风力发电机组的保护系统
永磁同步风力发电系统的组成、工作原理及控制机理
永磁同步风⼒发电系统的组成、⼯作原理及控制机理永磁同步风⼒发电系统的系统基本组成、⼯作原理、控制模式论述1.系统的基本组成：直驱式同步风⼒发电系统主要采⽤如下结构组成：风⼒机（这⾥概括为：叶⽚、轮毂、导航罩）、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。
其中全功率变流器⼜可分为发电机侧整流器、直流环节和电⽹侧逆变器。
就空间位置⽽⾔，变流器和风机总控系统⼀般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。
2.⼯作原理：系统中能量传递和转换路径为：风⼒机把捕获的流动空⽓的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风⼒机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化⽽变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电⽹同步的可控电能并馈⼊电⽹，从⽽最终实现直驱系统的发电并⽹控制。
3.控制模式：风⼒发电机组的控制系统是综合性控制系统。
它不仅要监视电⽹、风况和机组运⾏参数，对机组运⾏进⾏控制。
⽽且还要根据风速与风向的变化，对机组进⾏优化控制，以提⾼机组的运⾏效率和发电量。
风⼒发电控制系统的基本⽬标分为三个层次：分别为保证风⼒发电机组安全可靠运⾏，获取最⼤能量，提供良好的电⼒质量。
控制系统主要包括各种传感器、变距系统、运⾏主控制器、功率输出单元、⽆功补偿单元、并⽹控制单元、安全保护单元、通讯接⼝电路、监控单元。
具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、⾃动最⼤功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、⾃动解缆、并⽹和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。
⼀、系统运⾏时控制：1、偏航系统控制：偏航系统的控制包括三个⽅⾯：⾃动对风、⾃动解缆和风轮保护。
1)⾃动对风正常运⾏时偏航控制系统⾃动对风，即当机舱偏离风向⼀定⾓度时，控制系统发出向左或向右调向的指令，机舱开始对风，当达到允许的误差范围内时，⾃动对风停⽌。
2)⾃动解缆当机舱向同⼀⽅向累计偏转2~3圈后，若此时风速⼩于风电机组启动风速且⽆功率输出，则停机，控制系统使机舱反⽅向旋转2~3圈解绕；若此时机组有功率输出，则暂不⾃动解绕；若机舱继续向同⼀⽅向偏转累计达3圈时，则控制停机，解绕；若因故障⾃动解绕未成功，在扭缆达4圈时，扭缆机械开关将动作，此时报告扭缆故障，⾃动停机，等待⼈⼯解缆操作。
MY1.5MWSe风力发电机组主控系统介绍
二、系统电气构成
MY1.5MW电控系统主要包括变桨、变频、
主控三大系统。
电控系统
变桨系统
变频系统
主控系统
系统电气构
成原理图
2、系统通
讯构成
机舱柜通过光缆和塔基柜的主控制器相连接。
整个控制系统以总线方式连接，控制端子符
合EtherCAT总线标准。
通过CANbus接口，实现振动监控和变频器的
制系统
控制柜倍福模块主要分为CPU、输
入、输出、电源、通讯模块等
CPU模块，即CX1020。输出模块
是DO模块。它包括KL2404，KL2424，
KL2904。
电源模块：它包括EL9100(+24v)，
EL9400(+24V)， KL9550(+24V)
KL9540(+24V)， EL9187(0V)。
施。采用反逻辑设计，将导致风力发电机组处于危
险状态的故障接点串联成一个回路，一旦其中一个
接点动作，将导致安全链断开，触发紧急停机。紧
急停机后，只能手动复位后才能重新起动。
安全链节点：
风力发电机组安全链中包含的节点有：
塔基急按钮信号
机舱急停按钮信号
PCH振动大急停信号
扭缆开关保护信号
超速监视器超速信号
控制原理图设计的。
TwinCAT（The Windows Control and
Automation Technology，基于Windows的
控制和自动化技术）自动化软件是控制系统
的核心部分。TwinCAT 软件系统可将任何
一个基于PC 的系统转换为一个带多PLC、
NC、CNC 和机器人实时操作系统的实时控
运行与维护4 第四章偏航系统
风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统主要功能：一是使风轮跟踪变化稳 定的风向；二是保护风力发电机组安全运行；三是当机组由于偏 航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
偏航系统主要由偏航测量、机械传动部分、扭缆保
护装置组成。驱
偏航电机
机械 传动
偏航驱动
减速齿轮箱 偏心盘 偏航小齿轮
偏航过程分自动偏航、90°侧风偏航和手动偏航三个 过程。其中手动偏航优先级最高。
自动偏航 90°侧风偏航
90°侧风偏航过程在风机系统出现意外故障时执行。 采样半分钟风向，执行侧风偏航过程。
偏航的运行
偏航过程分自动偏航、90°侧风偏航和手动偏航三个
过程。其中手动偏航优先级最高。
自动偏航 90°侧风偏航 手动偏航 在机舱顶部有手动左/右偏航开关，在塔架底部计算
磨损
连接
检查内圈和外圈 安装螺栓的预紧 力矩、系统的螺 栓力矩。
偏航制动盘
清洁
第四章 偏航系统 偏航系统的组成
偏航 机械 扭缆 测量 传动 保护
工作原理 系统维护
风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统主要功能：一是使风轮跟踪变化稳 定的风向；二是保护风力发电机组安全运行；三是当机组由于偏 航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统主要功能：一是使风轮跟踪变化稳 定的风向；二是保护风力发电机组安全运行；三是当机组由于偏 航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
风能 +
-
控制器
放大器 偏航机构 风力发电机
偏航计数 检测元件
风轮轴方向
偏航的运行
风力发电机组消防系统技术规程
风力发电机组消防系统技术规程一、引言风力发电机组消防系统是指用于保护风力发电机组和相关设施免受火灾等安全威胁的技术规程。
本文将对风力发电机组消防系统的技术规程进行全面、详细、完整和深入的探讨。
二、消防系统设计要求2.1 风力发电机组消防系统的基本原则在设计风力发电机组消防系统时，应遵循以下基本原则： - 确保系统可靠性和稳定性 - 提供及时、有效的火灾预警和报警功能 - 防止火灾蔓延和控制火势发展 - 提供适当的灭火剂和灭火设备 - 设计合理的疏散通道和逃生设施2.2 消防系统的布置和组成风力发电机组消防系统主要包括以下组成部分： - 火灾自动报警系统 - 紧急广播和疏散警报系统 - 灭火系统（包括自动喷水灭火系统和手动灭火设备） - 火灾控制系统 - 火灾电源控制系统三、风力发电机组消防系统技术要求3.1 火灾自动报警系统的技术要求火灾自动报警系统应满足以下技术要求： 1. 可靠性要求：系统应具有高可靠性，能够及时、准确地发现火灾。
2. 火灾探测器要求：应选择适用于风力发电机组环境的火灾探测器，如烟雾探测器和温度探测器。
3. 报警信号传输要求：报警信号应能够迅速传输到相关人员和消防控制中心。
4. 报警显示和声光警报要求：系统应具有清晰、明确的火警显示和声光警报功能。
3.2 紧急广播和疏散警报系统的技术要求紧急广播和疏散警报系统应满足以下技术要求： 1. 覆盖范围和音质要求：系统应能够覆盖整个风力发电机组区域，并提供清晰的音质，确保紧急广播和疏散警报的有效传达。
2. 报警信号优先级要求：紧急广播和疏散警报信号应具有最高优先级，确保在火灾发生时能够及时通知人员疏散。
3.3 灭火系统的技术要求风力发电机组应配备自动喷水灭火系统和手动灭火设备，满足以下技术要求： 1. 自动喷水灭火系统要求：系统应具有快速响应、自动启动、均匀覆盖的特点，并能与火灾报警系统联动。
2. 手动灭火设备要求：应设置在易燃易爆区域和疏散通道附近，包括灭火器和消防栓等。
消防安全保护系统在风力发电机组中的应用
护、 过压保 护系 统 ； 雷击 也 是 发 电机 和其 他 电器 装
置的起火原 因之一 ， 力发 电机组 的建设 通常也 采 风
障 、 击 以及 转 动部 件润 滑故 障＿ 。 雷 １ ］
１ 电 气 设 备 运 行 故 障 在 风 机 的 安 装 过 程 ）
用 了有关保 护措 施 。但是 这些 措施 不 足 于彻 底 防
虽 然 风 力 发 电机 组 的 设 计 考 虑 到 了 发 电 机 可
成 的后 果 和损 失将 是毁 灭性 的 。但是 我 国 目前 风 力 发 电机 组 防治 火 灾 的措 施 非 常落 后 ， 多风 电 许 场 的风力 发 电机 组 仅 在 机 舱 内 放 置 手 提 式 灭 火
器 ， 于扑 灭 突 发 的火 灾 起 不 了多 大 作 用 。 因此 对
研 究 开发新 型 的更 为完 备 的风力 发 电机 消防 安全 保 护 系统 势在 必行 。本 文将 分析 风 电机组 发 生火 灾 的原 因 ， 总结 国 内外 风 电 机 组 消 防工 作 的技 术 进步 ， 并对 风力 发 电机 消 防 安 全保 护 系统 的设 计 方 案进 行探 讨 。
是 火 灾 大 部 分 发 生 在 ５ 以 上 的 机 舱 内 雷击 ， 如果 避雷 设施 老化 损
坏维 护不 当 ， 易 引发 火灾 。 极
３ ）转动 部 件 润 滑 故 障 风力 发 电机 许 多 设 备 的部件 在运 行 时 处 于 高速 转 动 状 态 ， 旦 某 些 一 部件 发生 过 载或 电机 润滑故 障 就会 因为强 烈摩 擦 发热 ， 致与 这些 设 备 表 面 相 接 触 的易 燃 材 料 起 导 火 。风力 发 电机 在 紧 急 制 动 时产 生 飞 溅 的火 花 ， 也可 能点 燃机 舱 内易燃 物 。 另外 ， 力发 电机舱 内的可燃 易燃 材 料 ， 如 风 例 被油 污沉 淀 污染 的隔音 泡沫 、 轮箱 用油 、 齿 变压 器 油 和 润 滑 用 油 等 ， 果 放 置 不 当 也 会 成 为 火 灾 如 隐患 。
风力发电系统短路故障特征分析及对保护措施
风力发电系统短路故障特征分析及对保护措施社会与经济的快速发展离不开资源的提供，而资源并不是取之不尽用之不竭的，因此对可再生能源的开发和利用问题逐渐成为了社会重点关注和研究的核心。
风能是大自然赐予的可再生性资源，因为其的清洁和环保，因此被广泛的应用于世界各个领域。
其中风力发电技术更是得到了非常多的应用。
而在风力发电中有两个比较重要的系统，就是双馈异步风力发电系统和直驱同步风力发电系统。
本文就将通过对这两种发电系统的介绍，来进行对风力发电系统短路故障特征的分析，从而提出保护措施。
标签：风力发电；系统故障；短路；故障分析；保护措施引言：目前，世界上对于能源与环境问题的关注程度越来越高，正是在这种背景下，越来越多的对环境没有影响，对资源不够成浪费并且提供能源的方式被广泛的认同、接受、以及推行。
这其中就包括风能和水能，这两种能量的提供方式由于环保及提供能源较大、较快，因此备受青睐。
风能发电随着科学技术的进步也在逐渐的完善和发展，使风电场的装机容量越来越大，这有好的影响也存在不利问题，如果风电场中出现故障，就会对继电保护造成严重影响。
因此对于该问题的研究在安全性上至关重要。
一、风电系统结构及模型建立在风力发电中，能根据风能从而实现动能转化的设备很多，直驱式永磁同步风力发电机组就是其中的一种，这种发电系统具有很多方面的优势，其同步转速较低，结构简洁，没有齿轮箱，并且在能量转化方面，有着很特殊的优势，并且能够最大程度上的适应电网波动，同时在功率控制上也极为灵活，這在很大程度上提高的运行的效率和可靠性，因此已经成为目前主流的风力发电技术。
并且随着科学技术的不断提高，对直驱式永磁同步风电机组的研究也是逐渐深入。
目前，主要的研究方向为换流器的控制特性对发生故障时的故障特征的影响。
双馈异步风力发电系统是随着电力电技术和计算机控制技术的快速发展，交流励磁双馈发电机变速恒频发电系统越来越多的得到了应用，并且由理论到实践取得了一定的成果，提高了电力系统的稳定性和可靠性。
浅析风电场的系统接入与继电保护配置
浅析风电场的系统接入与继电保护配置1、一次系统接入情况：江苏龙源风力发电有限公司如东环港外滩风电场全部工程完工后，将有40台1.5MW的风力发电机组并网发电，合计装机容量达60MW。
该风力发电机的额定电压为690V，每台发电机配有一台35/0.69kV箱变（2.0MV A），6～9组发电机组接于一条35kV汇流线路，合计5条35kV线路均接于110kV龙环变电所35kV母线，经龙环变＃1主变（50MV A）～110kV洋环731线上220kV洋口变电所110kV母线，并入电网（见下图）。
2、继电保护及安全自动装置配置情况：（1）110kV洋环731线两侧均配备了PSL-621D微机型线路保护装置。
该保护装置有光纤分相电流差动保护、三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、四段式方向零序电流保护及自动重合闸等。
（2）110kV龙环变电所＃1主变配备有DSA2323差动保护、DSA2326高压侧后备保护（复压过流保护、零序过流保护、间隙过压及间隙过流保护等）、DSA2324低压侧后备保护（复压过流保护）。
（3）110kV龙环变电所配备有SSD-540C电网解列保护装置。
该装置具有高频解列、低频解列、高压解列、低压解列及失步解列功能，动作后跳龙环变环洋731开关。
（4）110kV龙环变电所还配备了i1000型故障录波器装置。
（5）龙环变电所35kV龙环1线～龙环5线均配备了RCS-9625C微机型线路保护装置（其保护定值由龙源公司自行整定）。
3、关于继电保护及安全自动装置配置及整定方面的几点说明：（1）风力发电机短路电流的计算：该风电场40台GE-1500sel风力发电机组为双馈异步发电机。
所谓双馈，系指该风力发电机在正常发电时，其定子绕组和转子绕组均向电网输出功率，其中大部分出力由定子绕组馈出，小部分出力则由转子绕组馈出。
当风速变化导致风机定子绕组中感应电动势的频率偏离电网同步频率（50Hz）时，风机测速装置会立即将相关变化值反馈给风机自动控制系统，该控制系统将控制调节转子旋转磁场的转速至同步转速，定子绕组中的感应电动势的频率也恢复到同步频率（50Hz）。
第四、五章 风力发电机原理与控制 风力发电原理课件
3.机组控制系统
主要控制系统
1）变桨距控制系统 2）发电机控制系统 3）偏航控制系统 4）安全保护系统
风轮
风
增速器
变桨距 风速测量
发电机 转速检测
并网开关
电网 变压器
并网
熔断器
控制系统
发电功率 其它控制
16
3.机组控制系统
控制系统功能要求：
1）根据风速信号自动进入启动状态或从电网自动切除； 2）根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； 3）根据风向信号自动对风； 4）根据电网和输出功率要求自动进行功率因数调整； 5）当发电机脱网时，能确保机组安全停机； 6）运行过程对电网、风况和机组的运行状况进行实时监测 和记录，处理； 7）对在风电场中运行的风力发电机组具有远程通信的功能； 8）具有良好的抗干扰和防雷保护措施。
(塔底急停)
(机舱急停)
Profibus ok
110S1 (振动)
110S2 (扭缆)
110K3 （叶轮超度）
110K4 (发电机超速)
110K5 （变桨安全链）
110K6 （看门狗动作）
110K7
110K8
110K9
(变桨安全链)
110KA (偏航系统安全链)
110KB (变流系统安全连)
安全链系统
直驱型变速恒频风力发电机组的结构示意图
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2.双馈发电机
双馈异步发电机又称交流励磁发电机，具有定、转子两套绕组。定子结构与异 步电机定子结构相同，具有分布的交流绕组。转子结构带有集电环和电刷。与 绕线式异步电机和同步电机不同的是，转子三相绕组加入的是交流励磁，既可 以输入电能，也可以输出电能。转子一般由接到电网上的变流器提供交流励磁 电流，其励磁电压的幅值、频率、相位、相序均可以根据运行需要进行调节。 转子也可向电网馈送电能，即电机从两端（定子和转子）进行能量馈送，“双 馈”由此得名。
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风力发电机组的保护系统
随着现代工业技术的持续发展，人们对能源的需求也愈加强烈。
然而，传统能源的使用已经成为了人类面临的重要环境问题之一，环保、节能成为了当下的热门话题。
而风力发电则成为了一种越
来越受欢迎的新型清洁能源，在全球范围内得到了广泛的应用。
但是，相较于传统能源的发电设备，风力发电机组由于其复杂的
运转原理，存在着更高的损坏风险。
因此，在风力发电机组的使
用过程中，保护系统则扮演了一个至关重要的角色。
一、风力发电机组的保护系统概述
保护系统是指在发电机组运行中一旦出现故障或异常工况，系
统通过快速、准确的监测和分析，采用针对性的措施进行保护和
控制，从而防止风电机组硬件或软件受到损坏。
保护系统包含了机械保护、电气保护和计算机保护等多个方面。
其中机械保护主要是对机械构件进行保护，如监测机械部件的转速、振动等，防止部件损坏；电气保护则主要是保护发电机和变
频器等电气部件，如监测电流、电压、功率等，以防止电气部件
过载、短路等故障；计算机保护则是通过机器学习等技术对风电
机组进行整体监测和预测，实现智能控制。
二、风力发电机组保护系统的技术实现
1. 机械保护技术
机械保护技术主要是通过振动传感器进行机械振动监测。
当机械部件出现故障时，通常会产生明显的振动信号，振动传感器可将此信号传输至采样器，对信号进行分析并考虑是否应采取紧急措施。
2. 电气保护技术
电气保护技术主要是通过电流、电压、功率等参数监测，进行在线监控和分析，当参数超出预设范围时，保护系统自动进行切断，保障风电机组的安全运行。
3. 计算机保护技术
计算机保护技术主要是通过机器学习等技术对风力发电机组进行预测与管理。
具有高智能性、高精度性，运用算法能力判断故
障类型及处理办法等，实现故障预报、准确快速处置，提高风力发电机组的稳定性和可靠性。
三、风力发电机组保护系统的应用实例
保护系统在风力发电机组中的应用已经十分广泛，主要应用于叶片风速、转速、温度、电流、电压等数据监测。
比如，西门子公司就提供了朝向未来的风力发电机组解决方案：提供了独特的远端监视和诊断系统，以确保最大可靠性和性能。
四、结语
风力发电具有环保、经济、效益等优点，成为了未来能源的重要方向之一。
然而，风力发电机组的运转原理复杂，并存在较高的损坏风险。
保护系统则成为了保障风力发电机组安全稳定运行的关键部分。
通过机械、电气和计算机保护技术，保护系统可全面监测风力发电机组的运行状态，及时发现并迅速处理故障，从而提高设备的安全稳定性和运行效率，为新能源发电事业做出积极贡献。