风力发电机组由多个部分组成，，，，，，，而控制系统贯串到其中各个环节，，，，，，，相当于风电系统的焦点。。。。？？？？？？？刂频挠帕又苯庸叵档椒缌Ψ⒌缁氖虑樽刺⒎⒌缌康募付嘁约白氨傅那寰病！。。。因此，，，，，，，发电效率和发电质量都和风电控制系统亲近相关。。。。。

       其中，，，，，，，主控系统就是风电机组的大脑，，，，，，，认真吸收风速、风向等外部情形数据以及内部状态监测信息，，，，，，，通过预设的控制算法盘算出最优化的操作指令，，，，，，，以实现最大能量捕获和；；；；；；ぷ氨盖寰病！。。。


一、界说
       风电控制系统是风机的主要组成部分，，，，，，，它肩负着风机监控、自动调理、实现最大风能捕获以及包管优异的电网兼容性等主要使命，，，，，，，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器）几部分组成。。。。。

主控系统：主控系统是整个风力发电机组的焦点部件，，，，，，，它主要完成机舱数据收罗、判断和处置惩罚，，，，，，，检测每个部分传感器是否有故障，，，，，，，通过种种传感器对电网、风况及风机运行参数举行监控，，，，，，，并与变频系统、变桨系统坚持数据通讯，，，，，，，凭证各方面的数据做出综合剖析，，，，，，，发出控制指令，，，，，，，实现系统的启动与；；；；；；刂啤⒉⑼胪淹刂啤⒖坝胧战翱刂啤⑵接虢饫驴刂啤⒃诵惺莸氖章抻胪臣啤⒃冻淌荽洹⒎缁冻炭刂频取！。。。

 

监控系统（SCADA）：监控系统实现对全风场风机状态的监视与启、停操作，，，，，，，它包括大型监控软件及完善的通讯网络。。。。。

变桨控制系统：与主控系统配合，，，，，，，通过对叶片节距角的控制，，，，，，，实现最大风能捕获以及恒速运行，，，，，，，提高了风力发电机组的运行无邪性。。。。。变桨控制系统的叶片驱动有液压和电气两种方法，，，，，，，电气驱动方法中又有接纳交流电机和直流电机两种差别计划。。。。。

变频系统（变频）器：与主控制系统接口，，，，，，，和发电机、电网毗连，，，，，，，直接肩负着包管供电品质、提高功率因素，，，，，，，知足电网兼容性标准等主要作用。。。。。

二、主控系统的组成

       风力发电机组的主控系统通常分为硬件部分(电气相关)和软件部分(软件和算法相关)。。。。。

       电气部分(即硬件组成部分)是主控系统的实物载体，，，，，，，与风机中的种种外围装备如发电机、齿轮箱、液压站、变桨系统、变流器等之间形成电气毗连，，，，，，，网络反响信号，，，，，，，并凭证响应的行动逻辑，，，，，，，确保主控辖档图好地控制种种外围装备，，，，，，，使各装备能够相互谐调配合运行。。。。。

软件部分(软件和算法相关)：主控系统中发电流程为主程序，，，，，，，装备及情形变量监控、故障处置惩罚、传感器通讯数据读取及数据存储为辅助程序。。。。。算法包括基本控制战略与优化控制战略的研发，，，，，，，程序的仿真调试、现场实验与应用、数据剖析评估，，，，，，，从而再次刷新控制战略。。。。。通过控制算法包管风力发电机组的发电量最大化的同时有用的抑制风机的振动、减小载荷、使风力发电机组平稳、有用的运行。。。。。

硬件部分：

控制器：认真数据处置惩罚和逻辑运算的焦点部件，，，，，，，通常接纳高性能的工业控制盘算机或可编程逻辑控制器（PLC）。。。。。

风速检测和丈量装备：实时监测风速、风向和气象条件，，，，，，，为控制算法提供输入数据，，，，，，，调解风力涡轮机的事情参数。。。。。

传感器和监测系统：监测风力涡轮机的温度、振动、电压等运行状态，，，，，，，实时检测潜在问题，，，，，，，支持故障诊断和维护。。。。。

执行机构：包括变桨系统、偏航系统、刹车系统等，，，，，，，凭证控制器的指令举行响应的行动。。。。。

通讯接口：实现主控系统与远程监控中心、其他风电机组或电网调理系统的数据交流。。。。。

软件部分：
 

操作系统：提供基本的使命调理、文件治理、装备驱动等功效，，，，，，，确？？？？？？？刂迫砑的稳固运行。。。。。凭证传感器数据，，，，，，，通过重大的算法盘算出最优的控制战略，，，，，，，以实现最大功率跟踪、载荷优化等目的。。。。。

故障诊断与；；；；；；こ绦颍杭嗖饣樵诵凶刺，，，，，，，一旦发明异常，，，，，，，连忙启动；；；；；；げ椒ゲ⒎⒊鼍ā！。。。

通讯协议：界说主控系统与其他装备之间的通讯规范，，，，，，，确保数据的准确传输。。。。。

控制算法：包管风力发电机组的发电量最大化的同时有用的抑制风机的振动、减小载荷、使风力发电机组平稳、有用的运行。。。。。事情使命包括基本控制战略与优化控制战略的研发，，，，，，，程序的仿真调试、现场实验与应用、数据剖析评估，，，，，，，从而再次刷新控制战略。。。。。

三、主控系统的分类和功效

风电主控系统凭证差别的分类标准，，，，，，，可以分为多种类型：
 

凭证控制战略，，，，，，，可以分为最大功率跟踪控制、变桨控制、偏航控制等；；；；；；

凭证应用场景，，，，，，，可以分为陆优势电主控系统、海优势电主控系统等；；；；；；

凭证系统结构，，，，，，，可以分为集中式控制系统、漫衍式控制系统等。。。。。

风电机组主控系统的功效：
 

状态监测：实时监测风电机组的各项参数，，，，，，，如风速、发电功率、转速、温度等，，，，，，，确保装备在正惯例模内运行。。。。。

自动控制：凭证风速和其他情形条件，，，，，，，自动调解风电机组的叶片角度(变桨控制)和发电机的输出，，，，，，，以最大化能量捕获和发电效率。。。。。

故障诊断：通过数据剖析和监测，，，，，，，实时发明装备故障或异常，，，，，，，并接纳响应步伐，，，，，，，如报警或；；；；；；；；；；；；ぁ！。。。

数据纪录与剖析：纪录运行数据，，，，，，，举行历史数据剖析，，，，，，，以评估机组性能和优化维护战略。。。。。

通讯接口：与其他系统(如SCADA系统)举行数据交流，，，，，，，实现远程监控和控制。。。。。

清静；；；；；；ぃ喝繁７绲缁樵诩颂炱蚱渌Ｏ涨樾蜗碌那寰苍诵，，，，，，，如过载；；；；；；ぁ⒐卤；；；；；；さ取！。。。

四、主控系统的事情状态

1.待机状态

       当风速低于切入风速时，，，，，，，机组无法发电，，，，，，，主控系统将机组置于待机状态。。。。。在此状态，，，，，，，风电机组处于监测和准备状态。。。。。风速、风向传感器一连监测情形中的风速、风向转变。。。。。

       当风速抵达预设的最小启动风速（通常在3米/秒左右）时，，，，，，，主控系统确认知足启动条件后进入启动状态。。。。。

2.启动

       主控系统凭证机组对风情形，，，，，，，发送指令给偏航系统，，，，，，，包管风电机组对风准确。。。。。主控系统发送指令给变桨系统最先调解桨叶角度，，，，，，，按牢靠变桨速率开桨到初始角度（通常是20到40度左右）。。。。。

       开桨后风电机组转速会逐渐加速，，，，，，，主控系统实时监测发电机转速，，，，，，，当发电机转速凌驾设定值（好比300rpm）后，，，，，，，进入加速状态。。。。。

3.加速

       进入加速阶段后，，，，，，，变桨系统不再凭证牢靠速率开桨，，，，，，，主控系统凭证给定转速接纳PID控制战略自动调理桨叶角度，，，，，，，其中给定转速将从目今转速逐渐增添到风电机组的并网转速。。。。。

       在加速历程中，，，，，，，主控系统通过调理叶片角度和其他参数来坚持转速稳固上升，，，，，，，确；；；；；；底俨考平稳。。。。。

       当发电机转速抵达并网转速后，，，，，，，进入并网状态。。。。。

4.并网

       当风电机组的转速稳固在并网转速周围后，，，，，，，主控系统发送并网指令给变流器。。。。。变流器执行并网操作后，，，，，，，进入发电状态。。。。。

5.发电

       并网乐成后，，，，，，，风电机组进入发电运行状态，，，，，，，此时叶片捕获风能，，，，，，，并将其转化为电能运送至电网。。。。。

       在发电阶段，，，，，，，给定转速逐渐增添到机组额定转速。。。。。主控系统凭证实时风速和电网需求动态调解风电机组的功率输出，，，，，，，包管清静高效运行。。。。。

6.；；；；；；刺

       当风速凌驾设定的最大允许值、电网调理中心发出；；；；；；噶，，，，，，，控制系统将执行；；；；；；绦颉！。。。主控系统发送指令给变桨系统执行收桨行动。。。。。

       正常；；；；；；钡弊傧陆档酵淹俸，，，，，，，断开与电网的毗连，，，，，，，完成解列操作。。。。。风电机组完全阻止运转，，，，，，，进入待机模式期待下一次启动指令。。。。。

7.故障处置惩罚

       检测到必需；；；；；；墓收虾，，，，，，，主控系统凭证故障情形执行正常；；；；；；蚪羝韧；；；；；；铰浴！。。。

       风电机组在启动、加速、并网历程中，，，，，，，检测到必需；；；；；；墓收虾，，，，，，，会直接进入；；；；；；锥巍！。。。

五、风电主控系统受控装备漫衍

       风力发电机的控制系统主要集中在塔底和机舱两个地方。。。。。为了利便后期的维护，，，，，，，主控系统电气部分主要在塔底，，，，，，，远程IO从站有一个需要装置在机舱，，，，，，，塔筒一样平常有80m左右的高度，，，，，，，为了控制系统的实时性和稳固性和抗滋扰性，，，，，，，塔底与机舱之间一样平常接纳光纤通讯。。。。。

机舱柜受控装备：偏航系统、发电机、齿轮箱、测速系统、气象站、液压站、制动系统、变桨系统、振动剖析仪、UPS电源、其他监控数据等。。。。。

偏航系统：偏航系统包括偏航电机、偏航位置传感器、扭缆开关等，，，，，，，偏航系统是相对重大的部分，，，，，，，要凭证风速和风向的情形，，，，，，，决议往哪个偏向偏航、偏几多度，，，，，，，要控制偏航电机抱闸的开启关闭、偏航电机的启停、偏航液压刹车的开启与关闭，，，，，，，要协调好三者的启停顺序和延时。。。。。要凭证风速功率情形适时实验自动解缆程序。。。。。

发电机：发电机控制部分包括发电机的散热电扇和加热器，，，，，，，凭证发电机线圈温度和轴承温度启动加热和散热程序。。。。。

齿轮箱：对齿轮油温、轴承温度及压力举行实时监测，，，，，，，并凭证温度条件自动启动油循环系统、散热电扇或加热器，，，，，，，确保齿轮箱处于优异润滑状态，，，，，，，镌汰机械磨损。。。。。

测速系统：划分对低速轴和高速轴速率举行准确丈量，，，，，，，接纳靠近开关、编码器等装备获取准确的速率信号，，，，，，，为整个系统的控制决议提供依据。。。。。

气象站：气象站包括风速、风向、户外温度的监测，，，，，，，有的控制系统加入了大气压力和空气密度的监测，，，，，，，气象站通常接纳机械式风速风向仪或超声波风速风向仪，，，，，，，现在有个体机组接纳激光测风仪来提高测风的准确性。。。。。

液压站：为偏航系统和制动系统提供所需的压力，，，，，，，通过压力传感器或压力开关智能控制液压泵的事情状态，，，，，，，确保系统压力始终坚持在预设规模内。。。。。

制动系统：液压制动系统是装置在齿轮箱高速轴的制动盘和刹车钳，，，，，，，刹车钳凭证控制系统的指令来行动，，，，，，，刹车钳的刹车和释放信号、刹车片的磨损信号接入机舱IO系统。。。。。

变桨系统：接纳通讯方法与主控制器交互数据，，，，，，，一样平常接纳Can Open、RS485或Profibus通讯协议。。。。。这里这是形貌一下主控与变桨需要交互数据，，，，，，，差池变桨系统睁开形貌。。。。。

振动剖析仪：通常接纳通讯方法与主控制器交互数据，，，，，，，一样平常接纳Modbus TCP 、RS485、Canopen等通讯协议，，，，，，，振动剖析仪监测塔筒的振动情形和主机架的振动情形，，，，，，，有的控制系统接纳4~20mA等模拟量信号传输数据，，，，，，，有的控制系统还将振动剖析仪的故障干接点串入风电机组清静链。。。。。

UPS电源：机舱柜应设置UPS电源或从塔底接入UPS电源，，，，，，，在电网故障时，，，，，，，包管风电机组清静；；；；；；！。。。

其他监控数据：主轴承温度、机舱温度及散热控制、控制柜温度及加热散热控制等监控点都会接入机舱远程IO？？？？？？？椤！。。。

塔底柜：塔底柜受控装备：变流器、电能表、UPS电源、塔底控制柜装置触摸屏等。。。。。

变流器：接纳通讯方法与主控制器交互数据，，，，，，，一样平常接纳Can Open或Profibus通讯协议。。。。。

电能表：接纳通讯方法与主控制器交互数据，，，，，，，一样平常接纳Modbus TCP 、RS485、Profibus等通讯协议，，，，，，，电能表的电流互感器应该装置在风电机组与箱式变压器的总出口处，，，，，，，这样可以测得风机机组的净发电功率。。。。。

UPS电源：塔底柜应设置UPS电源，，，，，，，在电网故障时，，，，，，，包管风电机组清静；；；；；；，，，，，，，包管主控制器可以纪录相关的历史数据。。。。。UPS电源应该通过通讯方法与主控制器交互，，，，，，，上报剩余电量，，，，，，，或者将UPS电源电量低的信号通过硬接线方法上传控制系统。。。。。

塔底控制柜装置触摸屏：用于人工交互，，，，，，，控制柜门设置手动；；；；；；⑶寰擦醋柚埂⒓蓖？？？？？？？氐劝磁，，，，，，，塔底IO从站检测情形温度、柜内温度、柜内电气元件信号等，，，，，，，部分控制系统将箱式变压器的信号也接入塔底IO从站。。。。。

六、风电主控系统检查与维护

1、检查塔架接地电阻

       一样平常风力发电机组的整机接地电阻必需≤4欧姆，，，，，，，须要时还需复检。。。。。接地电阻影响到整机的清静，，，，，，，如接地电阻过大，，，，，，，会导致整机防雷能力降低，，，，，，，可能会导致雷击过压器件损坏。。。。。接地不良还会导致电磁滋扰，，，，，，，影响机组运行。。。。。

2、检查塔架照明装备

       应检查塔架灯开关是否可以正常使用，，，，，，，灯是否可以点亮，，，，，，，如照明灯损坏，，，，，，，需要实时替换。。。。。检查塔架灯座牢靠与塔架灯电缆的牢靠是否牢靠，，，，，，，电线有无破损。。。。。若是使用应急灯，，，，，，，还需要按期测试其应急功效是否正常。。。。。

3、检查塔架内敷设的电缆

       需要在按期和一样平常维护中对塔架内的电缆举行检查，，，，，，，包括自动力电缆、控制信号电缆等。。。。。主要检查电缆绝缘层有无磨损、电缆绝缘层有无烧灼、鼓包、龟裂，，，，，，，以及电缆有无下滑扭曲的征象。。。。。

4、检查塔架电缆夹板

       塔架内自动力电缆经发电机出线后沿塔架壁至主控和变流柜内。。。。。在塔架壁上，，，，，，，每隔几米距离便有电缆夹板牢靠电缆，，，，，，，能起到牢靠电缆的作用。。。。。主要检查内容包括：电缆夹板有无老化，，，，，，，牢靠螺栓是否紧固；；；；；；电缆牢靠在电缆卡槽内，，，，，，，无电缆从夹板中滑脱、被挤压。。。。。

5、检查机组软件版本号

       翻开人机交互界面，，，，，，，在控制面板上审查主控系统使用的软件和程序版本号，，，，，，，与厂家要求软件和程序版本号举行比对，，，，，，，以确定该机组主控制器软件和程序是否为最新版本。。。。。

6、测试主控柜急停按钮功效

       通过监控面板审查主控柜急停按钮报警指示。。。。。当按下急停按钮后，，，，，，，面板提醒急停故障，，，，，，，当旋开急停按钮后，，，，，，，按下复位按钮键，，，，，，，可以扫除急停故障，，，，，，，批注主控柜急停按钮的功效正常。。。。。

7、主控柜加热器和散热器维护检查

       温度控制器能够正？？？？？？？刂萍尤绕鞯钠舳胱柚埂！。。。调解温度控制器，，，，，，，审查加热和散热器电扇开关是否翻开，，，，，，，如电扇可以正常运行，，，，，，，批注主控柜内加热和散热器功效正常。。。。。需要每半年整理散热器透风滤网上沉积的灰尘，，，，，，，以包管柜体透风散热优异。。。。。

8、主柜UPS蓄电池维护

       蓄电池的寿命一样平常在3年以上，，，，，，，由于现场情形卑劣，，，，，，，受温度、湿度等外界情形影响，，，，，，，会缩短蓄电池的使用寿命。。。。。若是维护事情做到位，，，，，，，就可延伸蓄电池寿命。。。。。

主控柜的电气检查和维护还包括以下七项：
 

（1）主控柜内线缆及接线端子维护检查。。。。。

（2）检查柜门和柜门锁是否正常，，，，，，，柜体照明灯是否正常。。。。。

（3）检查面板显示是否正常，，，，，，，审查数据有无异常

（4）检查柜体内是否有杂物，，，，，，，并清洁柜体。。。。。

（5）检查各散热器过滤棉有无污损或破损，，，，，，，并实时整理或替换。。。。。

（6）检查所有继电器、接触器、断路器、端子排接线是否松动。。。。。

（7）检查柜内主要零部件接地及柜体接地与接地极的毗连是否牢靠、可靠。。。。。

七、主控系统在风电运维中的主要性

       风电机组；；；；；；治街郑赫Ｍ；；；；；；捅；；；；；；ね；；；；；；！。。。除小风；；；；；；腿宋侄；；；；；；，，，，，，，大都属于；；；；；；ね；；；；；；！。。。；；；；；；ね；；；；；；煞治街，，，，，，，一种是无需人为干预，，，，，，，在适当条件下，，，，，，，由主控发出复位下令，，，，，，，能自动复位并网的；；；；；；ね；；；；；；！。。。如：塔筒共振、一级振动、高风切除和电网故障等；；；；；；另一种是需人为干预（故障处置惩罚、维修或部件替换等）的；；；；；；ね；；；；；；！。。。如：“变桨驱动器故障”、“充电器故障”以及“齿轮油冷却电扇故障”等等。。。。。；；；；；；，，，，，，，实时、迅速地举行机组维修和复位启机，，，，，，，有利于提高机组使用率和发电量。。。。。

1、主控系统报故障准确性

       当外部不知足机组运行条件，，，，，，，或机组自身泛起故障时，，，，，，，运行机组自动报故障；；；；；；！。。。；；；；；；收闲畔⒖赏ü嘶缑，，，，，，，主控调试软件，，，，，，，或SCADA后台软件举行审查。。。。。

       现场维修职员主要凭证主控所收罗的种种信息剖析、判断和扫除机组故障。。。。。可是，，，，，，，若是主控程序设计够不完善，，，，，，，；；；；；；呒环竺魑⒅骺夭问柚貌欢岳，，，，，，，或主控硬件抗滋扰能力弱等都会造成主控报故障禁绝确，，，，，，，泛起误报故障。。。。。不但会降低使用率和发电量，，，，，，，增添剖析、判断机组故障的时间，，，，，，，还会造成部件的过失替换，，，，，，，增添备件用量等。。。。。

2、主控数据收罗与贮存

       机组维修维护时凭证现场运维需要，，，，，，，可通事后台SCADA软件或运用主控调试软件，，，，，，，随时提取主控数据。。。。。例如：在机组按期维护检查发电效率是否转变时，，，，，，，可运用主控调试维修软件很利便地在机舱上从主控读取数据，，，，，，，形乐成率曲线，，，，，，，再与这台机组上一年的历史功率曲线数据举行较量，，，，，，，以检查机组的叶片对零、风向标、风速仪及功率曲线控制参数是否保存问题。。。。。

       若是以不适当的方法在主控存储，，，，，，，在检查故障时，，，，，，，就很难知道机组故障时详细状态，，，，，，，给机组维修带来难题。。。。。如仅在SCADA后台软件中收罗和存储这些信息，，，，，，，在机舱上举行机组维修和维护时，，，，，，，就不可便捷的查到机组信息，，，，，，，无疑给机组维修和维护带来了难题。。。。；；；；；；箍赡芤蚴莅纳ナ，，，，，，，或通讯中止，，，，，，，而丧失掉众多的“瞬间”信息，，，，，，，这无形增添了故障剖析的难度。。。。。

3、远程故障诊断与机组容错运行

       通过主控系统的多级权限治理，，，，，，，在风电场的集中监控室，，，，，，，或远程控制中心对机组举行远程操控，，，，，，，以适当的方法实现远程故障诊断和远程手艺指导；；；；；；实现“集中监控，，，，，，，区域维修”指挥现场！。。；；；；；；以容错运行的方法实现机组远程故障处置惩罚。。。。。这些功效和目的的实现均依赖于主控程序和后台软件，，，，，，，因此，，，，，，，主控系统在其中起着要害性的作用。。。。。

       在控制中心通过SCADA后台软件对机组主控系统的远程操控，，，，，，，可实现变桨系统、变频器和发电机等主要部件的远程故障诊断与手艺指导。。。。。

       在风电场的集控室，，，，，，，或远程控制中心，，，，，，，还可以修改主控参数与操作变频器的调试软件相团结，，，，，，，实现对双馈机组变频器的疑难故障诊断；；；；；；举行远程手艺指导，，，，，，，协助现场职员判断变频器故障和发电机故障等。。。。。

八、风电主控系统市场

1、行业特点：
 

手艺含量高：风电主控系统涉及控制理论、通讯手艺、电力电子手艺等多个领域，，，，，，，手艺含量高，，，，，，，对产品的研发和生产提出了较高要求。。。。。

定制化需求强：由于差别风电场的风资源条件、机组型号、并网要求等保存差别，，，，，，，风电主控系统需要具备高度的定制化能力，，，，，，，以知足差别项目的现实需求。。。。。

可靠性要求高：风电主控系统直接关系到风力发电机组的运行清静和发电效率，，，，，，，因此对其可靠性要求极高。。。。。

2、行业现状：

       近年来，，，，，，，中国风电主控系统市场泛起出快速生长的态势。。。。。一方面，，，，，，，海内风电装机容量的一连增添为风电主控系统市场提供了辽阔的市场空间；；；；；；另一方面，，，，，，，随着风电手艺的一直前进和市场竞争的加剧，，，，，，，风电主控系统的手艺水平一直提高，，，，，，，产品性能一直提升。。。。。

       但同时，，，，，，，中国风电主控系统市场也面临着一些挑战。。。。。一方面，，，，，，，随着风电装机容量的快速增添，，，，，，，风电主控系统的市场竞争日益强烈，，，，，，，企业需要一直提高产品质量和手艺水平，，，，，，，以应对市场竞争的压力；；；；；；另一方面，，，，，，，随着风电手艺的一直生长和应用情形的一直转变，，，，，，，风电主控系统需要一直顺应新的手艺要求和市场需求，，，，，，，举行手艺升级和产品迭代。。。。。

3、从市场趋势来看，，，，，，，未来中国风电主控系统市场将泛起以下几个特点：
 

一是市场规模将一连扩大，，，，，，，随着海内风电装机容量的一直增添和风电手艺的一直前进，，，，，，，风电主控系统市场规模将继续坚持增添趋势；；；；；；

二是手艺水平将一直提高，，，，，，，随着市场竞争的加剧和手艺的前进，，，，，，，风电主控系统的手艺水平将一直提高，，，，，，，产品性能将一直提升；；；；；；

三是定制化需求将逐渐增强，，，，，，，随着风电项目的多样化和个性化需求的增添，，，，，，，风电主控系统的定制化需求将逐渐增强；；；；；；

四是市场竞争将越发强烈，，，，，，，随着市场规模的扩大和手艺的前进，，，，，，，风电主控系统的市场竞争将越发强烈，，，，，，，企业需要一直提高产品质量和手艺水平以应对市场竞争的压力。。。。。