华北电力大学风电场仿真实验

实验报告

实验名称_________风电场仿真实验___________ 课程名称___________风力发电场___ _____

院系部:可再生能源学院专业班级：

学生姓名：学号:

同组人:实验台号:1组

指导教师：成绩：

实验日期:

华北电力大学

一、实验目的及要求：

实验目的：

通过对直驱和双馈两种机组仿真系统的学习和操作，掌握风电场运行的基本规程和操作过程，加深对相关课程理论知识的理解，为今后从事风电场运行工作奠定实践基础。

实验总体要求：

熟练掌握双馈型风电机组及直驱型风电机组的工作原理及基本运行特性；深入了解两个风电场的基本情况；熟练掌握风电机组监控软件操作、五防开票及升压站操作、各类故障的解决方案等；熟悉3D仿真软件的操作。

二、仪器用具：（要填上两套仿真系统的内容）

三、实验原理

1、风电机组启动、停机、运行等的基本原理：

启动阶段,此时电机增速,但没有并网,没有功率输出。

风力发电机并入电网并运行在额定风速以下的区域。这一阶段又可分为

两个区域:变速运行区和恒速运行区。

功率恒定区：当风速增加时,通过变桨控制,从而保持功率不变。

小于启动风速时,风能无法为风力机提供足够的启动转矩。

切入风速到额定风速之间,叶轮的转速随风速变化而变化可以控制发电机转子转速,跟踪风能利用系数Cpm,使风力机运行于最佳叶尖速比,以实现最大风能追踪。

大于额定风速时,通过变桨系统控制桨距角的变化来降低风能利用系数,以保证输出功率恒定。

当风速达到切出风速时,为了防止风机系统可能的损坏,强制风力机停机。

2、风电场电气系统操作的基本原理：

停电时先停负荷侧，后停电源侧。送电操作顺序是，先送电源侧，再送负荷侧。

这是因为：

1)从电源侧向负荷侧送电，如有故障，便于确定故障范围，及时作出判断和处理，以免故

障蔓延扩大;

2)多电源的情况下，先停负荷可以防止变压器反充电，若先停电源侧，遇有故障可能造成

保护装置误动或拒动，延长故障切除时间，并可能扩大故障范围;

3)当负荷侧母线电压互感器带有低频减负荷装置而未装电流闭锁时，一旦先停电源侧开关，

由于大型同步电机的反馈，可能使低频减负荷装置误动。

3、为什么要有五防系统？

五防功能是指：(1)防止误分、合断路器。(2)防止带负荷分、合隔离开关。

(3)防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）。(4)防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔

离开

关）。(5)防止误入带电间隔。

五防系统工作原理是倒闸操作时先在防误主机上模拟预演操作，防误主机根据预先储存的防误闭锁逻辑库及当前设备位置状态，对每一项模拟操作进行闭锁逻辑判断，将正确的模拟操作内容生成实际操作程序传输给电脑钥匙，运行人员按照电脑钥匙显示的操作内容，依次打开相应的编码锁对设备进行操作。全部操作结束后，通过电脑钥匙的回传，从而使设备状态与现场的设备状态保持一致。

五防系统是变电站防止误操作的主要设备，确保变电站安全运行，防止人为误操作的重要设备，任何正常倒闸操作都必须经过五防系统的模拟预演和逻辑判断，所以确保五防系统的完好和完善，能大大防止和减少电网事故的发生。随着电网的发展，用户用电量的日益增大，对用户供电的可靠性要求越来越高，五防系统的作用也变得更为重要。

四、实验方法与步骤:

1、花灯双馈机组监控软件

1)花灯风机监护系统操作

了解风场概况、风机概况，进行风机控制（如启动所有风机、所有风机停机等）。

2)单台机组运行控制及特性分析

花灯风机监护系统操中登录人机界面可进行单台风机概览（观测单台风机的风速、功率、转速等一些风机的关键数据），可查看实时数据（如温度、安全链、发电机等各个部件的实时数据），可查看报警记录，进行取消报警和启停机操作；查看单台风机的运行日志。

3)电气NCS及五防操作站开票及输电线路分析与操作

进入花灯升压站五防开票系统，开启开票功能，左键点击需要开票的设备，满足开票条件即可开票。完成开票后再次点击开票按钮结束开票，传送操作票即可将五防钥匙发送到服务器，同时弹出任务执行窗口。

首先进行开关的拉开操作，完成开票后进入花灯升压站监控（NCS）程序，单击需要操作的开关处，如五防闭锁说明开票阶段出现问题，需重新操作。如五防验证成功，弹出遥控操作面板，进行操作人和监护人验证。登录成功后电机遥控预置再次进行五防验证，成功后即可遥控执行。出现报警窗口，可以看到刚才的操作结果，并可以取消报警。

4)花灯双馈机组3D仿真软件就地操作及风场演示与操作

进行拉开小车的操作。同上先进行开票操作，传送钥匙后进入花灯双馈机组3D仿真软件。

首先需要选择五种必须的安全工具，然后找到对应开关室的对应开关柜，将上方的黑色旋钮由遥控控制转为就地控制。如果开票成功，能够打开开关柜下发的小锁，然后开柜拉开小车，即可在NCS程序上观测到小车拉开成功。

5)风电机组及电气常见故障加载及排除

进行变压器的故障加载，由NCS图可观测到主变两侧的开关自动跳开，此时需先进行拉开负载侧开关的小车，然后拉开电网侧的开关，并进行接地操作。重复上述开票及操作过程，直到将整条主变所在线路完全断开。

2、金紫山直驱机组监控软件

1) 金紫山风机监护系统操作

登录风机监控软件即可观察到所有的金紫山直驱机组的运行状态，在监控菜单下可进行风机监控，可对多台风机进行统一命令的发送。统计管理可查看各种变化记录，如风机历史故障变化记录等。

2)单台机组运行控制及特性分析

图表菜单可查看特定风机的特定时段的功率曲线图、趋势图、关系对比图。控制命令可对单台风机进行操作，可查看其的各控制命令，并使用控制命令进行风机控制操作。

3)电气NCS及五防操作站开票及输电线路分析与操作

在五防开票监控画面单击鼠标右键，进行操作票预演，成功登陆后弹出操作任务窗口，在任务词典中选择自己需要的内容添加到操作任务中。确定后弹出开票窗口，此时在线路图上点击对于的需要操作的设备，即可将设备加入操作列表。可同时按顺序加入开关的拉开、

其小车的拉开及接地开关的闭合。点击完成后，可单击传送钥匙，即可将五防钥匙发送到服务器。

进入金紫山升压站监控程序，在需要操作的开关处单击鼠标右键选择分闸操作，登录后弹出命令窗口，单击遥控选择按钮，进行五防验证，验证成功后进行遥控操作，提示会给出操作结果。如果中间任何步骤出现失败，则需重新进行五防验证。弹出的报警窗口会显示操作内容，并可取消报警。

4)金紫山直驱机组3D仿真软件就地操作及风场演示与操作

进行拉开小车的操作。如上进行开票操作后，传送钥匙后进入金紫山直驱机组3D仿真软件。

首先需要选择五种必须的安全工具，然后找到对应开关室的对应开关柜，将上方的黑色旋钮由遥控控制转为就地控制。如果开票成功，能够打开开关柜下发的小锁，即可在NCS程序上观测到小车拉开成功。操作完成后回到开票系统界面，可观察到操作完成的图标，在界面上单击鼠标右键结束开票预演。

5)风电机组及电气常见故障加载及排除

进行变压器的故障加载，由NCS图可观测到主变两侧的开关自动跳开，此时需先进行拉开负载侧开关的小车，然后拉开电网侧的开关，并进行接地操作。重复上述开票及操作过程，直到将整条主变所在线路完全断开。此时应注意金紫山变压器的相关操作，应在开票后进入3D仿真系统中的升压站中寻找相对于的箱子，打开后先验证命令，然后单击绿色按钮或红色按钮即可进行开关的分或者和。

五、实验结果与数据处理：

无。

六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见。）针对实验中碰到的问题进行分析和讨论，每人至少两个问题；对实验的改进建议。

1、关于变压器故障的处理问题：

当设定变压器故障时，NCS程序会出现报警信号。在断开变压器所在的线路后，故障被排除。拉开负载侧及电网侧的小车，并接地，转入检修状态。我们需要注意有哪些开关可以在NCS图中进行分合，有哪些刀闸需要在升压站中寻找对应编号的开关箱进行分合操作，有哪些接地操作可直接在开关室的对于开关柜的侧面找到还要注意开票顺序。

2、关于对直驱机组进行分闸操作的问题：

在实验操作直驱机组时，分闸开关操作之后，NCS程序显示成功断开，但却不能拉开小车，然而成功拉开小车后，NCS程序却显示小车故障。经过和同组同学的讨论后发现：由于双馈机组和直驱机组的不同，在NCS程序操作断开之后不需要在柜门操作。

七、实验打印输出结果:

无。