4.4.4中央监控系统金风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。包括以下主要功能：4.4.4.1监测功能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、中国水电顾问集团风电张北有限公司企业标准8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、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、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）。4.4.4.2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、功率等风机相关操作。4.4.4.3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。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。以上数据可自动生成报表，具备打印功能，可以直接连接打印机打印出来。4.4.4.4报警功能a)声音报警：当风机出现故障时，触发声音报警或语音报警，值班人员可根据报警声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。4.4.4.5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。