專利名稱:一種風(fēng)電機組控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及定槳距失速型風(fēng)電機組的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
定槳距失速型風(fēng)電機組是目前風(fēng)電市場應(yīng)用較多的機型。一般來講，風(fēng)力機通過監(jiān)測機組自身狀態(tài)、電網(wǎng)狀態(tài)及周圍環(huán)境如溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等情況，綜合判斷后發(fā)出相應(yīng)控制指令，實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機組的控制及保護。目前對失速型風(fēng)力機的控制往往存在著以下不足之處首先，風(fēng)電機組往往工作在條件較為惡劣的野外環(huán)境，雷電、電磁干擾等會對風(fēng)電機組特別是電控系統(tǒng)產(chǎn)生危害。目前風(fēng)電機組的控制器在抗電磁干擾方面存在不足。
其次，由于風(fēng)電機組單機容量不斷擴大，控制需求也在不斷增加。現(xiàn)有控制器，如采用單片機或工控機的風(fēng)電機組控制器，控制功能已經(jīng)局限在一塊控制板上或者集中在工控機的擴展槽上，當(dāng)控制點數(shù)增加時不利于功能的擴展，使得控制器升級的時間和費用都大大增加；同時當(dāng)控制器出現(xiàn)故障時也不利于故障的查找和維護。
第三，大容量風(fēng)力發(fā)電機，特別是異步感應(yīng)發(fā)電機在直接切入電網(wǎng)時會對機組造成較大的沖擊。因此，感應(yīng)發(fā)電機在并網(wǎng)時，需要采用一定的控制手段，使并網(wǎng)沖擊減小，目前的并網(wǎng)控制方法仍然需要進一步改進。
第四，當(dāng)風(fēng)速變小時，風(fēng)電機組進入負功率狀態(tài)，因此，機組需要脫網(wǎng)以減小電力消耗。目前，小風(fēng)停機的控制方法存在一些問題。如失速型風(fēng)力機在發(fā)電運行中，當(dāng)遇到風(fēng)速變小而出現(xiàn)負功率時，通過甩出葉尖(即葉尖擾流器)來執(zhí)行剎車，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到較小值后上機械剎車，使機組完全制動，同時收回葉尖。這種方法，對高速閘的磨損較為嚴重。同時，頻繁的使用高速閘剎車對機組的機械沖擊也很大。一種控制方法是在轉(zhuǎn)速降低后，收回葉尖，但不上機械剎車，而是保持葉輪的自由輪狀態(tài)。但是，這在實際中會帶來問題。當(dāng)風(fēng)速持續(xù)長時間較小時，機組采用葉尖剎車降低轉(zhuǎn)速后，如立即收回葉尖，此時電機轉(zhuǎn)速會立即上升，直到達到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速后切入電網(wǎng)。由于風(fēng)速較小，機組并網(wǎng)運行時出現(xiàn)負功率，又要執(zhí)行甩葉尖的剎車動作，如此反復(fù)，造成機組的頻繁并網(wǎng)和脫網(wǎng)。短時間并網(wǎng)次數(shù)過多，會造成對機組的多次沖擊。短時間脫網(wǎng)過多，葉尖頻繁收甩，嚴重影響葉尖的使用壽命。因此迫切需要一種好的控制方法來解決這個問題。
第五，由于風(fēng)力機控制器不僅僅需要完成對單臺風(fēng)力機的控制，同時還需要為風(fēng)電場中央控制室集中監(jiān)控計算機提供通信接口，從而實現(xiàn)對風(fēng)力機群的集中監(jiān)控?，F(xiàn)有風(fēng)力機控制器一般采用傳統(tǒng)的RS485串行通訊方式或者電話撥號方式，通信速度慢、誤碼率高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種穩(wěn)定性好，功能擴展方便，控制方法得當(dāng)，與上位機通訊高速穩(wěn)定，能在惡劣環(huán)境下工作的功能強大的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
本發(fā)明包括中心控制器(PLC)、中間繼電器板、軟并網(wǎng)控制板、操作員面板以及與控制對象相連的接線端子。其中，中心控制器由Siemens公司的S7-300PLC系列模塊構(gòu)成，包括一個電源模塊、1個CPU模塊、1個開關(guān)量輸入模塊、1個開關(guān)量輸出模塊、1個高速計數(shù)模塊、1個模擬量輸入模塊和1個通訊模塊。中間繼電器板由多個直流線圈繼電器構(gòu)成，用于輸入、輸出信號的隔離。軟并網(wǎng)控制板由89C51單片機系統(tǒng)、同步信號采集電路、定子電流檢測電路、觸發(fā)信號驅(qū)動放大電路和光耦隔離電路構(gòu)成。中間繼電器板、軟并網(wǎng)控制板分別與中心控制器的輸入、輸出模塊相連接，并通過接線端子與控制對象相連接。
本發(fā)明的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)的工作過程描述如下(1)系統(tǒng)上電開始運行自檢程序，檢查系統(tǒng)狀態(tài)是否正常。同時檢測電網(wǎng)參數(shù)，檢查電網(wǎng)狀態(tài)是否正常；(2)若系統(tǒng)和電網(wǎng)狀態(tài)都正常，系統(tǒng)自動復(fù)位，閉合安全鏈；(3)中心控制器發(fā)出啟動液壓泵命令，液壓泵開啟，將液壓油從油箱中泵出，系統(tǒng)壓力開始上升，當(dāng)系統(tǒng)壓力升到設(shè)定值時，停止液壓泵；(4)中心控制器發(fā)出打開葉尖電磁閥命令，液壓油進入葉片油缸，依靠油的壓力收回葉尖；(5)檢測系統(tǒng)各個輸入點的參數(shù)值，如溫度、壓力、風(fēng)速、轉(zhuǎn)速等信號，通過對加熱器、液壓泵、齒輪油泵的控制，使風(fēng)電機組各部分的溫度、壓力保持在設(shè)定值范圍之內(nèi)；(6)調(diào)用故障檢測與處理程序，如各點參數(shù)值超出預(yù)先設(shè)定的范圍，則給出故障報警；(7)如沒有故障，并且風(fēng)速達到偏航風(fēng)速，則啟動偏航程序，實現(xiàn)風(fēng)電機組的自動對風(fēng)；(7)對風(fēng)結(jié)束后，如風(fēng)速達到切入風(fēng)速，則進入風(fēng)電機組自動啟動程序。松高速閘，葉輪在風(fēng)的升力作用下開始旋轉(zhuǎn)；(8)當(dāng)轉(zhuǎn)速達到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時，啟動軟并網(wǎng)程序。閉合電機接觸器，軟并網(wǎng)控制器按一定的觸發(fā)角順序觸發(fā)可控硅，同時檢測并網(wǎng)電流，當(dāng)并網(wǎng)電流超過設(shè)定值，則保持當(dāng)前觸發(fā)角不變。隨著轉(zhuǎn)速上升，電流下降到允許值以內(nèi)時，繼續(xù)觸發(fā)可控硅，直到可控硅完全導(dǎo)通，這時閉合旁路接觸器，切除軟并網(wǎng)裝置，使風(fēng)力發(fā)電機可靠并入電網(wǎng)，并網(wǎng)過程結(jié)束；(9)如果步驟(8)中的并網(wǎng)時間超出預(yù)先設(shè)定的時間，則啟動正常停機程序，終止并網(wǎng)過程；(10)成功并入電網(wǎng)后，根據(jù)發(fā)電機發(fā)出有功的情況，投入電容器，進行無功補償，使功率保持在標準要求的范圍之內(nèi)；(11)當(dāng)風(fēng)速變小時，如果發(fā)電機持續(xù)一段時間(可設(shè)定)發(fā)出負功率，則啟動小風(fēng)停機程序。具體過程為當(dāng)執(zhí)行小風(fēng)停機時，甩出葉尖，執(zhí)行空氣剎車，但不執(zhí)行機械剎車(即不上高速閘)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速降低到300轉(zhuǎn)/分時，收回葉尖。收回葉尖后，轉(zhuǎn)速可能會立即上升，有可能再次達到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，并切入電網(wǎng)。這時進行1小時倒計時，并記錄并網(wǎng)次數(shù)。當(dāng)1小時內(nèi)并網(wǎng)次數(shù)達到4次，則置小電機并網(wǎng)限制標志為1。如果電機轉(zhuǎn)速第5次達到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，而且小電機并網(wǎng)限制標志為1，這時，不執(zhí)行并網(wǎng)程序，電機維持空轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果電機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，達到大電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，則執(zhí)行大電機并網(wǎng)程序。當(dāng)1小時倒計時結(jié)束，則清除并網(wǎng)次數(shù)的計數(shù)，同時清除小電機并網(wǎng)限制標志(標志置0)。
同時，本發(fā)明的控制器還提供了支持現(xiàn)場總線技術(shù)的PROFIBUS通信接口。
與現(xiàn)有的風(fēng)電機組控制器相比，本發(fā)明具有以下積極效果采用PLC作為中心控制器，功能模塊組合結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好、便于功能擴展。風(fēng)電機組控制器之間以及風(fēng)電機組控制器與遠程監(jiān)控計算機之間采用了面向未來的PROFIBUS現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，一組通信節(jié)點達到126個，通信速率達到1.5Mbps，確保了通訊的快速性和有效性，便于實現(xiàn)遠程集中控制。
整個控制器采用集散控制結(jié)構(gòu)，中心控制器PLC作為主控制器負責(zé)整個系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)，89C51單片機系統(tǒng)作為從CPU系統(tǒng)完成風(fēng)力發(fā)電機的軟并網(wǎng)控制，在工作方式上聽從主控制器的指令。
中心控制器PLC與控制對象之間設(shè)置中間繼電器板。中間繼電器板上可以設(shè)置多個直流線圈繼電器，因此可以靈活實現(xiàn)對多路輸入/輸出信號的隔離，確保了中心控制器的安全。
采用了限流軟并網(wǎng)方式，確保了大容量風(fēng)力發(fā)電機切入電網(wǎng)時，過程柔和平穩(wěn)，減小對整個機組的沖擊。
先進實用的小風(fēng)停機方法，不上機械剎車，減少了對高速閘的磨損；限制1小時內(nèi)的并網(wǎng)次數(shù)，避免了發(fā)電機頻繁并網(wǎng)、脫網(wǎng)現(xiàn)象的發(fā)生。
本發(fā)明采用了模塊化組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)輸入/輸出信號的多少，可以增加或減少I/O模塊，硬件組態(tài)靈活。
中間繼電器板上繼電器的數(shù)量根據(jù)要求可以靈活增減，實現(xiàn)了對不同系統(tǒng)的靈活配置。這種方式確保了中心控制器的安全性，同時，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。
圖1為本發(fā)明風(fēng)電機組控制器原理結(jié)構(gòu)圖。
圖2為中間繼電器板原理圖。
圖3為軟并網(wǎng)控制原理圖。
圖4為電流測量單元電路圖。
圖5為驅(qū)動單元中一路驅(qū)動電路圖。
圖6為同步信號獲取單元電路圖。
圖7為軟并網(wǎng)控制流程圖。
圖8為小風(fēng)停機控制流程圖。
圖9與中央監(jiān)控計算機通信網(wǎng)絡(luò)圖。
具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明風(fēng)電機組控制器的原理結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明主要由中心控制器PLC、中間繼電器板、軟并網(wǎng)控制板、顯示操作面板(操作員面板)以及與電量采集模塊、外部傳感器、外部執(zhí)行機構(gòu)、3組反并聯(lián)晶閘管等模塊相連的插拔式接線端子構(gòu)成，并統(tǒng)一安裝在一個防護等級為IP54的箱體內(nèi)。中心控制器由Siemens公司的S7-300PLC系列模塊組成，排在柜體安裝板的正中上方。中心控制器PLC主要包括以下模塊PS307電源模塊，CPU模塊315-2DP，數(shù)字量輸入模塊DI，數(shù)字量輸出模塊DO，高速計數(shù)模塊FM350-2，模擬量輸入模塊AI，通信模塊CP340。中間繼電器板和軟并網(wǎng)控制板排在中心控制器PLC的下方。柜體最下方是一排易于插拔的接線端子，用于與控制對象和傳感器進行信號連接。插拔式接線端子排的1號、2號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的1號晶閘管的陰極和門極連接。3號、4號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的2號晶閘管的陰極和門極連接。5號、6號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的3號晶閘管的陰極和門極連接。7號、8號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的4號晶閘管的陰極和門極連接。9號、10號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的5號晶閘管的陰極和門極連接。11號、12號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的6號晶閘管的陰極和門極連接。13號端子與外部傳感器的閘釋放信號連接，14號端子與外部傳感器的齒輪油位信號連接，15號端子與外部傳感器的液壓油位信號連接，16號端子與外部傳感器的閘磨損信號連接，17號端子與外部傳感器的偏航過載信號連接，18號端子與外部傳感器的電機反饋信號連接，19號端子與外部傳感器的旁路反饋信號連接，20號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)電機接觸器連接，21號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)旁路接觸器連接，22號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)高速閘剎車連接，23號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)葉尖電磁閥連接，24號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)右偏航電機連接，25號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)左偏航電機連接，26號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)齒輪泵連接，27號端子與外部執(zhí)行機構(gòu)液壓泵連接，28號端子與外部傳感器風(fēng)速信號連接，29號端子與外部傳感器電機轉(zhuǎn)速信號連接，30號端子與外部傳感器葉輪轉(zhuǎn)速信號連接，31號端子與外部傳感器電機溫度信號連接，32號端子與外部傳感器齒輪油溫度信號連接，33號端子與外部傳感器環(huán)境溫度信號連接，34號端子與外部傳感器風(fēng)向信號連接，35號端子與外部傳感器系統(tǒng)壓力信號連接，36號端子與外部傳感器葉尖壓力信號連接。
中間繼電器板與中心控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊DO相連接。軟并網(wǎng)控制板與中心控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊DO相連接。高速計數(shù)模塊FM350-2用來檢測風(fēng)速、電機轉(zhuǎn)速和葉輪轉(zhuǎn)速。模擬量輸入模塊AI用來檢測溫度和壓力信號。通信模塊CP340的RS485端口通過通信電纜與外部傳感器電量采集模塊連接，用來檢測電量參數(shù)。整個箱體采用左側(cè)單開門結(jié)構(gòu)，顯示操作面板與CPU模塊315-2DP的MPI接口相連接，安裝在柜門的正中間。CPU模塊315-2DP的DP接口用來接入PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)，可以連接下一個站點或遠程監(jiān)控PC機。CPU模塊315-2DP的MPI接口與顯示操作面板相連接。CPU模塊315-2DP的DP接口與下一個站點或遠程PC機相連接。數(shù)字量輸入模塊DI的9通道與軟并網(wǎng)控制板的51OK信號連接；8通道與軟并網(wǎng)控制板的END信號連接。
中間繼電器板原理如圖2所示，PI1~PI8分別為連接到中心控制器PLC的8路數(shù)字量輸入信號，電源使用PLC24VDC。其具體接線方式為數(shù)字量輸入模塊DI的7通道與中間繼電器板的PI1連接；6通道與中間繼電器板的PI2連接；5通道與中間繼電器板的PI3連接；4通道與中間繼電器板的PI4連接；3通道與中間繼電器板的PI5連接；2通道與中間繼電器板的PI6連接；1通道與中間繼電器板的PI7連接。I1~I7為外部輸入信號，電源使用外部24VDC。如圖1所示，其具體接線方式為I1與圖1端子排的13號端子閘釋放信號連接；I2與端子排的14號端子齒輪油位連接；I3與端子排的15號端子液壓油位連接；I4與端子排的16號端子閘磨損連接；I5與端子排的17號端子偏航過載連接；I6與端子排的18號端子電機反饋連接；I7與端子排的19號端子旁路反饋連接。
以第一路輸入信號閘釋放信號I1為例。當(dāng)閘釋放時，I1有輸入，繼電器線圈帶電，繼電器輸出觸點吸合，即PI1得電為高電平，中心控制器PLC通過數(shù)字量輸入模塊DI的7通道獲得這一信息。由于PI1與I1使用不同的電源，因此實現(xiàn)了外部輸入與PLC的隔離。
如圖2所示，PO1~PO8分別為連接到PLC的8路數(shù)字量輸出信號，電源使用PLC24VDC。其具體接線方式為數(shù)字量輸出模塊DO的9通道與軟并網(wǎng)控制板的ON/OFF端連接；8通道與中間繼電器板的PO8連接；7通道與中間繼電器板的PO7連接；6通道與中間繼電器板的PO6連接5通道與中間繼電器板的PO5連接；4通道與中間繼電器板的PO4連接；3通道與中間繼電器板的PO3連接；2通道與中間繼電器板的PO2連接；1通道與中間繼電器板的PO1連接。O1~O8為控制輸出信號，用來驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)如電磁閥等，實現(xiàn)相應(yīng)動作，電源使用外部24VDC。如圖1所示，其具體接線方式為O8與插拔式接線端子排的20號端子電機接觸器連接；O7與端子排的21號端子旁路接觸器連接；O6與端子排的22號端子(高速閘剎車連接；O5與端子排的23號端子葉尖電磁閥連接；O4與端子排的24號端子右偏航電機連接；O3與端子排的25號端子左偏航電機連接；O2與端子排的26號端子齒輪泵連接；O1與端子排的27號端子液壓泵連接。
也以第一路輸出信號PO1電機接觸器為例。當(dāng)中心控制器PLC需要吸合電機接觸器時，第一路PO1輸出，PO1為高電平，第一路輸出繼電器線圈得電，繼電器輸出觸點閉合，O1獲得高電平，從而驅(qū)動電機接觸器吸合電路，電機接觸器線圈帶電，電機接觸器吸合。同樣，由于PO1和O1使用不同的電源，因此實現(xiàn)了PLC輸出與外部的隔離，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
高速計數(shù)模塊FM350-2的3通道與28號端子風(fēng)速連接，獲取風(fēng)速信號。4通道與29號端子電機轉(zhuǎn)速連接，獲取電機轉(zhuǎn)速。5通道與30號端子葉輪轉(zhuǎn)速連接，獲取葉輪轉(zhuǎn)速。
模擬量輸入模塊AI的6通道與31號端子電機溫度連接，獲取電機溫度。模擬量輸入模塊AI的5通道與32號端子齒輪油溫連接，獲取齒輪油溫度。模擬量輸入模塊AI的4通道與33號端子環(huán)境溫度連接，獲取環(huán)境溫度。模擬量輸入模塊AI的3通道與34號端子風(fēng)向連接，獲取風(fēng)向信號。模擬量輸入模塊AI的2通道與35號端子系統(tǒng)壓力連接，獲取系統(tǒng)壓力信號。模擬量輸入模塊AI的1通道與36號端子葉尖壓力連接，獲取葉尖壓力信號。
通信模塊CP340的RS485端口通過一根通信電纜與外部的電量采集模塊連接，來獲取電網(wǎng)參數(shù)。
圖3為軟并網(wǎng)控制原理圖。其組成包括控制核心部分AT89C51單片機單元，電流測量單元，同步信號獲取單元，驅(qū)動單元，與中心控制器PLC之間的信號交換線路。其具體連接方式是電機定子電流經(jīng)過電流互感器接到電流測量單元的輸入端，電流測量單元的輸出接到AT89C51單片機的輸入口P3.3(中斷管腳INT1)，電網(wǎng)的A，C兩相接到同步信號獲取單元的輸入端，同步信號獲取單元的輸出syn信號接到AT89C51單片機的輸入口P3.2(中斷管腳INT0)，中心控制器PLC的數(shù)字量輸出模塊DO的9通道(ON/OFF信號)連接到AT89C51單片機的輸入口P3.0，中心控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊DI的9通道(51OK信號)連接到AT89C51單片機的輸出口P1.6，中心控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊DI的8通道(end信號)連接到AT89C51單片機的輸出口P1.7。驅(qū)動單元與3組反并聯(lián)的晶閘管連接。
本發(fā)明采用了限流軟切入并網(wǎng)控制策略。軟并網(wǎng)控制核心是Atmel 89C51微處理器，與中心控制器PLC組成集散控制系統(tǒng)。軟并網(wǎng)控制板由89C51單片機系統(tǒng)、同步信號獲取電路、定子電流測量電路、觸發(fā)信號驅(qū)動電路構(gòu)成，具有同步信號檢測功能、定子電流檢測與比較功能。軟并網(wǎng)控制的基本原理是在規(guī)定的并網(wǎng)時間內(nèi)，AT89C51單片機向3組反并聯(lián)的晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖，控制晶閘管的導(dǎo)通角不斷增加，即控制電機的定子電壓逐步提高，以達到電機軟并網(wǎng)的目的。在控制晶閘管導(dǎo)通角的同時，不斷檢測定子電流，當(dāng)定子電流超過預(yù)先設(shè)定值時，導(dǎo)通角將停止增加，直到電流小于設(shè)定值后，再按預(yù)先設(shè)定的步驟繼續(xù)進行，直到晶閘管完全導(dǎo)通。當(dāng)并網(wǎng)時間超過允許的最大值時，報并網(wǎng)時間過長故障，退出并網(wǎng)過程，風(fēng)電機組執(zhí)行正常停機。
定子電流經(jīng)過電流互感器再通過電流測量電路接到AT89C51單片機的P3.3口(中斷口INT1)，電流測量單元的電路如圖4所示。其連接方式與工作過程為定子電流經(jīng)過電流互感器轉(zhuǎn)換成低壓交流信號VBJ，經(jīng)過二極管D2IN4007半波整流后，經(jīng)過10K電阻R51和C5組成的濾波電路，然后與10k的可調(diào)電阻RW1分壓后接入比較器的反相輸入端6，10k的可調(diào)電阻RW1的1端接地，2端與R51連接，3端為調(diào)節(jié)端，與地連接；10K可調(diào)電阻RW2的1端接電源Vcc，2端接地，3端分壓后接到比較器的正相輸入端7，作為設(shè)定的比較值。比較器的反相輸入端6連接鉗位二極管D3后接電源Vcc。比較器的輸出端接上拉電阻R52后輸出。電源Vcc經(jīng)電阻R53和發(fā)光二極管DGL后輸出，主要起指示作用。當(dāng)定子電流小于設(shè)定值，即比較器的反相輸入端6小于正相輸入端7，則INT1為高電平。由于發(fā)光二極管DGL兩端的電位相等，因此DGL不導(dǎo)通，二極管DGL不亮，說明電流正常。當(dāng)定子電流大于設(shè)定值，即比較器的反相輸入端6大于正相輸入端7，則INT1為低電平，向AT889C51單片機發(fā)出INT1為低電平的中斷請求。
同步信號取自C、A兩相之間的線電壓，如圖6所示。其連接方式及工作過程為電網(wǎng)C、A兩相接到變壓器T1(690V變230V)的原邊，T1的副邊接到變壓器T2(230V變24V)的原邊，T2的副邊經(jīng)R2和C4組成的RC濾波電路后，再經(jīng)過限流電阻R6后接到三極管3DK7的基極。R6的前端與地之間接穩(wěn)壓管D1。三極管3DK7的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)上拉電阻R7接到電源Vcc。同時，集電極經(jīng)緩沖器7407后輸出同步信號SYN。當(dāng)電網(wǎng)C相電壓低于A相電壓時，三極管3DK7不導(dǎo)通，不產(chǎn)生同步信號SYN。當(dāng)電網(wǎng)C相電壓高于A相電壓時，三極管3DK7導(dǎo)通，產(chǎn)生同步信號SYN，并對AT89C51單片機產(chǎn)生一次外部中斷，以此作為觸發(fā)信號的時間參考點，保證觸發(fā)信號有序可靠地發(fā)出。
觸發(fā)信號經(jīng)過驅(qū)動電路依次觸發(fā)3組反并聯(lián)晶閘管，驅(qū)動單元的一路驅(qū)動電路如圖5所示。其連接方式和工作過程是觸發(fā)命令信號Trigger1經(jīng)緩沖器7407和電阻R17后接到光藕TIL117，光藕導(dǎo)通后信號經(jīng)電阻R29，并經(jīng)R28分壓后接到三極管2SD381的基極。當(dāng)有觸發(fā)信號時，三極管基極高電平，輸出信號經(jīng)電阻R35后提供給晶閘管。
圖7描述了并網(wǎng)的控制流程，如圖7所示，首先執(zhí)行步驟1，AT89C51單片機設(shè)置觸發(fā)角初值和移相步長。
在步驟2，AT89C51單片機判斷是否收到中心控制器PLC發(fā)出的并網(wǎng)指令(ON/OFF)，如果收到并網(wǎng)指令則進入步驟3，否則繼續(xù)偵測。
在步驟3，AT89C51單片機判斷是否收到同步單元發(fā)出的同步信號，如果檢測到同步點，則進入步驟4，否則等待同步點的到來。
在步驟4，AT89C51單片機啟動定時器1。
在步驟5，AT89C51單片機計算移相參數(shù)。
在步驟6，判斷定時器1是否溢出，如果溢出，則進入步驟7，否則等待。
在步驟7，AT89C51單片機向晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。
在步驟8，AT89C51單片機判斷觸發(fā)脈沖是否發(fā)完，如果發(fā)完，進入步驟9，否則回到步驟7，繼續(xù)發(fā)出觸發(fā)脈沖。
在步驟9，AT89C51單片機通過檢測是否收到電流測量單元發(fā)出的電流過流中斷信號，來判斷并網(wǎng)電流是否超過設(shè)定值。如果并網(wǎng)電流小于設(shè)定值，則進入步驟10，否則觸發(fā)角不變化。
在步驟10，AT89C51單片機將觸發(fā)角按設(shè)定的觸發(fā)規(guī)律增加一個角度。
在步驟11，AT89C51單片機判斷移相控制是否結(jié)束，即晶閘管是否完全導(dǎo)通。如果移相控制結(jié)束，那么進入步驟12，否則回到步驟3，等待下個工頻周期的同步點。
在步驟12，AT89C51單片機向中心控制器PLC發(fā)出并網(wǎng)結(jié)束命令(END)，并網(wǎng)過程結(jié)束。
通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定觸發(fā)規(guī)律，可以使電機的轉(zhuǎn)矩與負載要求得到較好的匹配，從而使整個并網(wǎng)過程變得柔和，減少了對風(fēng)電機組的沖擊。
本發(fā)明對風(fēng)電機組小風(fēng)停機采用了合理的控制策略。如圖8所示。當(dāng)執(zhí)行小風(fēng)停機時，電機轉(zhuǎn)速降到一定轉(zhuǎn)速時，并不執(zhí)行機械剎車，而是收回葉尖。同時進行1小時計時，并記錄并網(wǎng)次數(shù)。當(dāng)1小時內(nèi)并網(wǎng)次數(shù)達到4次，則置小電機并網(wǎng)限制標志。這樣，即使?jié)M足小電機并網(wǎng)條件時風(fēng)力發(fā)電機也不會并入電網(wǎng)。當(dāng)1小時時間到，清除并網(wǎng)限制標志，同時計數(shù)器清零。這種控制策略既避免了機組頻繁并網(wǎng)和脫網(wǎng)，同時也減輕了對高速閘體的磨損。
小風(fēng)停機的控制流程如圖8所示。
開始執(zhí)行步驟1，中心控制器PLC檢測到風(fēng)力發(fā)電機在一定時間內(nèi)發(fā)出負功率，或者檢測到風(fēng)速持續(xù)較小(小于3m/s)，風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的功率持續(xù)很小(＜10kW)，如果滿足上述的小風(fēng)停機條件，則執(zhí)行步驟2，否則退出小風(fēng)停機程序，等待下一次的判斷。
在步驟2，中心控制器PLC設(shè)置1小時計時標志，即time_flag＝1，同時進行1小時倒計時。
在步驟3，中心控制器PLC執(zhí)行甩葉尖動作。具體過程為首先數(shù)字量輸出模塊DO的4通道輸出0，即中間繼電器板的PO4端子為0，繼電器線圈失電，對應(yīng)的繼電器觸點斷開，中間繼電器板的O4端子變?yōu)榈碗娖?，對?yīng)端子排的23號端子葉尖電磁閥為低電平，即葉尖電磁閥失電，葉尖甩出。
葉尖甩出后，電機轉(zhuǎn)速很快低于同步速，中心控制器PLC執(zhí)行脫網(wǎng)動作。具體過程為數(shù)字量輸出模塊DO的7通道和8通道輸出都為0，也就是PO7和PO8都為0，相應(yīng)繼電器線圈失電，對應(yīng)繼電器的輸出觸點斷開，使得O7旁路接觸器和O8電機接觸器變成低電平，旁路接觸器和電機接觸器斷開，風(fēng)電機組脫網(wǎng)。
在步驟4，中心控制器PLC通過高速計數(shù)模塊FM350-2的4通道獲取電機轉(zhuǎn)速信號，并判斷電機轉(zhuǎn)速是否低于300RPM(該值可以通過操作員面板上的人機接口界面來修改)，如果低于，則進入步驟5，否則回到步驟4，重復(fù)檢測電機轉(zhuǎn)速。
在步驟5，中心控制器PLC發(fā)出收葉尖命令。具體過程為數(shù)字量輸出模塊DO的5通道輸出為1，中間繼電器板的PO5為1，繼電器線圈得電，觸點吸合，使得中間繼電器板的O5端得電，即23號端子葉尖電磁閥帶電，葉尖收回。
在步驟6，中心控制器PLC的并網(wǎng)次數(shù)計數(shù)器的內(nèi)容加1，即N次數(shù)+1。
在步驟7，中心控制器PLC判斷并網(wǎng)次數(shù)是否大于4，如果大于4，進入步驟8，否則進入步驟9。
在步驟8，中心控制器PLC設(shè)置小電機并網(wǎng)限制標志，即Cutin_flag＝1。當(dāng)該標志為1時，即使?jié)M足小電機并網(wǎng)條件，風(fēng)電機組也不會切入電網(wǎng)。
在步驟9，中心控制器PLC判斷1小時計時時間是否到。如果1小時時間到，則進入步驟10，否則子程序過程結(jié)束。
在步驟10，中心控制器PLC清除小電機并網(wǎng)限制標志，即Cutin_flag＝0。
在步驟11，中心控制器PLC清除1小時計時標志和并網(wǎng)次數(shù)，即time_flag＝1，N次數(shù)＝0。子過程結(jié)束。
在小風(fēng)停機控制中，利用小電機并網(wǎng)限制標志Cutin_flag和1小時并網(wǎng)限制次數(shù)N次數(shù)，有效避免了小風(fēng)停機過程中的頻繁并網(wǎng)現(xiàn)象。同時，在小風(fēng)停機過程中，不上高速閘即機械剎車，有效保護了閘體，減輕了對機組閘體的維護量。
本發(fā)明與中央監(jiān)控計算機的通信采用了PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)。應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)的前提條件是總線上的各個節(jié)點必須具備支持PROFIBUS現(xiàn)場總線的通信接口和通信協(xié)議。在本發(fā)明中，風(fēng)電機組的中心控制器PLC的CPU模塊采用Siemens公司的CPU315-2DP模塊，支持PROFIBUS現(xiàn)場總線的通信接口和通信協(xié)議，因此可以將CPU315-2DP模塊作為一個節(jié)點接入PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。Siemens公司的CP5613通信卡也支持PROFIBUS現(xiàn)場總線的通信接口和通信協(xié)議，并可以裝入中央監(jiān)控計算機的主板PCI插槽上。因此可以將插有CP5613通信卡的中央監(jiān)控計算機作為一個節(jié)點接入PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。如果PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中相連的兩個節(jié)點距離較遠，可以使用光纜傳輸通信信號。在使用光纜的通信網(wǎng)絡(luò)中，需要使用光電轉(zhuǎn)換模塊OLM。OLM也需要支持PROFIBUS現(xiàn)場總線的通信接口和通信協(xié)議。以一個有6臺風(fēng)電機組的風(fēng)電場為例來說明具體連接方式，如圖9所示。對風(fēng)電機組1來說，CPU模塊315-2DP的DP接口與第一個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接。第一個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出端口與第二個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸入端口通過多膜光纜連接。第二個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接到風(fēng)電機組2的中心控制器PLC的CPU模塊315-2DP的DP接口。第二個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出端口與第三個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸入端口通過多膜光纜連接。第三個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接到風(fēng)電機組3的中心控制器PLC的CPU模塊315-2DP的DP接口。第三個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出端口與第四個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸入端口通過多膜光纜連接。第四個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接到中央監(jiān)控計算機的主機的CP5613通信卡上。第四個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出端口與第五個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸入端口通過多膜光纜連接。第五個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接到風(fēng)電機組4的中心控制器PLC的CPU模塊315-2DP的DP接口。第五個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出端口與第六個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸入端口通過多膜光纜連接。第六個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接到風(fēng)電機組5的中心控制器PLC的CPU模塊315-2DP的DP接口。第六個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出端口與第七個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸入端口通過多膜光纜連接。第七個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口通過PROFIBUS電纜連接到風(fēng)電機組6的中心控制器PLC的CPU模塊315-2DP的DP接口。這樣每臺機組之間就組成了PROFIBUS通信網(wǎng)絡(luò)。每臺控制器的CPU作為網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點。在中央監(jiān)控計算機的主板上插上Siemens CP5613通信卡。CP5613通信卡同樣提供了DP接口，具有PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信功能。這樣，CP5613通信卡也作為一個站點接入網(wǎng)絡(luò)。值得注意的是，整個網(wǎng)絡(luò)是總線式結(jié)構(gòu)，并沒有主站和子站之分。在硬件組態(tài)時，只要分配給每個站點一個合理的地址就可以了。例如對圖9所示的通信網(wǎng)絡(luò)，可以對1~6號機組分別賦予地址4，5，6，7，8，9，中央監(jiān)控計算機賦予地址3。這樣有7個節(jié)點的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了。中央監(jiān)控計算機通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)就可以獲得每臺風(fēng)電機組的運行數(shù)據(jù)。這里有一個問題，按圖9，如果3號節(jié)點出現(xiàn)問題，那么即使1，2號節(jié)點完好也不能與中央監(jiān)控機通信了。同樣，4號節(jié)點出現(xiàn)問題，那么即使5，6號節(jié)點完好也不能與中央監(jiān)控機通信了。這是單向通信的弊端。解決問題的辦法是，將1號和6號節(jié)點連在一起，組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，那么即使有個節(jié)點出現(xiàn)問題，其他節(jié)點仍然能夠與中央監(jiān)控計算機正常通信，提高了整個網(wǎng)絡(luò)的健壯性。PROFIBUS是一種開放的、完全標準化的現(xiàn)場總線技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)配置靈活，數(shù)字傳輸可靠，能在非常惡劣環(huán)境中運行，非常適合在大型風(fēng)電場中使用。
本發(fā)明中的控制方法稍加變化就可以應(yīng)用于變速恒頻風(fēng)電機組。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于主要包括中心控制器PLC、中間繼電器板、軟并網(wǎng)控制板、顯示操作面板以及插拔式接線端子；中心控制器PLC主要包括PS307電源模塊，CPU模塊315-2DP，數(shù)字量輸入模塊DI，數(shù)字量輸出模塊DO，高速計數(shù)模塊FM350-2，模擬量輸入模塊AI，通信模塊CP340；中間繼電器板與中心控制器的數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊DO相連接；通信模塊CP340的RS485端口通過通信電纜與外部傳感器電量采集模塊連接，軟并網(wǎng)控制板與中心控制器的數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊DO相連接；顯示操作面板與CPU模塊315-2DP的MPI接口相連接，插拔式接線端子的另一側(cè)與電量采集模塊、外部傳感器、外部執(zhí)行機構(gòu)、3組反并聯(lián)晶閘管等模塊相連；CPU模塊315-2DP的MPI接口與顯示操作面板相連接；CPU模塊315-2DP的DP接口與下一個站點或遠程PC機相連接；數(shù)字量輸入模塊DI的9通道與軟并網(wǎng)控制板的51OK信號連接；8通道與軟并網(wǎng)控制板的END信號連接。
2.按照權(quán)利要求
1所說的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于中間繼電器板的PI1~PI8分別為連接到中心控制器PLC的8路數(shù)字量輸入信號，其中中心控制器PLC的數(shù)字量輸入模塊DI的7通道與中間繼電器板的PI1連接，6通道與中間繼電器板的PI2連接，5通道與中間繼電器板的PI3連接，4通道與中間繼電器板的PI4連接，3通道與中間繼電器板的PI5連接，2通道與中間繼電器板的PI6連接，1通道與中間繼電器板的PI7連接；中間繼電器板的I1與插拔式接線端子排的13號端子閘釋放信號連接，I2與端子排的14號端子齒輪油位連接，I3與端子排的15號端子液壓油位連接，I4與端子排的16號端子閘磨損連接，I5與端子排的17號端子偏航過載連接，I6與端子排的18號端子電機反饋連接，I7與端子排的19號端子旁路反饋連接。
3.按照權(quán)利要求
1所說的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于中心控制器PLC的高速計數(shù)模塊FM350-2的3通道與插拔式接線端子排28號端子風(fēng)速連接，獲取風(fēng)速信號，4通道與29號端子電機轉(zhuǎn)速連接，獲取電機轉(zhuǎn)速，5通道與30號端子葉輪轉(zhuǎn)速連接，獲取葉輪轉(zhuǎn)速；中心控制器PLC的模擬量輸入模塊AI的6通道與31號端子電機溫度連接，獲取電機溫度，模擬量輸入模塊AI的5通道與32號端子齒輪油溫連接，獲取齒輪油溫度，模擬量輸入模塊AI的4通道與33號端子環(huán)境溫度連接，獲取環(huán)境溫度，模擬量輸入模塊AI的3通道與34號端子風(fēng)向連接，獲取風(fēng)向信號，模擬量輸入模塊AI的2通道與35號端子系統(tǒng)壓力連接，獲取系統(tǒng)壓力信號，模擬量輸入模塊AI的1通道與36號端子葉尖壓力連接，獲取葉尖壓力信號；通信模塊CP340的RS485端口通過一根通信電纜與電量采集模塊連接，獲取電網(wǎng)參數(shù)。
4.按照權(quán)利要求
1所說的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于軟并網(wǎng)控制板由89C51單片機系統(tǒng)、同步信號獲取電路、定子電流測量電路、觸發(fā)信號驅(qū)動電路構(gòu)成；定子電流通過電流測量電路接到AT89C51單片機的P3.3口的中斷口INT1，定子電流經(jīng)過電流互感器轉(zhuǎn)換成低壓交流信號VBJ，經(jīng)過二極管D2IN4007半波整流后，經(jīng)過10K電阻R51和C5組成的濾波電路，然后與10k的可調(diào)電阻RW1分壓后接入比較器的反相輸入端6，10k的可調(diào)電阻RW1的1端接地，2端與R51連接，3端為調(diào)節(jié)端，與地連接；10K可調(diào)電阻RW2的1端接電源Vcc，2端接地，3端分壓后接到比較器的正相輸入端7，作為設(shè)定的比較值；比較器的反相輸入端6連接鉗位二極管D3后接電源Vcc；比較器的輸出端接上拉電阻R52后輸出；電源Vcc經(jīng)電阻R53和發(fā)光二極管DGL后輸出，主要起指示作用；同步信號取自電網(wǎng)C、A兩相之間的線電壓，電網(wǎng)C、A兩相接到變壓器T1的原邊，T1的副邊接到變壓器T2的原邊，T2的副邊經(jīng)R2和C4組成的RC濾波電路后，再經(jīng)過限流電阻R6后接到三極管3DK7的基極；R6的前端與地之間接穩(wěn)壓管D1；三極管3DK7的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)上拉電阻R7接到電源Vcc；同時，集電極經(jīng)緩沖器7407后輸出同步信號SYN；觸發(fā)信號經(jīng)過驅(qū)動電路依次觸發(fā)3組反并聯(lián)晶閘管，觸發(fā)命令信號Triggerl經(jīng)緩沖器7407和電阻R17后接到光藕TIL117，光藕導(dǎo)通后信號經(jīng)電阻R29，并經(jīng)R28分壓后接到三極管2SD381的基極；插拔式接線端子排的1號、2號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的1號晶閘管的陰極和門極連接；3號、4號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的2號晶閘管的陰極和門極連接；5號、6號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的3號晶閘管的陰極和門極連接；7號、8號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的4號晶閘管的陰極和門極連接；9號、10號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的5號晶閘管的陰極和門極連接；11號、12號端子分別與3組反并聯(lián)晶閘管的6號晶閘管的陰極和門極連接。
5.按照權(quán)利要求
4所說的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于軟并網(wǎng)控制板實現(xiàn)的控制過程如下首先執(zhí)行步驟1，AT89C51單片機設(shè)置觸發(fā)角初值和移相步長；在步驟2，AT89C51單片機判斷是否收到中心控制器PLC發(fā)出的并網(wǎng)指令(ON/OFF)，如果收到并網(wǎng)指令則進入步驟3，否則繼續(xù)偵測；在步驟3，AT89C51單片機判斷是否收到同步單元發(fā)出的同步信號，如果檢測到同步點，則進入步驟4，否則等待同步點的到來；在步驟4，AT89C51單片機啟動定時器1；在步驟5，AT89C51單片機計算移相參數(shù)；在步驟6，判斷定時器1是否溢出，如果溢出，則進入步驟7，否則等待；在步驟7，AT89C51單片機向晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖；在步驟8，AT89C51單片機判斷觸發(fā)脈沖是否發(fā)完，如果發(fā)完，進入步驟9，否則回到步驟7，繼續(xù)發(fā)出觸發(fā)脈沖；在步驟9，AT89C51單片機通過檢測是否收到電流測量單元發(fā)出的電流過流中斷信號，來判斷并網(wǎng)電流是否超過設(shè)定值。如果并網(wǎng)電流小于設(shè)定值，則進入步驟10，否則觸發(fā)角不變化；在步驟10，AT89C51單片機將觸發(fā)角按設(shè)定的觸發(fā)規(guī)律增加一個角度；在步驟11，AT89C51單片機判斷移相控制是否結(jié)束，即晶閘管是否完全導(dǎo)通。如果移相控制結(jié)束，那么進入步驟12，否則回到步驟3，等待下個工頻周期的同步點；在步驟12，AT89C51單片機向中心控制器PLC發(fā)出并網(wǎng)結(jié)束命令(END)，并網(wǎng)過程結(jié)束。
6.按照權(quán)利要求
1所說的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于中心控制器PLC對小風(fēng)停機的控制流程如下在步驟1，中心控制器PLC檢測到風(fēng)力發(fā)電機在一定時間內(nèi)發(fā)出負功率，或者檢測到風(fēng)速持續(xù)較小(小于3m/s)，風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的功率持續(xù)很小(＜10kW)，如果滿足上述的小風(fēng)停機條件，則執(zhí)行步驟2，否則退出小風(fēng)停機程序，等待下一次的判斷；在步驟2，中心控制器PLC設(shè)置1小時計時標志，即time_flag＝1，同時進行1小時倒計時；在步驟3，中心控制器PLC執(zhí)行甩葉尖動作。具體過程為首先數(shù)字量輸出模塊DO的4通道輸出0，即中間繼電器板的PO4端子為0，繼電器線圈失電，對應(yīng)的繼電器觸點斷開，中間繼電器板的O4端子變?yōu)榈碗娖?，對?yīng)端子排的23號端子葉尖電磁閥為低電平，即葉尖電磁閥失電，葉尖甩出；葉尖甩出后，電機轉(zhuǎn)速很快低于同步速，中心控制器PLC執(zhí)行脫網(wǎng)動作。具體過程為數(shù)字量輸出模塊DO的7通道和8通道輸出都為0，也就是PO7和PO8都為0，相應(yīng)繼電器線圈失電，對應(yīng)繼電器的輸出觸點斷開，使得O7旁路接觸器和O8電機接觸器變成低電平，旁路接觸器和電機接觸器斷開，風(fēng)電機組脫網(wǎng)；在步驟4，中心控制器PLC通過高速計數(shù)模塊FM350-2的4通道獲取電機轉(zhuǎn)速信號，并判斷電機轉(zhuǎn)速是否低于300RPM(該值可以通過操作員面板上的人機接口界面來修改)，如果低于，則進入步驟5，否則回到步驟4，重復(fù)檢測電機轉(zhuǎn)速；在步驟5，中心控制器PLC發(fā)出收葉尖命令。具體過程為數(shù)字量輸出模塊DO的5通道輸出為1，中間繼電器板的PO5為1，繼電器線圈得電，觸點吸合，使得中間繼電器板的O5端得電，即23號端子葉尖電磁閥帶電，葉尖收回；在步驟6，中心控制器PLC的并網(wǎng)次數(shù)計數(shù)器的內(nèi)容加1，即N次數(shù)+1；在步驟7，中心控制器PLC判斷并網(wǎng)次數(shù)是否大于4，如果大于4，進入步驟8，否則進入步驟9；在步驟8，中心控制器PLC設(shè)置小電機并網(wǎng)限制標志，即Cutin_flag＝1。當(dāng)該標志為1時，即使?jié)M足小電機并網(wǎng)條件，風(fēng)電機組也不會切入電網(wǎng)；在步驟9，中心控制器PLC判斷1小時計時時間是否到。如果1小時時間到，則進入步驟10，否則子程序過程結(jié)束；在步驟10，中心控制器PLC清除小電機并網(wǎng)限制標志，即Cutin_flag＝0；在步驟11，中心控制器PLC清除1小時計時標志和并網(wǎng)次數(shù)，即time_flag＝1，N次數(shù)＝0。子過程結(jié)束。
7.按照權(quán)利要求
1所說的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，其特征在于采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)與中央監(jiān)控計算機的通信；中央監(jiān)控計算機監(jiān)控6臺風(fēng)電機組時，第一臺風(fēng)電機組中心控制器PLC模塊的DP接口通過PRUFIBUS電纜連接到第一個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的電氣接口，第一個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出口通過多膜光纜連接到第二個OLM的光信號輸入口，第二個OLM的電氣接口通過PRUFIBUS電纜連接到第二臺風(fēng)電機組中心控制器PLC模塊的DP接口，第二個光電轉(zhuǎn)換模塊OLM的光信號輸出口通過多膜光纜連接到第三個OLM的光信號輸入口；按此方式依次連接第三臺風(fēng)電機組的中心控制器、中央監(jiān)控計算機、第四臺、第五臺和第六臺風(fēng)電機組的中心控制器，如此6臺風(fēng)電機組的中心控制器與中央監(jiān)控計算機組成PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。
專利摘要
一種風(fēng)電機組控制系統(tǒng)，包括中心控制器PLC、中間繼電器板、軟并網(wǎng)控制板、顯示操作面板以及接線端子。中心控制器PLC主要包括CPU模塊315－2DP，數(shù)字量輸入模塊DI，數(shù)字量輸出模塊D0，高速計數(shù)模塊FM350－2，模擬量輸入模塊AI，通信模塊CP340；中間繼電器板由多個直流線圈繼電器構(gòu)成。中間繼電器板、軟并網(wǎng)控制板分別與中心控制器PLC的輸入、輸出模塊連接，并通過接線端子與控制對象相連接。系統(tǒng)采用中間繼電器板對輸入/輸出信號進行隔離，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。軟并網(wǎng)控制采用限流軟切入控制策略，使并網(wǎng)過程更加平穩(wěn)。本發(fā)明限制了小電機1小時內(nèi)的并網(wǎng)次數(shù)，巧妙地解決了風(fēng)電機組的小風(fēng)停機問題，采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)與中央監(jiān)控計算機的通信。
文檔編號G05B15/02GK1992464SQ200510130787
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者鄂春良, 許洪華, 趙斌, 武鑫, 谷海濤, 胡春松, 崔娟, 趙棟利, 潘磊, 王宇龍, 李亞西, 邵桂平 申請人:中國科學(xué)院電工研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan