GBT25386.1-2010风力发电机组变速恒频控制系统技术条件.pdf 13页

'ICs27180Fll中华人民共和国国家标准GB/T253861—2010风力发电机组变速恒频控制系统第1部分:技术条件WindtⅡrbinegeneratorsystemvariablespeedcoⅡstantFrequencycontrolsystemˉ-Part1;TechnicaIcondition⒛10叫⒈10发布⒛ll记⒊01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管理委员会 CB/T25386】-2010目次前言⋯¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨I1范围⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨12规范性引用文件⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨13术语和定义¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨l饪一般要求¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨-¨¨¨¨¨⋯¨341概述⋯¨⋯⋯¨¨¨⋯¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨a亻2环境条件⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨4衽3电网条件⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨衽衽‘控制柜与元器件¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨压45电磁兼容¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨亻5技术要求¨⋯¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨∵¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨451设计原则¨⋯¨⋯¨⋯⋯⋯¨¨⋯¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨¨452控匍功能¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨553参数检测⋯⋯⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯654安仝倮护¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨755通讯要求¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨86试验方法⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨87检验规则¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨871检验类别¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨872检验规定¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨873检验项目¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯⋯⋯⋯¨88产品信息¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨¨lo81提供文件⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯1082产品标识⋯¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨⋯¨¨¨¨¨1o标准分享网www.bzfxw.com免费下载 GB/T25386】-2o1o前言GB/T25386《风力发电机组变速恒频控制系统》分为两个部分:——第1部分:技术条件;-—第2部分‘试验方法.本部分为GB/T药386的第1部分.本部分由中国机械工业联合会提出‘本部分由全国风力机械标准化技术委员会〈sAC/TC60)归口.本部分起草单位:中国科学院电工研究所、北京科诺伟业科技有限公司◇本部分主要起草人:赵斌、武鑫、赵栋利、鄂春良、许洪华.www.bzfxw.com GB/T253861-2010风力发电机组变速恒频控制系统第1部分:技术条件1范圊本部分规定了并网型水平轴变速恒频风力发电机组拴制系统和电气变桨距控制系统的柑关术语和定义、-般要求、技术要求、试验方法和检验规则等,本部分适用于并网型水平轴变速恒频风力发电机组控制系统和电气变桨距控制系统2规范性引用文件下列义件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款◇凡是注日期的引用文件,其随后所有修改单(不包括勘误的内容〉或修订版均不适用手本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本,凡是未注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分.GB/T191包装储运图示标志(GB/T191-2008,ΙS078o:1997`MOD)GB/T290053电工术语风力发电机组GB/T38592—∞半导体变流器应用导则(cqˇ1EC601遮6⒈2:199I)GB/T必881无全属化孔单双面日J制板分规范(GB/T灬88⒈lqq6,idtIEC/PQC89;19909GB/Tt5胳2有全属化孔单双面印制板分规范(GB/T4588219嵋,idt四C/PQC90;1990)GB/T1“84www.bzfxw.com机电产品包装通用技术条件GB/T159∞1可编程序控制器第1部分;通用信息(GB/T1596912007,IEC6113⒈l:2003,1DT)GB/T159692可编程序控制器第2部分:设各特性(GB/T159692-2OO8,IIC6113⒈2:2O03,IDT)GB/T2o9862风力发电机组变速恒频控制系统第2部分;试验方法IEC602041机械安全机器的电气设各第l部分:一般要求3术语和定义GB/T290O53确立的以及下列术语和定义适用于本标准,31控制系统c【ln1rolsYstem接收风力发电机组信息和其工作环境信息,调节风力发电机组,使其保持在工作要求范围内的系统.32变速恒频风力发电机组vllriable即eedconstan1flequellcyWTCs风轮转速可以随风速在较宽的范围内改变,机组输出的电能频率与电网频率保持同步的凤力发电机组.33失效faⅡure执行某项规定功能的终结、”注1.“矢效概念作为定义,不适用于仅囱软件组成的功能项目标准分享网www.bzfxw.com免费下载 GB/T253861-20,o注2.失效后,该功能顼有故隧”洼3.“矢效是-个摹件,区别于作为-种状态的“放漳”34安全链safe-chain安全链是一种由风力发电机组若干关键保护节点串联组成的独立于控制系统的硬件保护回路,35叶尖速比1ip即eedrlltio风力发电机组叶片的叶尖线速度与风36故障faul饣不能务1行某规定功能的:它不包括在预防计划的行动期问,以及因缺乏外部资源条件下不能●0·注,故障经常作为功"~‘的结果,但也许在矢教前就已37偏航yawing风轮轴绕垂直38偏航系统便水平轴驱动机构、回转支撑、制动装置39正常关杌www.bzfxw.com关机全过程310紧急关机安仝链触发使311运行转速范围风轮从最低运行速行速度的转速抛围,在这个范围内于正常运行状态.312导电滑环sIipⅡng利用导电部件的滑动或滚动静止部件之闯传递电信号和电能的装置.313功率特性powerpeIFomance风力发电机组发电能力的表述。314净电功率输出netdec伍cpo甲eroutpul风力发电杌组输送给电网的电功率值.315功率曲线powercⅡrve描绘风力发电机组净电功率输出与风速的函数关系的图和表2 GB/T253861-2o1o316失效-安全机制faiIsafemecha】lism一种安全设计特性,即设各或系统中个别部件失效时仍能保持设备或系统的安全,317电气变桨距控制系统elec‘ricpl1chcontroI盯s‘em电气变桨距控制系统是调整桨叶节距的装置.主要包括变桨控制器、变桨电机、变桨伺服驱动器、后备电源等部件318变桨伺服驱动器pi‘Gh￡wodlI△er变桨伺服驱动器是用于驱动变桨电机调整桨叶角度的装置,319后备电源backuppolsersⅡppIy后备电源是在电网掉电时为电气变桨距控制系统提供能量艾撑的电源.320川页桨feathering风轮叶片的几何攻角改变到风轮叶片趋近零升力的状态◇通常顺桨分为正常顺桨和紧急顺桨.321桨距角pitchallgIe在指定的叶片径向位置叶片弦线与风轮旋转面问的夹角.322桨距角工作范圊ollelati¤gbladeaIlgIerkln即风力发电机组www.bzfxw.com的正常运行范围内所对应的叶片桨距角的工作范围.323最大变桨速率tlleⅢaXiⅢuⅢpitchrate桨距角变化速率所允许的最大值324变桨电机额定电压tller,ltedlllI伍geoFpi1chnotor变桨电机铭牌上所规定的额定输人电压.325变桨电机额定转速theratedspeedoFp“chmotor变桨电机铭牌上所规定酌额定转速.326变桨电机额定转矩‘helatedtorqueoFpⅡchmo‘【,r额定运行条件下,变桨电机能够连续工作雨不会超过限值的最大转矩值,327变桨电机过载能力flle"e"oadcapaciL,ofpitGhmo‘or在规定的时问内,变桨电机能够连续输出不超过规定值的最大檗矩值,4-般要求41概述并网R。J水平轴变速恒频风力发电机组控制系统应具有正常运行控制、变速变桨控制、参数检测和监控、电气安全保护等功能;电气变桨距控制系统应具有正常运行控制伺服驱动控制、后各电源管理、参数检测和监控以及电气安全保护等功能,标准分享网www.bzfxw.com免费下载 CB/T玛386】-2010通常,风力发电机组控制系统应保证风力发电机组在规定的外部条件下能有效、安全地运行当控制系统不能使机组保持在正常运行状态或超出正常运行限值后,则由其安全保护系统执行安全方案.42环境条件0工作温度范围:-20℃~+饪5℃(常温型〉,-30℃~+亻5℃(低温型);b)生存温度范围,-30℃~+5o℃(常温型),-亻0℃~+55℃(低温型〉;0最高相对湿度小于或等于Ⅱ%;d)海拔高度小于等于1000m,海拔高度大干1000m时,应按照GB/T38592规定执行;e〉贮存和运输中的环境:——运输;控制柜包装后,证在觅常运输条件下何损伤.——贮存;控制柜通风的库房中,不允许露天存放◇如果没输和贮存温度范崮钙℃之间.D接地电阻应小于43电网条件a〉电压波动范b)频率波动范44控制柜与元器441控制柜根防护等级,控制系统的显示、键盘442控制柜中自标准及04△的有关规定.可编程序拴443挖制柜中的印制板B/T45881、GB/T的规定444控制柜应www.bzfxw.com完普的屏445控制和安446手动/自动当标记,以便于识别.447当控制系统45电磁兼容控制系统/电气变不受电磁干扰,执行部件不发生误动作.5技术要求5i设计原贝J511控制系统应满足在规定的所下都能使风力组的运行参数保持在正常运行范围内512控制系统通过对执行机构的控制,应优化沤1力发电机组运行效率,实现风力发电机组高效、安全运行.513控制系统应能检测出风力发电机组出现的故障,如超速、过振动、超功率、过热等,并采取完善的倮护措施.514控制系统应具各至少对两套独立制动系统的控制能力.515电气变桨距控制系统应满足在规定的所有外部条件下都能使风力发电机组运行在安全工作区内◇516电气变桨距控制系统应能接收风力发电机组控制系统指令,实时调节桨距角,降低机组所承受的载荷水平,使机组运行最佳化衽 GB/T253861-2010517电气变桨距控制系统应能够检测出后各电源故障、电网掉电、电网过压/欠压、轮毂过温、通讯故障、变桨伺服驱动器内部故障、变桨电机过热、变桨电机过速、编码器敌障等,并进行自动顺桨,518电气变桨距控制系统应具备冗余的测量角度系统及限位开关,519在电网掉电时,电气变桨距控制系统应自动投人后备电源驱动桨叶顺桨,5110电气变桨距控制系统应具备手动和自动调节桨距角的功能。52控制功能521概述控匍系统应能实现风力发电机组的系统功能包括;启动控制;关机控制;并网控制;变速控制;恒功率运行控制;制;解缆控制等◇电气变桨距控制系统功电机运动控制;后各电源充放电管理;电网失效时的紧522启动控制系统的启动动启动逻底手动启动、机舱手动启在系统第一次检测,在无故障情况下,使系统处干待无论是手动些条件包括系统压力、温度、风速、人启动电气变动启动〈接发出的)、手动启动.电气变桨、温度等状态的检测,启动过程523关机www.bzfxw.com关机通常正常关机,应能控制风力发电机组脱网,执紧急关机丢失等情况时,应能使安仝链断开,524并网控制启动电气变桨.使发电机转速按设定曲线上升,当发电机流器运行范围内时,启动变流器,完525变速控制(最大风力发电机组在切人转速以下时,应运方式,该阶段控制发电机的电磁转矩使发电机转速在较526恒功率控制凤力发电机组应在额定风速以上切￡运行时,通过调节桨距角和变速控制实现风力发电机组的恒功率控制.527偏航控制偏航控锎包括自动偏航和手动偏航.手动偏航包括控制柜手动偏航、机舱手动偏航、中央监控室手动偏航优先级别:机舱手动偏航>控制柜手动偏航>中央监控室于动偏航)风向标控制的自动偏航528,解缆控制解缆包括自动解缆和手动解缆.自动解缆应至少设置两级限制,当扭缆达到设定限值时,控制系统发出信号,通过对偏航驱动装置的控制,自动解缆.若自动解缆未能执行,扭缆达到扭缆保护限值只u发生托缆超限时,则应ll发安全链,使风力发电机5标准分享网www.bzfxw.com免费下载 GB/T253861-2010组紧急关机,等待迸行手动解缆操作.当执行解缆操作时,系统应自动屏蔽所有偏航请求529,在线不间断电源(VPs)控制系统应当配置UPs在线不闻断电源(UP~sl至少需要维持lOnin电源支撑,支撑包括控制系统控制单元、变流器控制单元、电气变桨距控制系统控制单元等部分,5210变桨伺服驱动器变桨伺服驱动器控制桨距角精度应不低手01·.变桨伺服驱动器应具备自身故障保护能力,当系统出现内部硬件故障时,能够输出故障信号,变桨伺服驱动器应具备对变桨电机的保护能力,当出现输出短路、断路等故障时,能够停机并输出故障信号。52ll后备电源电气变桨距控制系统应当配置后各电源.在电网掉电或电网欠压条件下为伺服驱动系统提供能量.后备电源的容量设计应至少能满足3次以上满载下的全程顺桨需求。电气变桨距控制系统根据后锊电源的状态进行充放电抢匍。53参数裣测531概述控制系统应对风力发电机组运行参数检测,如‘电量参数;环境参数;变流器参数;电气变桨距控制参数;其他参数等.532电玉参数-ˉ=相电压;——三相电流;——有功功率www.bzfxw.com;一无功功率;一功率因数;一频率;——发电小时数;——发电量.533环境参数——风速;一风向|——环境温度634变流器参数——变流器测量发电机转速;——发电机电磁转矩;-其他所需参数.535电气变桨距控制参数一瓤角;一变桨速率;——轮毂温度;--其他所需参数。536其他参数——温度,包括发电机绕组溢度轴承温度、控制柜温度等;‘ GB/T253861-2010——转速,包括风轮转速和发电机转速;——庄力和抽位,包括液压系统压力,液压油位等;——偏航系统,包括偏航角度、偏航方向等;——制动系统状态;——机舱振动;一电缆缠绕;一传动链相关参数(如齿轮箱油压、温度、油位);——电气变桨距控制系统状态各电源状态,欠电压、充电故障等;变桨电机电枢电流,绕组桨伺服驱动器状态;编码;叶片同步状况).537人机界面控制系统显示和查的运行状态及参数故机界面应能实现对风力发电机组的手动启、停控以及修改参数等操作功能,为维良好的操作界面。电气变桨距控的运行状态及参数、敌障状态等。通过∶度控制、角度校验以及修改参数等控64安全保护541由于险情况,或控制系统失效,风力发力发电机组维持安全状态542安www.bzfxw.com的设计应仵单一失效或动力源故障时,安系统应能543安全保应具有较求,544安全保独立的制制动系统时,挎制系统应自行降至545应考虑会对风力发电机组造成危险,但也应546由于内部放;应自动启动.547若安全保护系过,则应要求人工排除故障.548在风轮超速发动、过扭缆、人工急停、控情况卜应启动安全链紧急关机保护.549控制系统应具有故障处或者关机,同时,针对可自恢复故障和不可自恢复故障实现风力发电机对于可自恢复枚障〈如电网掉电或电网频率电压偏差过大、发电机输出功率过大或发电机温度过高等),待这些故障自动消除后,可重新自动启动机组。对于不可自恢复故障〈如机械制动器磨损过度雨矢效、机械零部件枚障等),则应手动排除故障后才可以重新启动风力发电机组.5410电气变桨距控制系统应具有故障处理功能,根据故障类型分别进行正常顺桨紧急顺桨等故障方式处理,电气变桨距控制系统至少要有以下保护功能;1〉电网掉电保护当电网掉电时,电气变桨距挎制系统执行紧急顺桨2)电网欠压/过压倮护标准分享网www.bzfxw.com免费下载 GB/T253861-201o当电网出现过EF或欠压时,电气变桨距控制系统执行正常顺桨.3)变桨电机保护当变桨电机的温度、电枢电流、转速等参数和运行状态超出正常运行范围时,将执行正常顺桨.4〉编码器故障倮护当发生编码器故障时,电气变桨距控制系统执行紧急顺桨.5)通信故障倮护当发生通信故障时,电气变桨距控制系统执行正常顺桨.ω变桨伺服驱动器保护当发生变桨伺服驱动器内部故障时,电气变桨距控制系统执行紧急顺桨,如果不能完成紧急顺桨,需要控制系统或手动切断电气变桨距控制系统主回路电源。7)后备电p保护t「当发生后各电源故障时,电气变桨距控制系统执行正常顺桨.8)叶片不同步保护对三个桨叶的角度进行监控,当偏差超过规定范围时,电气变桨距控制系统执行正常顺桨。55通讯要求控制系统应配置通讯接口,具备与外部通讯能力,实现与变流器、电气变桨距斡制系统、本地及远裎监控等通讯功能,监测风力发电机组的运行状态、运行数据和故障情况等通讯接口可以采用现场总线、工业以太网、串口或I/o等方式电气变桨距控制系统具有与风力发电机组控制系统的通讯功能,以便风力发电杌组⊥控系统实时发送位置挎制指令和监测电气变桨距控制系统的运行状态、运行数捃和故障情况等6试验方法试验应按照GB/T25弥62《风力发电机组变速恒频控制系统第2部分;试验方法》执行.7检验规则71检验类别产品检验分型式试验、出厂检验、现场试验.72检验规定每台产晶均做出厂检验,产品检验合格后签发合格证,产品才能出厂.风力发电机组在现场安装调试运行后,在规定的时间内对控制系统进行现场检验,现场检验合格后才能验收有下列情况之一时,应进行型式试验;——新产品的试制定型鉴定时;——产品的设计、t艺等方面有重大改变时-—;出厂检验的结果与上次型式试验有较大差异时.73裣验项目731传盛器及其安装规程的检查检查装于风力发电机组上的各种传感器及其安装规程是否符合其本身的标准规定,其恍能和精度是否满足系统监测、挎制和安全保护的要求,732控制系统试验项目试验项目见表1.8 GB/T253861-2010表1序号试验名称型式试验出厂试验现场试验】电气测试√V2绝缘耐压试验VV3一般功能试验4协调控制试验VV5并网试验※6变速控制试验※7恒转逮试验〈双馈机组)※8功萆控制试验※9安全倮护试验√√10电磁兼容试验√lΙ低温环境试验Vˉˉˉ—|12菏温环境试验ˇ13湿热怯能试验11其他试验司司注:代表该试验为现场试验,ˇ为+gˉ拟或也面试验733电气变桨距控制系统试验项目试验项H见表2.表2序号试验名称∷型=畎验出厂试验现场试验l电气测澍V√2绝缘耐庄试验ˇˇ3-般功熊试验VV彳变桨电机温升试验V5振动试验√6防护等级试验ˇ7过截能力试验ˇ8安全倮护试验ˇ√9电磁兼容试验√1o低温环境试验√高】1_温环境试验√12湿热性能环境试验√13其他试验√注;v为模拟或地面试验标准分享网www.bzfxw.com免费下载 GB/T253861-2o1o8产品信息81提供文件a)装箱清单;b)产品使用说明书;0安装尺寸图;d)产晶质量合格证;e)电气接线图;Ι)电气原理图;g)出广检验记录;ω保修卡;0用户意见调查表。82产晶标识a)技术参数;b)产品标志;c)产晶名称;d〉产晶型号;c)出厂编号;D制造日期;b。,制造厂名;h)包装标志外包装上有收发货标志、包装储运标志莉安全警告标志,按GB/T191包装储运图示标志和GB/T1338衽机电产品包装通用技术条件的有关规定执行徊'