第九章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制與安全系統(tǒng)

技術(shù)規(guī)定

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)工作區(qū)I安全可靠性已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用，甚至成為風(fēng)

電場(chǎng)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行的重大問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，尤其是?般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制與檢

測(cè)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)滿(mǎn)足顧客提出的功能上的規(guī)定是不忖難的。往往不是控制系統(tǒng)功能而是

它的可靠性直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的聲譽(yù)。有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)功能很強(qiáng)，但由于工

作不可靠，常常出故障，市出現(xiàn)故障后對(duì)一搬顧客來(lái)說(shuō)維修又十分困難。于是，這樣一套控

制系統(tǒng)也許發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用，導(dǎo)致不應(yīng)有的損失。因此，對(duì)于一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用者來(lái)說(shuō).系統(tǒng)的安全可靠性必須認(rèn)真加以考慮，必須引起足夠的重視。

我們的H的是但愿通過(guò)控制與安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用必要時(shí)手段，使我們的系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)

間內(nèi)不出故障或少出故障，并且，在出故障之后可以以最快的速度修復(fù)系統(tǒng)使之恢復(fù)正常工

作。

第一節(jié)控制與安全系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行的控制規(guī)定

(-)控制思想

我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行H勺機(jī)組多數(shù)以定槳距失速型機(jī)組為主:，所謂失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就是當(dāng)風(fēng)

速超過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定風(fēng)速以上時(shí)，為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率輸出不再增長(zhǎng)，導(dǎo)致風(fēng)力

發(fā)電機(jī)組過(guò)載，通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)口勺失速特性，使葉片發(fā)生失速，從而控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功

率輸出。因此，定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制思想和控制原則以安全運(yùn)行控制技

術(shù)規(guī)定為主，功率控制由葉片口勺失速特性來(lái)完畢。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組日勺正常運(yùn)行及安全性取決于

先進(jìn)的控制方略和優(yōu)越的保護(hù)功能。控制系統(tǒng)應(yīng)以積極或被動(dòng)的方式控制機(jī)組的運(yùn)行，使系

統(tǒng)運(yùn)行在安全容許的規(guī)定范圍內(nèi)，且各項(xiàng)參數(shù)保持在正常工

作范圍內(nèi)。控制系統(tǒng)可以控制的功能和參數(shù)包括功率極限、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、電氣負(fù)載的連接、起

動(dòng)及停機(jī)過(guò)程、電網(wǎng)或負(fù)載丟失時(shí)的停機(jī)、紐纜限制、機(jī)艙時(shí)風(fēng)、運(yùn)行時(shí)電量和溫度參數(shù)U勺

限制。如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作風(fēng)速是采用BIN法計(jì)算Wmin平均值確定小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速和大

風(fēng)切出風(fēng)速，每個(gè)參數(shù)極限控制均采用回差法，上行點(diǎn)和下行點(diǎn)不一樣，視實(shí)際運(yùn)行狀況而

定。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電凱組與定槳距恒速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制措施略有不一樣，即功率調(diào)

整方式不一樣，它采用變槳距方式變化風(fēng)輪能量"勺捕捉，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率

發(fā)生變化，最終到達(dá)限制功率輸出的FI的。

保護(hù)環(huán)節(jié)以失效保護(hù)為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)控制失敗，內(nèi)部或外部故障影響，導(dǎo)致出現(xiàn)危險(xiǎn)狀

況引起機(jī)組不能正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)安全保護(hù)裝置動(dòng)作，保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處在安全狀態(tài)。在

下列狀況系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行保護(hù)功能：超速、發(fā)電機(jī)過(guò)載和故障、過(guò)振動(dòng)、電網(wǎng)或負(fù)載丟失、脫

網(wǎng)時(shí)的停機(jī)失敗等。保護(hù)環(huán)節(jié)為多級(jí)安全鏈互鎖，在控制過(guò)程中具有邏輯“與”的功能，而

在到達(dá)控制目的方面可實(shí)現(xiàn)邏輯“或”的成果。此外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了防雷裝置，對(duì)主電路和

控制電路分別進(jìn)行防雷保護(hù)?？刂凭€(xiàn)路中每一電源和信號(hào)輸入端均設(shè)有防高壓元件，主控柜

設(shè)有良好的接地并提供簡(jiǎn)樸而有效的疏雷通道。

（二）自動(dòng)運(yùn)行H勺控制規(guī)定

1.開(kāi)機(jī)并網(wǎng)控制當(dāng)風(fēng)速10min平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內(nèi)，機(jī)械閘松開(kāi)，葉尖夏位，風(fēng)力作用

于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面匕風(fēng)力發(fā)電機(jī)組慢慢起動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不小于20%的額定轉(zhuǎn)速持續(xù)5%,

轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到60%額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)進(jìn)入電網(wǎng)軟拖動(dòng)狀態(tài)，軟拖方式視機(jī)組型號(hào)而定。正

常狀況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速持續(xù)增高，不必軟拖增速，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)軟切轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組進(jìn)入軟切入狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速升到發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路主接觸器動(dòng)作，機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)

行。對(duì)于有大、小發(fā)電機(jī)的失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，按風(fēng)速范圍和功率的大小，確定大、小電

機(jī)的投入。軟切入控制方式確定參照本章第二節(jié)第四條，但大電機(jī)和小電機(jī)的發(fā)電工作轉(zhuǎn)速

不一致，一般為1000i7min和1500r/min,在小電機(jī)脫網(wǎng)，大電機(jī)并網(wǎng)的切換過(guò)程中，規(guī)定嚴(yán)

格控制，一般必須在幾秒內(nèi)完畢控制。

2.小風(fēng)和逆功率脫網(wǎng)小風(fēng)卻逆功率停機(jī)是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停在待風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)10min平均風(fēng)

速不不小于小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速或發(fā)電機(jī)輸出功率負(fù)到一定值后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不容許長(zhǎng)期在電

網(wǎng)運(yùn)行，必須脫網(wǎng)，處在自由狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靠自身的摩擦阻力緩慢停機(jī)，進(jìn)入待風(fēng)狀

態(tài)。當(dāng)風(fēng)速再次上升，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，到達(dá)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又投

入并網(wǎng)運(yùn)行。

3.一般故障脫網(wǎng)停機(jī)機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等一般故障后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入

一般停機(jī)程序，機(jī)組投入氣動(dòng)剎車(chē)，軟脫網(wǎng)，待低速軸轉(zhuǎn)速低于一定值后，再抱機(jī)械閘，假

8.偏轉(zhuǎn)900對(duì)風(fēng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大風(fēng)速或超轉(zhuǎn)速工作時(shí)，為了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組H勺安全停

機(jī)，必須減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組口勺功率，釋放風(fēng)輪口勺能量。當(dāng)10min平均風(fēng)速不小于25m/s或風(fēng)

力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速不小于轉(zhuǎn)速超速上限時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作偏轉(zhuǎn)90,控制，同步投入氣動(dòng)剎

車(chē)，脫網(wǎng)，轉(zhuǎn)速降下來(lái)后，抱機(jī)械閘停機(jī)。在大風(fēng)期間實(shí)行90“跟風(fēng)控制，以保證機(jī)組大風(fēng)

期間的安全。

9.功率調(diào)整當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以上并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)于失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于葉

片的失速特性，發(fā)電機(jī)的功率不會(huì)超過(guò)額定功率的15%。一旦發(fā)生過(guò)載，必須脫網(wǎng)停機(jī)。對(duì)

于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，必須進(jìn)行變距調(diào)整，減小風(fēng)輪的捕風(fēng)能力，以便到達(dá)調(diào)整功率的目

的，一般槳距角的調(diào)整范圍在?20?86°。

10.軟切入控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須進(jìn)行軟切人控制，當(dāng)機(jī)組脫離電網(wǎng)運(yùn)

行時(shí)，也必須軟脫網(wǎng)控制。運(yùn)用軟并網(wǎng)裝置可完畢軟切入/出的控制。一般軟并網(wǎng)裝置重要

由大功率晶閘管和有關(guān)控制驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成?？刂颇康木褪峭ㄟ^(guò)不停監(jiān)測(cè)機(jī)組的三相電流和發(fā)

電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，限制軟切入裝置通過(guò)控制主回路晶閘管的導(dǎo)通角，以控制發(fā)電機(jī)的端電

壓，到達(dá)限制起動(dòng)電流的目口勺。在電機(jī)轉(zhuǎn)速靠近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路接觸器動(dòng)作，將主回路晶

閘管斷開(kāi)，軟切入過(guò)程結(jié)束，軟并網(wǎng)成功。一般限制軟切入電流為額定電流的1.5倍。

（三）控制保護(hù)規(guī)定

1.主電路保護(hù)在變壓器低壓側(cè)三相四線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)處設(shè)置低壓配電低壓斷路器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組電氣

元件的維護(hù)操作安全和短路過(guò)載保護(hù)，該低壓配電低壓斷路器還配有分動(dòng)脫扣和輔動(dòng)觸點(diǎn)。

發(fā)電機(jī)三相電纜線(xiàn)入11處，也設(shè)有配電自動(dòng)空氣斷路器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的過(guò)電流、過(guò)載及

短路保護(hù)。

2.過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)主電路計(jì)算機(jī)電源進(jìn)線(xiàn)端、控制變壓器進(jìn)線(xiàn)端和有關(guān)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)線(xiàn)

端，均設(shè)置過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施。如整流電源、液壓控制電源、穩(wěn)壓電源、控制電源一

次側(cè)、調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械閘系統(tǒng)、賠償控制電容均有對(duì)應(yīng)的過(guò)電流、過(guò)電壓保護(hù)控

制裝置。

3.防雷設(shè)施及熔絲主避雷器與熔絲，合理可靠IJ勺接地線(xiàn)為系統(tǒng)主避雷保護(hù)，同步控制系統(tǒng)有

專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)裝置，在計(jì)算機(jī)電源及直流電源變壓器一次側(cè)，所有信號(hào)的輸入端均設(shè)

有對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)超電壓和過(guò)電流保護(hù)裝置。

4.熱繼電保護(hù)運(yùn)行的所有輸出運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)控

制裝置。

5.接地保護(hù)由于設(shè)備因絕緣破壞或其他原因也許引起出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓U勺金屬部分，均應(yīng)實(shí)現(xiàn)

保護(hù)接地。所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的零部件、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳感器、

照明器具及其他電器的金屬底座和外殼；電氣設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；塔架機(jī)艙配電裝置的金屬框

架及金屬門(mén)；配電、控制和保護(hù)川II勺盤(pán)（臺(tái)、箱）的框架；交、直流電力電纜的接線(xiàn)盒和終

端盒金屬外殼及電纜的金屬保護(hù)層和竄線(xiàn)的鋼管；電流互感器和電壓互感器的二次線(xiàn)圈；避

雷器、保護(hù)間隙和電容器的底座、非金屬護(hù)套信號(hào)線(xiàn)的1—2根屏蔽芯線(xiàn)；上述都規(guī)定保護(hù)

接地。

二、控制安全系統(tǒng)安全運(yùn)行的技術(shù)規(guī)定

控制與安全與系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的大腦指揮中心，控制系統(tǒng)日勺安全運(yùn)行就是保

證了機(jī)組安全運(yùn)行，一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行所波及U勺內(nèi)容相稱(chēng)廣泛就運(yùn)行工況而言，包括

起動(dòng)、停機(jī)、功率調(diào)解、變速控制和事故處理等方面的內(nèi)容。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在起停過(guò)程中，機(jī)組各部件將受到劇烈口勺機(jī)械應(yīng)力的變化，而對(duì)安全運(yùn)行起

決定原因是風(fēng)速變化引起的轉(zhuǎn)速的變化。因此轉(zhuǎn)速的控制是機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組的運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的操作，波及的問(wèn)題諸多，如風(fēng)速的變化、轉(zhuǎn)速的變化、溫度的變化、

振動(dòng)等都是直接威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組U勺安全運(yùn)行。

（-）控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的必備條件

1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)出線(xiàn)側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱(chēng)值相等，三相電壓平

衡。

2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全鏈系統(tǒng)硬件運(yùn)行正常。

3）調(diào)向系統(tǒng)處在正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處在正常運(yùn)行的狀態(tài)。

4）制動(dòng)和控制系統(tǒng)液壓裝置的I油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內(nèi)。

5）齒輪箱油位和油溫在正常范圍。

6）各項(xiàng)保護(hù)裝置均在正常位置，且保護(hù)值均與同意設(shè)定II勺值相符。

7）各控制電源處在接通位置。

8）監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運(yùn)行狀態(tài)。

9）在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運(yùn)行一種月以上U勺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組再投入運(yùn)行前應(yīng)檢查絕緣，合

格后才容許起動(dòng)。

10）經(jīng)維修的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在投入起動(dòng)前，應(yīng)辦理工作票終止手續(xù)。

（二）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作參數(shù)II勺安全運(yùn)行范圍

1.風(fēng)速自然界風(fēng)的變化是隨機(jī)的沒(méi)有規(guī)律的，當(dāng)風(fēng)速在3-25m/s的規(guī)定工作范圍時(shí)，只對(duì)風(fēng)

力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電有影響,當(dāng)風(fēng)速變化率較大且風(fēng)速超過(guò)25m/s以上時(shí)，則對(duì)機(jī)組IJ勺安全性

產(chǎn)生威脅。

2.轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速一般低于40r/min,發(fā)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的2

0%,不一樣型號(hào)的I機(jī)組數(shù)字不一樣。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超速時(shí)，對(duì)機(jī)組H勺安全性產(chǎn)生嚴(yán)重威

脅。

3.功率在額定風(fēng)速如下時(shí)，不作功率調(diào)整控制，只有在額定風(fēng)速以上應(yīng)作限制最大功率的控

制，一般運(yùn)行安全最大功率不容許超過(guò)設(shè)計(jì)值20%o

4.溫度運(yùn)行中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組口勺各部件運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)引起溫升，一般控制器環(huán)境溫度應(yīng)為。-30C,

齒輪箱油溫不不小于120C,發(fā)電機(jī)溫度不不小于150C,傳動(dòng)等環(huán)節(jié)溫度不不小于70℃。

5.電壓發(fā)電電壓容許的范圍在設(shè)計(jì)值的10%,當(dāng)瞬間值超過(guò)額定值的30%時(shí)，視為系統(tǒng)故

障。

6.頻率機(jī)組I付發(fā)電頻率應(yīng)限制在50Hz±1Hz,否則視為系統(tǒng)故障。

7.壓力機(jī)組的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完畢，因此各液壓站系統(tǒng)歐J壓力必須監(jiān)控，由壓

力開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)額定值確定，一般低于100HPa

（三）系統(tǒng)的接地保護(hù)安全規(guī)定

1）配電設(shè)備接地。變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備和互感器外殼、配電柜、控制保護(hù)盤(pán)，金屬構(gòu)架、防

雷設(shè)施及電纜頭等設(shè)備必須接地。

2）塔筒與地基接地裝置，接地體應(yīng)水平敷設(shè)。塔內(nèi)和地基的角鋼基礎(chǔ)及支架要用截面25m

mx4mm日勺扁鋼相連作接地干線(xiàn)，塔筒做一組，地基做?組，兩者焊接相連形成接地網(wǎng)。

3）接地網(wǎng)形式以閉合型為好。當(dāng)接地電阻不滿(mǎn)足規(guī)定期，引入外部接地體。

4）接地體的外緣應(yīng)閉合，外緣各角要作成圓弧形，具半徑不適宜不不小于均壓帶間距的二

分之一，埋設(shè)深度應(yīng)不不不小于0.6m,并敷設(shè)水平均壓帶。

5）變壓器中線(xiàn)點(diǎn)的工作接地和保護(hù)地線(xiàn)，要分別與人工接地網(wǎng)連接。

6）避雷線(xiàn)宜設(shè)單獨(dú)的接地裝置。

7）整個(gè)接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)不不小于4。。

8）電纜線(xiàn)路的接地。當(dāng)電纜絕緣損壞時(shí)，在電纜的外皮、鎧甲及接線(xiàn)頭盒均也許帶電，規(guī)

定必須接地。

9）假如電纜在地卜敷設(shè)，兩端都應(yīng)接地。低壓電纜除在潮濕H勺環(huán)境須接地外，其他正常環(huán)

境不必接地。高壓電纜任何狀況都應(yīng)接地。

三、控制與安全系統(tǒng)安裝和維護(hù)口勺技術(shù)規(guī)定

（-）一般安全守則

1）維修前機(jī)組必須完全停止下來(lái)，各維修工作按安全操作規(guī)程進(jìn)行。

2）工作前檢宣所有維修用設(shè)備儀器，嚴(yán)禁使用不符合安全規(guī)定的設(shè)備和_L具。

3）各電器設(shè)備和線(xiàn)路的絕緣必須良好，非電工不準(zhǔn)拆裝電器設(shè)備和線(xiàn)路。

4）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件和線(xiàn)路安裝，全面進(jìn)行安全檢查。

5）電壓、電流、斷流容量、操作次數(shù)、溫度等運(yùn)行參數(shù)應(yīng)符合規(guī)定。

6）設(shè)備安裝好后，試運(yùn)轉(zhuǎn)合閘前，必須對(duì)設(shè)備及接線(xiàn)仔細(xì)檢查，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題時(shí)方可合閘。

7）操作刀閘開(kāi)關(guān)和電氣分合開(kāi)關(guān)時(shí)，必須帶絕緣手套，并要設(shè)專(zhuān)門(mén)人員監(jiān)護(hù)。電動(dòng)機(jī)、執(zhí)

行機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)或試運(yùn)行時(shí)，也應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)視，不得隨意離開(kāi)。如發(fā)現(xiàn)異常聲音或氣味

時(shí)，應(yīng)立即停止機(jī)器切斷電源進(jìn)行檢查修理。

8）安裝電機(jī)時(shí)，必須檢查絕緣電阻與否合格，轉(zhuǎn)動(dòng)與否靈活\零部件與否齊全，同步必須安

裝接地線(xiàn)。

9）拖拉電纜應(yīng)在停電狀況下進(jìn)行，若因工作需要不能停電時(shí)，應(yīng)先檢查電纜有無(wú)破裂之處，

確認(rèn)完好后，帶好絕緣手套才能拖拉。

10）帶熔斷器"勺開(kāi)關(guān)，其熔絲應(yīng)與負(fù)載電流匹配，更換熔絲必須向拉開(kāi)刀開(kāi)關(guān)。

11）電器元件應(yīng)垂直安裝，一般傾斜不超過(guò)5。，應(yīng)使螺栓固定在支持物上，不得采用焊接，

安裝位置應(yīng)便于操作，手柄與周?chē)ㄖ镩g應(yīng)保持一定距離，不易被碰壞。

12）低壓電器的金屬外殼或金屬支架必須接地（或接零），電器的裸露部分應(yīng)加防護(hù)罩，

雙頭刀開(kāi)關(guān)的分合閘位置上應(yīng)有防止自動(dòng)合閘的位置。

（二）運(yùn)行前的檢查和試檢規(guī)定

1）控制器內(nèi)與否清潔，無(wú)垢，所安裝的電器其型號(hào)、規(guī)格與否與圖紙相符，電器元件安裝與

否牢固。

2）用手操作的刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)、斷路器等，不應(yīng)有卡住或用力過(guò)大的現(xiàn)象。

3）刀開(kāi)關(guān)、斷路器、熔斷器等各部分應(yīng)接觸良好。

4）電器口勺輔助觸點(diǎn)的I通斷與否可靠，斷路器等重要電器小J通斷與否符合規(guī)定。

5）二次回路的接線(xiàn)與否符合圖紙規(guī)定，線(xiàn)段要有編號(hào)，接線(xiàn)應(yīng)牢固、整潔。

6）儀表與互感器的變比與接線(xiàn)極性與否對(duì)U勺。

7）母線(xiàn)連接與否良好，其支持絕緣子、夾持件等附件與否牢固可靠。

8）保護(hù)電器的整定值與否符合規(guī)定，熔斷器的熔體規(guī)格與否對(duì)II勺，輔助電路各元件的節(jié)點(diǎn)

與否符合規(guī)定。

9）保護(hù)接地系統(tǒng)與否符合技術(shù)規(guī)定，并應(yīng)有明顯標(biāo)識(shí)。表計(jì)和繼電器等二次元件的動(dòng)作與

否精確無(wú)誤。

10）用歐姆表測(cè)量絕緣電阻值與否符合規(guī)定，并按規(guī)定作耐壓試驗(yàn)。

（三）控制與安全系統(tǒng)運(yùn)行的檢查

1）保持柜內(nèi)電器元件日勺干燥、清潔。

2）常常注意柜內(nèi)各電器元件日勺動(dòng)作次序以與否對(duì)的、口:靠。

3）運(yùn)行中尤其注意柜中的開(kāi)斷元件及母線(xiàn)等與否有溫升過(guò)高或過(guò)熱、冒煙、異常的I聲音及

不應(yīng)有的的放電等不正?，F(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)停電檢查，并排除故障，并防止事故的

擴(kuò)大。

4）對(duì)斷開(kāi)、閉合次數(shù)較多II勺斷路器，應(yīng)定期檢置主觸點(diǎn)表面的燒損狀況，并進(jìn)行維修,斷

路器每通過(guò)一次斷路電流，應(yīng)及時(shí)對(duì)其主觸點(diǎn)等部位進(jìn)行檢查修理。

5）對(duì)主接觸器，尤其是動(dòng)作頻繁的系統(tǒng)，應(yīng)及時(shí)檢查主觸點(diǎn)表面，當(dāng)發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)嚴(yán)重?zé)龘p時(shí)，

應(yīng)及時(shí)更換不能繼續(xù)使用，

6）定期檢查接觸器、斷路器等電器的輔助觸點(diǎn)及電器的觸點(diǎn)，保證接觸良好。定期檢查電

流繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等整定值與否符合規(guī)定，并作定期整定，

平時(shí)不應(yīng)開(kāi)蓋檢修。

7）定期檢查各部位接線(xiàn)與否牢固及所有緊固件有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。

8）定期檢查裝置的保護(hù)接地系統(tǒng)與否安全可靠。

9）常常檢查按鈕、操作鍵與否操作靈活，其接觸點(diǎn)與否良好。

第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的構(gòu)造原理

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的J控制目的

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是實(shí)現(xiàn)由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的裝置，風(fēng)輪系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)了從風(fēng)能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械能到電能的能量轉(zhuǎn)換

過(guò)程，仕考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制目的時(shí)，應(yīng)結(jié)合它們的運(yùn)行方式重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)如下控

制目附

1.控制系統(tǒng)保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，同步高質(zhì)量地將不停變化IJ勺風(fēng)能轉(zhuǎn)化為頻率、

電壓恒定的交流電送人電網(wǎng)。

2.控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組II勺運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控顯示及故障處

理，完畢機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài)管理和控制。

3.運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能控制實(shí)現(xiàn)機(jī)組的功率優(yōu)化控制，定槳距恒速機(jī)組重要進(jìn)行軟切入、軟切出

及功率因數(shù)賠償控制，對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組重要進(jìn)行最佳尖速比和額定風(fēng)速以上II勺恒功率

控制。

4.不小于開(kāi)機(jī)風(fēng)速并且轉(zhuǎn)速到達(dá)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速的條件下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能軟切入自動(dòng)并網(wǎng)，保證

電流沖擊不不小于額定電流。當(dāng)風(fēng)速在4-7m/s之間，切入小發(fā)電機(jī)組（不不小于300kW）

并網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)速在7-3Cm/s之間，切人大發(fā)電機(jī)組1不小于500kW）并網(wǎng)運(yùn)行。

重要完畢下列自動(dòng)控制功能：

1）大風(fēng)狀況下，當(dāng)風(fēng)速到達(dá)停機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)葉尖限速脫網(wǎng)抱液壓機(jī)械閘停機(jī),

并且在脫網(wǎng)同步，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航90°。停機(jī)后待風(fēng)速減少到大風(fēng)開(kāi)機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組又可自動(dòng)并人電網(wǎng)運(yùn)行。

2）為了防止小風(fēng)時(shí)發(fā)生頻繁開(kāi)、停機(jī)現(xiàn)象，在并網(wǎng)后10rin內(nèi)不能按風(fēng)速自動(dòng)停機(jī)。同樣，

在小風(fēng)自動(dòng)脫網(wǎng)停機(jī)后，5min內(nèi)不能軟切并網(wǎng)。

3）當(dāng)風(fēng)速不不小于停機(jī)風(fēng)速時(shí)，為了防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期逆功率運(yùn)行，導(dǎo)致電網(wǎng)損耗，

應(yīng)自動(dòng)脫網(wǎng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處在自由轉(zhuǎn)動(dòng)的待風(fēng)狀態(tài)。

4）當(dāng)風(fēng)速不小于開(kāi)機(jī)風(fēng)速，規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組U勺偏航機(jī)構(gòu)一直能自動(dòng)跟風(fēng)。跟風(fēng)精度范圍

±15°o

5）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓機(jī)械閘在并網(wǎng)運(yùn)行、開(kāi)機(jī)和待風(fēng)狀態(tài)下，應(yīng)當(dāng)松開(kāi)機(jī)械閘，其他狀

態(tài)下（大風(fēng)停機(jī)、斷電和故障等）均應(yīng)抱閘。

6）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉尖聞除非在脫網(wǎng)瞬間、超速和斷電時(shí)釋放，起平穩(wěn)剎車(chē)作用。其他時(shí)

間（運(yùn)行期間、正常和故障停機(jī)期間）均處在歸位狀態(tài)。

7）在大風(fēng)停機(jī)和超速停機(jī)的狀況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除了應(yīng)當(dāng)脫網(wǎng)、抱閘和甩葉尖閘停機(jī)外,

還應(yīng)當(dāng)自動(dòng)投入偏航控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙軸心線(xiàn)與風(fēng)向成一定U勺角度，增長(zhǎng)風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組脫網(wǎng)的安全度，待機(jī)艙轉(zhuǎn)約90°后，機(jī)艙保持與風(fēng)向偏90°跟風(fēng)控制，跟風(fēng)范圍土

15°o

8）在電網(wǎng)中斷、缺相和過(guò)電壓的狀況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)停止運(yùn)行，此時(shí)控制系統(tǒng)不能供

電。假如正在運(yùn)行時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組碰到這種狀況，應(yīng)能自動(dòng)脫網(wǎng)和抱閘停機(jī)，此時(shí)偏航機(jī)構(gòu)

不會(huì)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械構(gòu)造部分應(yīng)能承受考驗(yàn)。

9）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架內(nèi)的懸掛電纜只容許扭轉(zhuǎn)±2.5圈，系統(tǒng)已設(shè)計(jì)了正/反向扭纜計(jì)數(shù)

器，超過(guò)時(shí)自動(dòng)停機(jī)解纜，到達(dá)規(guī)定后再自動(dòng)開(kāi)機(jī)，恢復(fù)運(yùn)行發(fā)電。

10）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有手動(dòng)控制功能（包括遠(yuǎn)程遙控手操），手動(dòng)控制時(shí)“自動(dòng)”功能

應(yīng)當(dāng)解除，相反地投入自動(dòng)控制時(shí)，有些“手動(dòng)”功能自動(dòng)屏蔽。

11）控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組U勺所有監(jiān)控參數(shù)在正常容許的范圍內(nèi)，一旦超過(guò)極限

并出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況，應(yīng)能自動(dòng)處理并安全停機(jī)。

二、控制系統(tǒng)重要參數(shù)

1.重要技術(shù)參數(shù)

1）主發(fā)電機(jī)輸出功率（額定）Pe（kW）

2）發(fā)電機(jī)最大輸出功率1.2Pe（kW）

3）作風(fēng)速范圍4-25m/s

4）額定風(fēng)速Ve(m/s)

5）切攻風(fēng)速（1min平均值）4m/s

6）切出風(fēng)速（1min平均值）25m/s

7）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速N(r/min)

8）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速1000/1500+20r/min

9）發(fā)電機(jī)輸出電壓V±10%

10）發(fā)電機(jī)發(fā)電頻率50Hz±0.5Hz

11）并網(wǎng)最大沖擊電流（有效值）V1.51e

12）電容賠償后功率因數(shù)0.6-0.92

2.控制指標(biāo)及效果

1）方式專(zhuān)用微控制器

2）過(guò)載開(kāi)關(guān)<690V,660A

3）自動(dòng)對(duì)風(fēng)偏差范圍±15°

4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)起、停時(shí)間V60s

5）系統(tǒng)測(cè)試精度>0.5%

6）電纜纏繞2.5圈自動(dòng)解纜

7）解纜時(shí)間55min

8）手動(dòng)操作響應(yīng)時(shí)間<5s

3.保護(hù)功能

1）超電壓保護(hù)范圍持續(xù)30s>1.3Ue(V)

2）欠電流保護(hù)范圍持續(xù)3Us<1.3le(A)

3）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速極限<40r/min

4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速極限<1800r/min

5）發(fā)電機(jī)過(guò)功率保護(hù)值持續(xù)60s>1.2Pe(kW)

6）發(fā)電機(jī)過(guò)電流保護(hù)值持續(xù)30>1.51e(A)

7）大風(fēng)保護(hù)風(fēng)速持續(xù)600s>25m/s

8）系統(tǒng)接地電阻V4Q

9）防雷感應(yīng)電壓>3500V

三、恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)構(gòu)成

控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖，如圖9-1所示。這是定槳距雙速發(fā)電機(jī)型機(jī)組控制系統(tǒng)日勺構(gòu)成，對(duì)于變

槳距風(fēng)力發(fā)甩機(jī)組只是發(fā)電機(jī)軟切人控制略有區(qū)別。

控制系統(tǒng)由微機(jī)控制器（包括監(jiān)控顯示運(yùn)行控制器、并網(wǎng)控制器、發(fā)電機(jī)功率控制器）、

運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、控制輸出驅(qū)動(dòng)電路模板（輸出伺服電動(dòng)機(jī)、液壓伺服機(jī)構(gòu)、機(jī)電切

換裝置）等系統(tǒng)構(gòu)成。重要有空氣斷路器、控制切換接觸器、過(guò)電流、過(guò)電壓及避雷保護(hù)器

件、電流、電壓及溫度的變換電路、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制裝置、偏航控制系統(tǒng)、相位賠償系統(tǒng)、

停機(jī)制動(dòng)控制裝置。傳感信號(hào)重要由信號(hào)接口電路完畢，它們向計(jì)算機(jī)控制器提供電氣隔離

原則信號(hào)。這些信號(hào)有模擬量20點(diǎn)、開(kāi)關(guān)量60多點(diǎn)、頻率量10多點(diǎn)，信號(hào)的電壓和電

流范圍一般為工業(yè)原則信號(hào)。

1.控制系統(tǒng)輸入信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)有三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、輸出功

率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、控制板溫度、機(jī)械

制動(dòng)閘片磨損及溫度、電纜扭絞、機(jī)艙振動(dòng)、風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)等。為了得到系統(tǒng)運(yùn)行附伏況,

系統(tǒng)還需監(jiān)測(cè)各接觸器的開(kāi)關(guān)、液壓閥壓力狀況、偏航運(yùn)作和按鍵輸入等狀況。而控制系統(tǒng)

輸出控制的是并網(wǎng)晶閘管觸發(fā)、相賠償、旁路接觸器的開(kāi)合、空氣斷路器的開(kāi)合、空氣制動(dòng)、

機(jī)械制動(dòng)和偏航。這些控制輸出都需要狀態(tài)反饋，因此系統(tǒng)的輸入量包括20多點(diǎn)模擬量、

10點(diǎn)頻率量、60多點(diǎn)開(kāi)關(guān)量。他們重要為系統(tǒng)的模擬輸入量：發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的三相電壓、

三相電流和發(fā)電機(jī)繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)依J熱升溫度；頻

率輸入量有風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)速儀、風(fēng)向儀，偏航正反向計(jì)數(shù)、扭纜正反向計(jì)數(shù)等；

開(kāi)關(guān)輸入量重要有按鍵信號(hào)16個(gè)、制動(dòng)閘片磨損、制動(dòng)閘片熱、風(fēng)向標(biāo)0°、風(fēng)向標(biāo)90“、

偏航順時(shí)針傳感、偏航逆時(shí)針傳感、機(jī)艙振動(dòng)、偏航電動(dòng)機(jī)過(guò)載、旁路接觸器狀態(tài)、風(fēng)輪液

壓壓力信號(hào)（風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)出現(xiàn)）、機(jī)械制動(dòng)液壓壓力高、機(jī)械制動(dòng)液壓壓力低、外部錯(cuò)

誤信號(hào)等等。

2.控制系統(tǒng)輸出信號(hào)而系統(tǒng)R勺控制輸出重要是控制各電磁閥、接觸器線(xiàn)圈、空氣斷路器日勺開(kāi)

合輸出。電磁閥和接觸器網(wǎng)的開(kāi)合則與發(fā)電動(dòng)機(jī)時(shí)并網(wǎng)、偏航電動(dòng)機(jī)（順時(shí)針和，逆時(shí)針）

的動(dòng)作、相位賠償?shù)娜酵肚?、空氣制?dòng)及機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的I動(dòng)作等。尚有系統(tǒng)的軟并網(wǎng)和軟

脫網(wǎng)控制。此外，對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還規(guī)定根據(jù)風(fēng)速變化調(diào)整變槳距控制輸出。

四、控制系統(tǒng)工作原理

主開(kāi)關(guān)合上后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器準(zhǔn)備自動(dòng)運(yùn)作。首先系統(tǒng)初始化，檢查控制程序、微控

制器硬件和外設(shè)、傳感器來(lái)的脈沖及比較所選的操作參數(shù)，備份系統(tǒng)工作表，接著就正式起

動(dòng)。起動(dòng)的第一秒鐘內(nèi)，先檢查電網(wǎng)、設(shè)置各個(gè)計(jì)數(shù)器、輸出機(jī)構(gòu)初始工作狀態(tài)及晶閘管的

開(kāi)通角。所有這些完畢后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行。用于風(fēng)輪時(shí)葉尖本來(lái)是90°,目前

恢復(fù)為0°,風(fēng)輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算機(jī)開(kāi)始時(shí)刻監(jiān)測(cè)各個(gè)參數(shù)、輸入，判斷與否可以并網(wǎng)，判

斷參數(shù)有否超過(guò)極限、執(zhí)行偏航、相位賠償、機(jī)械制動(dòng)或空氣制動(dòng)。其中相位賠償?shù)腏作用在

于使功率因數(shù)保持在0.95-0.99之間。其詳細(xì)日勺控制系統(tǒng)工作原理流程框圖（見(jiàn)圖9-2）。

五、并網(wǎng)控制基本原理

恒速恒頻發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)樸，根據(jù)發(fā)電機(jī)不一樣種，即采用不一樣措

施，對(duì)于同步發(fā)電機(jī)和籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)措施各不相似。前者運(yùn)行于由電機(jī)極數(shù)和頻率所決定

I內(nèi)同步轉(zhuǎn)速，后者則以稍高于同步速的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

（一）同步發(fā)電機(jī)R勺并網(wǎng)運(yùn)行控制

由于發(fā)電機(jī)有固定口勺旋轉(zhuǎn)方向，只要使發(fā)電機(jī)口勺輸出端與電網(wǎng)各項(xiàng)互相對(duì)應(yīng)即可滿(mǎn)足條件.

起動(dòng)和并網(wǎng)過(guò)程如下：由風(fēng)向傳感器測(cè)出風(fēng)向，并使偏航控制器動(dòng)作，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)準(zhǔn)

風(fēng)向。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)切入風(fēng)速時(shí)，槳距控制器調(diào)整葉片槳距角使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)。但發(fā)電機(jī)

被風(fēng)力發(fā)電機(jī)組帶到靠近同步速時(shí)，勵(lì)磁調(diào)整器動(dòng)作，向發(fā)電機(jī)供應(yīng)勵(lì)磁，并調(diào)整勵(lì)磁電流

使發(fā)電機(jī)的端電壓靠近于電網(wǎng)電壓。在發(fā)電機(jī)被加速，幾乎到達(dá)同步速度時(shí)\發(fā)電機(jī)的電動(dòng)

勢(shì)或端電壓H勺幅值將大體與電網(wǎng)電壓相似。它們頻率之間的很小差異將使發(fā)電機(jī)的端電壓和

電網(wǎng)電壓之間的相位差在0°和360°叢J范圍內(nèi)緩慢的變化，檢測(cè)出斷路器兩側(cè)的電位差,

當(dāng)其為零或非常小時(shí)就可使斷路器合閘并網(wǎng)。合閘后由于有自整步作用，只要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速靠近

同步轉(zhuǎn)速就可以使發(fā)電機(jī)牽人同步，雖然發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)保持頻率完全相似。以上過(guò)程可以通

過(guò)微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)和操作。

這種同步機(jī)并網(wǎng)方式，可使并網(wǎng)時(shí)口勺瞬態(tài)電流減至最小，因而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)受到口勺

沖擊也最小。不過(guò)規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組調(diào)速器調(diào)整轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)頻率與電網(wǎng)頻率的I偏差到達(dá)容

許值時(shí)方可開(kāi)網(wǎng)，因此對(duì)調(diào)速器的規(guī)定較高，假如開(kāi)網(wǎng)時(shí)刻控制不妥，則有也許產(chǎn)生較大的

沖擊電流，甚至并網(wǎng)失敗,此外，為了實(shí)現(xiàn)上述同步并網(wǎng)所需要的控制系統(tǒng)，一-般不是很廉

價(jià)的，對(duì)于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將會(huì)占其整個(gè)成本的一種相稱(chēng)大的部分，由于這個(gè)原因，同步

發(fā)電機(jī)一般用于較大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

（-）感應(yīng)發(fā)電機(jī)時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行控制

1.電機(jī)并網(wǎng)感應(yīng)發(fā)電機(jī)可以直接并入電網(wǎng)，也可以通過(guò)晶閘管調(diào)壓裝置與電網(wǎng)連接。感應(yīng)發(fā)

電機(jī)的并網(wǎng)條件如下：

1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向應(yīng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向一致，即感應(yīng)發(fā)電機(jī)的相序應(yīng)和電網(wǎng)相序相似；

2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量靠近同步轉(zhuǎn)速時(shí)并網(wǎng)。

并網(wǎng)的第一種條件必須滿(mǎn)足，否則電機(jī)并網(wǎng)后將處在電磁制動(dòng)狀態(tài)，在接線(xiàn)時(shí)應(yīng)調(diào)整好相序;

第二個(gè)條件不是非常嚴(yán)格，但愈是靠近同步轉(zhuǎn)速并網(wǎng)，沖擊電流衰減的時(shí)間愈少。

當(dāng)風(fēng)速到達(dá)起動(dòng)條件時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)，感應(yīng)發(fā)電機(jī)被帶到同步轉(zhuǎn)速附近（一般為

98%-100%同步轉(zhuǎn)速）時(shí)合閘并網(wǎng)。由于發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)自身無(wú)電壓，故并網(wǎng)時(shí)必將伴隨一種

過(guò)渡過(guò)程，流過(guò)5-6倍額定電流的沖擊電流，一般零點(diǎn)幾秒后即可轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。感應(yīng)發(fā)電機(jī)

并網(wǎng)時(shí)的轉(zhuǎn)速雖然對(duì)過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間有一定影響，但一般來(lái)說(shuō)問(wèn)題不大，因此對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)

并網(wǎng)合閘時(shí)日勺轉(zhuǎn)速規(guī)定不是非常嚴(yán)格，并網(wǎng)比較簡(jiǎn)樸。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，合閘

瞬間的沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)及大電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行不會(huì)有太大的影響。當(dāng)對(duì)小容量H勺電網(wǎng)系

統(tǒng)，并聯(lián)瞬間會(huì)引起電網(wǎng)電壓大幅度下跌，從而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電器設(shè)備的正常

運(yùn)行，甚至?xí)绊懙叫‰娋W(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。為了克制并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流，可以在感應(yīng)發(fā)

電機(jī)與三相電網(wǎng)之間串接電抗器，使系統(tǒng)電壓不致下跌過(guò)大，待并網(wǎng)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，再將

其短接。

對(duì)于較大型的I風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，目前比較先進(jìn)的并網(wǎng)措施是采用雙向晶閘管控制的軟投入法，

如圖9-3所示。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將發(fā)電機(jī)帶到同步速附近時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出端H勺短路器閉合，

使發(fā)電機(jī)經(jīng)一組雙向晶閘管與電網(wǎng)連接，雙向晶閘管觸發(fā)角由1800逐漸打開(kāi)，雙向晶

閘管的導(dǎo)通角由0°-180,通過(guò)電流反饋對(duì)雙向晶閘管導(dǎo)通角日勺控制，將并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流

限制在1.5倍額定電流以?xún)?nèi)，從而得到一種比較平滑的并網(wǎng)過(guò)程，瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束后，微處

理機(jī)發(fā)出信號(hào)，運(yùn)用一組開(kāi)關(guān)將雙向晶閘管短接，從而結(jié)束了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)過(guò)程。進(jìn)入

正常的發(fā)電運(yùn)行。

2.并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的功率輸出感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，它向電網(wǎng)送出的電流的大小及功率因數(shù)，

取決于轉(zhuǎn)差率/及電機(jī)的參數(shù)，前者與感應(yīng)發(fā)電機(jī)口勺負(fù)載的大小有關(guān)，后者對(duì)設(shè)計(jì)好的電機(jī)

是給定的數(shù)值，因此這些量都不能加以控制或調(diào)整。并網(wǎng)后電機(jī)運(yùn)行在其轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)的

穩(wěn)定區(qū)（見(jiàn)圖9-4）。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳給發(fā)電機(jī)及I機(jī)械功率及轉(zhuǎn)矩隨風(fēng)速而增長(zhǎng)時(shí)，發(fā)電

機(jī)的輸出功率及其轉(zhuǎn)矩也對(duì)應(yīng)增大，原先的轉(zhuǎn)矩平衡點(diǎn)A1沿其運(yùn)行特性曲線(xiàn)移至轉(zhuǎn)速較前

稍高的一種新口勺平衡點(diǎn)A2,繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。但當(dāng)發(fā)電機(jī)時(shí)輸出功率超過(guò)其最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)

的功率時(shí)，其反轉(zhuǎn)矩減小，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速迅速升高，在電網(wǎng)上引起飛車(chē)，這是十分危險(xiǎn)的。

為此必須具有合理可靠的失速葉片或限速機(jī)構(gòu)，保證風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速或陣風(fēng)時(shí)，從風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組輸入的機(jī)械功率被限制在一種最大值范圍內(nèi)，保證發(fā)電機(jī)R勺輸出電功率不超過(guò)其最大

轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的功率值。

需要指出的I是，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的）最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓口勺平方成正比，電網(wǎng)電壓下降會(huì)導(dǎo)致發(fā)電

機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩成平方關(guān)系下降，因此如電網(wǎng)電壓嚴(yán)重下降也會(huì)引起轉(zhuǎn)子飛車(chē)；相反如電網(wǎng)電

壓上升過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增長(zhǎng)，功率因數(shù)下降，并有也許導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載運(yùn)行。因

此對(duì)于小容量電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)配置可靠H勺過(guò)電壓和欠電壓保護(hù)裝置，另首先規(guī)定選用過(guò)載能力強(qiáng)

（最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩1.8倍以上）的發(fā)電機(jī)。

3.無(wú)功功率及其賠償感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要落后的無(wú)功功率重要是為了勵(lì)磁的需要，此外也為了供

應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無(wú)功功率。單就前一項(xiàng)來(lái)說(shuō)一般中、大型感應(yīng)電機(jī)，勵(lì)磁電流約

為額定電流的20%-25%,因而勵(lì)磁所需的無(wú)功功率就到達(dá)發(fā)電機(jī)容量的20%-25%,再加

上第二項(xiàng)，這樣感應(yīng)發(fā)電機(jī)總共所需日勺無(wú)功功率約為發(fā)電機(jī)容量的20%-25%o

接在電網(wǎng)上H勺負(fù)載，?般來(lái)說(shuō)，其功率因數(shù)都是落后日勺，亦即需要落后H勺無(wú)功功率，而接在

電網(wǎng)上的感應(yīng)發(fā)電機(jī)也需從電網(wǎng)吸取落后依J無(wú)功功率，這無(wú)疑加重了電網(wǎng)上其他同步發(fā)電機(jī)

提供無(wú)功功率U勺承擔(dān)，導(dǎo)致不利的影響。因此對(duì)配置感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一般要采用電

容器進(jìn)行合適H勺無(wú)功賠償,

（三）變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一種重要長(zhǎng)處是可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在很大風(fēng)速范圍內(nèi)按最佳效

率運(yùn)行。從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行原理分析，規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速正比于風(fēng)速變化，并保

持一種恒定的最佳葉尖速比，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪時(shí)風(fēng)能運(yùn)用系數(shù)Cp保持最大值不變,

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出最大H勺功率。因此，對(duì)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的規(guī)定，除了可以穩(wěn)定可

靠地并網(wǎng)運(yùn)行之外，最重要口勺一點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)最大功率輸出控制。

（四）同步發(fā)電機(jī)交/直/交系統(tǒng)的I并網(wǎng)運(yùn)行

這種系統(tǒng)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)如下：

1）由于采用頻率變換裝置進(jìn)行輸出控制，因此并網(wǎng)時(shí)沒(méi)有電流沖擊，對(duì)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。

2）為采用交值佼轉(zhuǎn)換方式，同步發(fā)電機(jī)日勺工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨(dú)立的I,風(fēng)輪及發(fā)電

機(jī)的轉(zhuǎn)速可以變化，不必緊張發(fā)生同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)也許出現(xiàn)日勺失步問(wèn)題。

3）由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵(lì)式逆變器，雖然可以調(diào)整無(wú)功功率，但有高頻電流流向

電網(wǎng)。

4）在風(fēng)電系統(tǒng)中采用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來(lái)調(diào)整輸出負(fù)荷可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按最佳效

率運(yùn)行，向電網(wǎng)輸送更多內(nèi)電能。

（五）雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行

雙饋發(fā)電機(jī)定子三相繞組直接與電網(wǎng)相聯(lián)，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)交一交循環(huán)變流器聯(lián)入電網(wǎng)。這種系

統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)：

1.風(fēng)力機(jī)起動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)至靠近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，由循環(huán)變流器控制進(jìn)行電壓匹配、同力和相

位控制，以便迅速地并入電網(wǎng)，并網(wǎng)時(shí)基本上無(wú)電流沖擊。對(duì)于無(wú)初始起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組（如達(dá)里厄型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組），風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)下的起動(dòng)可由雙饋電機(jī)運(yùn)行于

電動(dòng)機(jī)工況來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)U勺轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速及負(fù)載的變化及時(shí)做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以最佳

葉尖速比運(yùn)行，產(chǎn)生最大內(nèi)電能輸出。

3.雙饋發(fā)電機(jī)勵(lì)磁可調(diào)量有三個(gè)，即勵(lì)磁電流口勺頻率、幅值和相位。調(diào)整勵(lì)磁電流的頻率，

保證發(fā)電機(jī)在變速運(yùn)行的狀況下發(fā)出恒定頻率的電力；通過(guò)變化勵(lì)磁電流的幅值和相位，可

到達(dá)調(diào)整輸出有功功率和無(wú)功功率的目的。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流相位變化時(shí)，由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生佐轉(zhuǎn)子

磁場(chǎng)在電機(jī)氣隙空間的位置有一種位移，從而變化了雙饋電機(jī)定子電動(dòng)勢(shì)與電網(wǎng)電壓向量

的相對(duì)位置，也即變化了電機(jī)H勺功率角，因此調(diào)整勵(lì)磁不僅可以調(diào)整無(wú)功功率，也可以調(diào)整

有功功率。

六、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組日勺變距控制原理

（一）變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方式

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變距系統(tǒng)重要包括著兩種控制方式，叩并網(wǎng)前的速度控制與并網(wǎng)后的功率

控制。由于異步電機(jī)的功率與速度是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的，功率控制最終也是通過(guò)速度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)

嘰

變槳距風(fēng)輪的葉片在靜止時(shí)，節(jié)距角為90°,如圖9-5所示，這時(shí)氣流對(duì)葉片不產(chǎn)生力矩，

整個(gè)葉片實(shí)際上是一塊阻尼板。當(dāng)風(fēng)速到達(dá)起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，葉片向0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)

葉片產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)輪開(kāi)始起動(dòng)。風(fēng)輪從起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速,其口I?片的節(jié)距角隨轉(zhuǎn)速U勺升

高是一種持續(xù)變化的過(guò)程，根據(jù)給定的速度參照值，調(diào)整節(jié)距角，進(jìn)行所謂的速度控制。

當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，電機(jī)并人電網(wǎng)。這時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速受到電網(wǎng)頻率"勺牽制，變化不大，重

要取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)差，電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制實(shí)際上已轉(zhuǎn)為功率控制。為了優(yōu)化功率曲線(xiàn)，在進(jìn)行

功率控制的同步，通過(guò)轉(zhuǎn)子電流控制器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)差進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)速較

低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差調(diào)整到很小（1%）,轉(zhuǎn)速在同步速附近；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差

調(diào)整到很大（10%），使葉尖速比得到優(yōu)化使功率曲線(xiàn)到達(dá)理想的狀態(tài)。

（二）變距控制

如圖9-6所示，變距控制系統(tǒng)實(shí)際上是一種隨動(dòng)系統(tǒng)。變距控制器是一種非線(xiàn)性比例控制器,

它可以賠償比例閥的死帶和極限。變距系統(tǒng)日勺執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，節(jié)距控制器的輸出信

號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，變成電玉信號(hào)控制比例閥（或電液伺服閥），驅(qū)動(dòng)油缸活塞，推進(jìn)變距機(jī)

構(gòu)，使葉片節(jié)距角變化。

活塞的位移反饋信號(hào)由位移傳感器測(cè)量，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入比較器。

七、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的信號(hào)特性

1.電量信號(hào)

1）電壓、電流：測(cè)量信號(hào)范圍寬，規(guī)定有很好的線(xiàn)性度；測(cè)量信號(hào)諧波豐富，頻譜特性復(fù)雜;

電壓、電流信號(hào)為矢量信號(hào)，暫態(tài)反應(yīng)速度應(yīng)低于0.02s,精度高于0.5級(jí)。

2）功率因數(shù)：影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量計(jì)量和賠償電容投入容量，規(guī)定較高精度。

3）電網(wǎng)頻率：一般在工頻附近，精度規(guī)定±0.1Hz,反應(yīng)速度快。

一次電壓、電流由PT、CT變換為可采樣的交流信號(hào)，經(jīng)濾波整形限幅后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

以上數(shù)據(jù)信號(hào)采集點(diǎn)集中，數(shù)據(jù)流量大，采樣速度高。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組H勺電壓電流時(shí)采樣數(shù)據(jù)

有兩個(gè)用途：

a.在發(fā)電機(jī)或主回路元件故障及電網(wǎng)發(fā)生危及風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的異常狀態(tài)時(shí)作為微機(jī)俁護(hù)

的判據(jù)。

b.作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量記錄、性能評(píng)估、狀態(tài)顯示的重要參數(shù)。以及超功率和低功率時(shí)

作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行判據(jù)。同步，也作為就地電容賠償投切重要判據(jù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

繼電保護(hù)屬于低壓電流、電壓保護(hù)。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的與電網(wǎng)連接和運(yùn)行特點(diǎn)，電力故障

的形式比較簡(jiǎn)樸，輸入信號(hào)的暫態(tài)分量不豐富，僅規(guī)定純基頻分量U勺輸入信號(hào)，即可作為風(fēng)

力發(fā)電機(jī)組電力故障判據(jù)，同步，算法選擇還需兼顧數(shù)據(jù)記錄的需要，因而選擇傅氏全波算

法作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組微機(jī)繼電保護(hù)U勺算法。傅氏算法數(shù)據(jù)窗尺度為20ms,計(jì)算量和采樣頻

率對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種需要妥善處理的問(wèn)題，對(duì)于IPC系統(tǒng)則需要妥善處理數(shù)據(jù)流

量分派的問(wèn)題，可直接應(yīng)用于低壓網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流后各保護(hù)，配置差分濾波器以減弱電流

中衰減的直流分量作為電流速斷保護(hù)，加速出口故障的切除時(shí)間。

2.溫度信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)采集點(diǎn)相對(duì)集中，距離主控位置50m。器件熱容量較大，反應(yīng)到溫度變

化較慢，可采用粕電阻測(cè)量。溫度參數(shù)可作為器件疲勞程度和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效能區(qū)判據(jù),

而不適宜作為突發(fā)故障的保護(hù)判據(jù)。溫度記錄對(duì)于故障分析和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析有一定作

用。

由PT100鉗電阻對(duì)溫度進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)經(jīng)電路處理后形成0-5V電壓。根據(jù)采樣點(diǎn)空

間布置和距離數(shù)據(jù)處理中心位置，在機(jī)艙上設(shè)計(jì)一種采臭模塊就地將溫度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信

號(hào)，模塊采用RS-485通信方式把數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)。溫度采集模塊采用ICL7135芯片，其辨

別率為十進(jìn)制輸出4.5位，可接受從±150mV-±10V之間不一樣范圍日勺電壓信號(hào)，并在與

外界接口處加裝DC3000VII勺光耦合器隔離，保護(hù)采集模塊易受高壓或地線(xiàn)電流的沖擊而

損壞。測(cè)量控制盤(pán)溫度的傳感器位于電控柜，經(jīng)電路處理后形成0-5V電壓直接送至A/D

轉(zhuǎn)換板，由計(jì)算機(jī)分析判斷晶閘管的溫度狀況。

3.風(fēng)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)向的測(cè)量由風(fēng)向標(biāo)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)向瞬時(shí)波動(dòng)頻繁，幅度不大。風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組為積極對(duì)風(fēng)設(shè)計(jì)，當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，由偏航機(jī)構(gòu)根據(jù)風(fēng)向標(biāo)信號(hào)帶動(dòng)機(jī)頭隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，

對(duì)風(fēng)向的測(cè)量不規(guī)定詳細(xì)位置。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)向"勺測(cè)量由風(fēng)向標(biāo)來(lái)完畢。伴隨數(shù)字電路

的發(fā)展，風(fēng)向標(biāo)的種類(lèi)也有許多。其中一種內(nèi)部帶有一種8位的格雷碼盤(pán)，當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)轉(zhuǎn)

動(dòng)時(shí)，同步也帶動(dòng)格雷碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此得到不一樣的格雷碼數(shù)，通過(guò)光電感應(yīng)元件，形成一

組8位的數(shù)字輸入信號(hào)。格雷碼盤(pán)將360°劃提成256人區(qū)，每個(gè)辨別為1.41°,因此其測(cè)

量精度為0*(%。這種風(fēng)向標(biāo)可以確定風(fēng)向詳細(xì)位置。

另一種風(fēng)向標(biāo)如圖9-7所示。風(fēng)向標(biāo)形成的信號(hào)為兩個(gè)開(kāi)關(guān)量，正向是一號(hào)傳感器，為0°

軸，二號(hào)傳感器同一號(hào)傳感器成90°夾角，為90°軸，這樣形成一種帶四個(gè)象限的虛擬坐

標(biāo)。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)后，就會(huì)同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組H前的方向形成夾角，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組目前"勺方

向必然會(huì)落在風(fēng)向標(biāo)所形成的坐標(biāo)象限內(nèi)，從而來(lái)確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組H勺偏航方向和停止偏

航的標(biāo)識(shí)。其中0/1表達(dá)傳感器送來(lái)口勺信號(hào)在0和1之間不?？谏讛[動(dòng)；表達(dá)傳感器送來(lái)的

信號(hào)可認(rèn)為0也可認(rèn)為1o本系統(tǒng)選用了這種風(fēng)向標(biāo)對(duì)風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量。

4.風(fēng)輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速范圍10-30r/min。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間布置，可采用霍爾元件將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為

窄脈沖。脈沖頻率范圍為7-20HZ。一般工作在10Hz以上。葉片轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速相差一種

固定變化，可以互相校驗(yàn)被測(cè)信號(hào)的可靠性。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)有兩個(gè)：發(fā)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速信號(hào)由霍爾傳感器進(jìn)

行采樣，經(jīng)整形濾波后輸入信號(hào)為頻率信號(hào)，經(jīng)光耦合器隔離后送至頻率數(shù)字化模塊。一般

測(cè)頻的措施有兩種：一種通過(guò)計(jì)量單位時(shí)間內(nèi)II勺脈沖個(gè)數(shù)獲得；一種測(cè)量相鄰脈沖的時(shí)間間

隔，通過(guò)求倒數(shù)獲得頻率。對(duì)于頻率較高的信號(hào)采用前一種措施可以獲得較高精度，對(duì)于頻

率較低的信號(hào)采用后一種措施可以節(jié)省系統(tǒng)資源，獲得較高精度。模塊類(lèi)型與測(cè)量風(fēng)速U勺相

似。模塊采用RS-485通信方式把數(shù)據(jù)送至工控機(jī)，由計(jì)算機(jī)把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)

速。頻率與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系為線(xiàn)性的。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行互相校驗(yàn)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速

乘以56.6等于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，假如不符，表達(dá)兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集部分有故障，風(fēng)力發(fā)電機(jī)

組退出運(yùn)行。轉(zhuǎn)速測(cè)量用于判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)和脫網(wǎng)，還可用于鑒別超

速條件，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過(guò)30r7min或電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)1575r/min時(shí)，應(yīng)停機(jī)。

5.風(fēng)速風(fēng)速通過(guò)安裝在機(jī)艙外的光電數(shù)字式風(fēng)速儀測(cè)得。風(fēng)速儀送出的信號(hào)為頻率值，經(jīng)光

耦合器隔離后送至頻率數(shù)字化模塊。模塊可處理最大輸入頻率值為6.8kHz。模塊采用458

通信方式把數(shù)據(jù)送給工控機(jī)，計(jì)算機(jī)把傳送來(lái)日勺頻率信號(hào)經(jīng)平均后轉(zhuǎn)換成風(fēng)速，由于頻率

一風(fēng)速的轉(zhuǎn)換關(guān)系非線(xiàn)性，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中采用了分段線(xiàn)性的］措施進(jìn)行處理。風(fēng)速值可根據(jù)功

率進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)速在3m/s如卜，功率高于150kW持續(xù)1min時(shí)，或風(fēng)速在8m/s以上，

功率低于100kW持續(xù)1irin時(shí)，表達(dá)風(fēng)速計(jì)有故障。

第三節(jié)安全系統(tǒng)的構(gòu)造原理

一、安全系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的地位

安全生產(chǎn)是我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)管理的一項(xiàng)基本原則。而風(fēng)電場(chǎng)則重要是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，因此

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組U勺運(yùn)行安全是風(fēng)電場(chǎng)以至電力行業(yè)的大事，導(dǎo)致電力生產(chǎn)的不安全，將直接

影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的正常生活秩序。尤其是在社會(huì)和電氣化設(shè)施不停向高消費(fèi)型發(fā)

展的時(shí)代，停電或用電質(zhì)量低下，導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至?xí)?dǎo)致社會(huì)不安。

控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行主線(xiàn)保證，所認(rèn)為了提高風(fēng)

力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全性,必須從控制系統(tǒng)的安全性和可靠性設(shè)計(jì)開(kāi)始，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)

組控制系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、運(yùn)行控制等不一樣環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，在設(shè)備從安裝到運(yùn)行的所有過(guò)程

中，切實(shí)把好安全質(zhì)量關(guān)，不停尋找提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠性U勺途徑和措施。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全生產(chǎn)是一項(xiàng)安全系統(tǒng)工程，而控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要構(gòu)成部

分，它的安全系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)安全系統(tǒng)的一部分，需要以系統(tǒng)論，信息論，控制論為基礎(chǔ)，研

究人、設(shè)備口勺生產(chǎn)管理，研究事故、防止事故的一門(mén)科學(xué)。從系統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn)，縱向從設(shè)計(jì)、制

造、安裝、試驗(yàn)、運(yùn)行、檢修進(jìn)行全面分析，橫向從元器件購(gòu)置、工藝、規(guī)程、原則、組織

和管理等全面分析最終進(jìn)行全面綜合評(píng)價(jià)。目的使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各不安全原因減到最小，到

達(dá)最佳安全狀態(tài)生產(chǎn)。

二、機(jī)組控制裝置的安全系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)計(jì)

（-）安全系統(tǒng)構(gòu)成（見(jiàn)圖9-8）

（-）安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)過(guò)程在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，其安全性包括系統(tǒng)的硬件安全性和軟件安全性。硬

件的安全性在很大程度上取決于構(gòu)成它的基本器件。因此,努力提高和改善元器件的可靠性

是安全性的保證。不過(guò)，只是從提高元器件區(qū)I可靠性來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)安全性越來(lái)越高的規(guī)定將

是很困難的，雖然可以做到，也要付出高昂的代價(jià)。不少先例已經(jīng)表明，即便有了高可靠性

的元器件，假如設(shè)計(jì)不妥、工藝不好、設(shè)計(jì)不合理，同樣不能獲得安全性高的硬件系統(tǒng)。因

此，努力搞好系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。

系統(tǒng)的安全性工作要貫穿在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、使用的全過(guò)程中。尤其是在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，

要全面安排和考慮有關(guān)安全性的問(wèn)題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保證后來(lái)生產(chǎn)、使用中所到達(dá)的可靠性的

重要環(huán)節(jié)。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)程在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一步，除了考慮系統(tǒng)性能指標(biāo)H勺實(shí)現(xiàn)外，同步要考慮有關(guān)

安全可靠性的）規(guī)定。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的）開(kāi)始階段，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析時(shí)，同步要對(duì)系統(tǒng)的安全

可靠性規(guī)定、可靠性環(huán)境進(jìn)行分析。

在制定和選擇最佳方案時(shí)，同步要比較各個(gè)方案II勺可靠性，它們采用的措施，到達(dá)的指標(biāo)和

付出的代價(jià)。對(duì)它們的安全性做出對(duì)應(yīng)的評(píng)估，以利于比較。

總體方案確定后來(lái)，再對(duì)系統(tǒng)逐漸分解。由總體系統(tǒng)到分系統(tǒng)、到子系統(tǒng)、到部件直到元器

件，對(duì)它們U勺安全可靠性進(jìn)行分派和預(yù)估。進(jìn)而決定各部件、各元器件的可靠性及其必須采

用的可靠性措施。這樣，就可以開(kāi)始進(jìn)行部件及電路板的設(shè)計(jì)。與此同步，也要考慮系統(tǒng)的

軟件設(shè)計(jì)及其應(yīng)采用的必要的安全性手段。

在系統(tǒng)的硬件及軟件調(diào)試完畢之后，進(jìn)入系統(tǒng)的試運(yùn)行階段。在這一階段中，要對(duì)系統(tǒng)硬

件、軟件的工作狀況進(jìn)行詳細(xì)的觀(guān)測(cè)和記錄。對(duì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行記錄和分析。對(duì)那些在

設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不周、措施不妥U勺地方采用必要的補(bǔ)救措施。必要時(shí)，對(duì)那時(shí)明顯地影響安

全性的部件或軟件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

3.生產(chǎn)及使用過(guò)程在生產(chǎn)及使用過(guò)程中，對(duì)故障進(jìn)行詳組記錄，定期提出匯報(bào)并進(jìn)行認(rèn)真的

分析。及時(shí)總結(jié)有關(guān)系統(tǒng)的工作狀況，找出故障的原因。仔細(xì)鑒別故障是由硬件還是由軟件

引起的，是屬于正常的元器件失效還是由于設(shè)計(jì)上口勺疏忽。假如是由于設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，則應(yīng)

重新設(shè)計(jì)該部件。用新設(shè)計(jì)的部件來(lái)替代原先不合適H勺部件。若是發(fā)現(xiàn)軟件上有錯(cuò)誤，則必

須認(rèn)真加以修改并重新進(jìn)行調(diào)試，并用改正日勺軟件替代顧客的舊軟件。

最終從系統(tǒng)設(shè)計(jì)到使用完全實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的安全規(guī)定。

三、機(jī)組控制運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)

1.大風(fēng)保護(hù)安全系統(tǒng)機(jī)組設(shè)計(jì)有切入風(fēng)速Vg,停機(jī)風(fēng)速Vt,一般取10min,25m/s的風(fēng)速

為停機(jī)風(fēng)速：由于此時(shí)風(fēng)II勺能量很大，系統(tǒng)必須采用保護(hù)措施，在停機(jī)前對(duì)失速型風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組；風(fēng)輪葉片自動(dòng)減少風(fēng)能的捕捉，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組II勺功率輸出仍然保持在額定功率左右，

而對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須調(diào)整葉片變距角，實(shí)現(xiàn)功率輸出的調(diào)整，限制最大功率U勺輸

出，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全。當(dāng)大風(fēng)停機(jī)時(shí)，機(jī)組必須按照安全程序停機(jī)。停機(jī)后，風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組必須90°對(duì)風(fēng)控制。

2.參數(shù)越限保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，有許多參數(shù)需要監(jiān)控，不一樣機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)，規(guī)定

越限參數(shù)值不一樣，溫度參數(shù)由計(jì)算機(jī)采樣值和實(shí)際工況計(jì)算確定上下限控制，壓力參數(shù)的

極限，采用壓力繼電器，根據(jù)工況規(guī)定，確定和調(diào)整越限設(shè)定值，繼電器輸入觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)

給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)辨別處理。電壓和電流參數(shù)由電量傳感器轉(zhuǎn)換送人計(jì)算機(jī)控制

系統(tǒng)，根據(jù)工況規(guī)定和安全技術(shù)規(guī)定確定越限電流電壓控制的參數(shù)。

3.電壓保護(hù)指對(duì)電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進(jìn)行的保護(hù)，一般對(duì)控制系統(tǒng)交流電源

進(jìn)行隔離穩(wěn)壓保護(hù)，同步裝置加高壓瞬態(tài)吸取元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。

4.電流保護(hù)控制系統(tǒng)所有的電器電路（除安全鏈外）都必須加過(guò)流保護(hù)器，如熔絲、空氣開(kāi)

關(guān)。

5.振動(dòng)保護(hù)機(jī)組設(shè)有三級(jí)振動(dòng)頻率保護(hù)，振動(dòng)球開(kāi)關(guān)、振動(dòng)頻率上限1、振動(dòng)頻率極限2,

當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)將分級(jí)進(jìn)行處理。

6.開(kāi)機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)機(jī)組開(kāi)機(jī)正常次序控制，對(duì)于定槳距失速異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用軟切控制限

制并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的電沖擊；對(duì)于同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用同步、同相、同壓并網(wǎng)控制，限制并

網(wǎng)時(shí)的電流沖擊。

7.關(guān)機(jī)保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在小風(fēng)、大風(fēng)及故障時(shí)需要安全停機(jī)，停機(jī)U勺次序應(yīng)先空氣氣動(dòng)制

動(dòng)，然后，軟切除脫網(wǎng)停機(jī)。軟脫網(wǎng)的次序控制與軟并網(wǎng)的控制基本一致。

8.緊急停機(jī)安全鏈保護(hù)緊急停機(jī)是機(jī)組安全保護(hù)的有效屏障，當(dāng)振動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作、轉(zhuǎn)速超轉(zhuǎn)速、

電網(wǎng)中斷、機(jī)組部件忽然員壞或火災(zāi)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組緊急停機(jī)，系統(tǒng)U勺安全鏈動(dòng)作，將有

效的保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工況安全，控制系統(tǒng)在3s左右，將機(jī)組平穩(wěn)停止。

四、電氣接地保護(hù)系統(tǒng)

（-）接地的基本概念

1.接地裝置電器設(shè)備的任何部分與土壤間作良好日勺電器連接成為接地，與土壤直接接觸口勺金

屬體稱(chēng)為接地體。連接接地體與電器設(shè)備之間曰勺金屬導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為接地線(xiàn)、接地棒和接地體均稱(chēng)

為接地裝置。工作接地在正常狀況或事故狀況下，為了保證電器設(shè)備的安全運(yùn)行，必須將電

控制系統(tǒng)一點(diǎn)進(jìn)行接地，如把變壓器口勺中心點(diǎn)接地，稱(chēng)為工作接地。

2.保護(hù)接地為了防止由于絕緣損壞而導(dǎo)致觸電危險(xiǎn)，把電器設(shè)備不帶電I向金屬外殼用導(dǎo)線(xiàn)和

接地裝置相連接，控制板、電動(dòng)機(jī)外殼接地，稱(chēng)為保護(hù)接地。

3.接地的作用

1）保護(hù)接地的作用：電器設(shè)備的絕緣一旦擊穿，可見(jiàn)其外殼對(duì)地電壓限制在安全電壓以?xún)?nèi)，

防止人身觸電事故。

2）保護(hù)接零的作用：電器設(shè)備的絕緣一旦擊穿，會(huì)形成阻抗很小U勺短路回路，產(chǎn)生很大的

短路電流，促使熔體在容許時(shí)間內(nèi)切斷故障電路，以免發(fā)生觸電傷亡事故。

3）工作接地的作用：減少人體的接觸電壓，迅速切斷故障設(shè)備，減少電器設(shè)備和電力線(xiàn)路

設(shè)計(jì)的絕緣水平。

4.反復(fù)接地在風(fēng)電場(chǎng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，中性點(diǎn)直接接地的低壓線(xiàn)路，塔筒處（中性點(diǎn)）零

線(xiàn)應(yīng)反復(fù)接地；無(wú)專(zhuān)用零線(xiàn)或用金屬外皮作零線(xiàn)的低壓電纜應(yīng)反復(fù)接地，電纜和架空線(xiàn)在引

入建筑物處，如離接地點(diǎn)超過(guò)50m,應(yīng)將零線(xiàn)接地，采用金屬管配線(xiàn)時(shí)，應(yīng)將金屬管與零

線(xiàn)連接后再反復(fù)接地，采用塑料管配線(xiàn)時(shí)，在管外應(yīng)敷設(shè)界面不不不小于10mm2日勺鋼線(xiàn)與

零線(xiàn)連接后再反復(fù)接地。每一反到接地電阻不超過(guò)10。，而電源（變壓器）容量在100kV

如下者，每一反復(fù)接地電阻不超過(guò)30Q,但至少要有3處進(jìn)行反復(fù)接地。

（-）機(jī)組接地保護(hù)裝置

1.接地體分為人工接地體卻自然界接地體。接地裝置應(yīng)充足運(yùn)用與大地有可靠連接的自然接

地，即塔筒和地基，但為了可靠接地，可自行設(shè)計(jì)人工接池體與塔筒和地基相連構(gòu)成接地網(wǎng)，

這樣具有很好II勺防雷電和大電流、大電壓的沖擊，同步必須安裝繞線(xiàn)環(huán)和接地棒的接地設(shè)計(jì)

裝置，即接地保護(hù)裝置。

2.人工接地體不應(yīng)埋設(shè)在垃圾、爐渣和強(qiáng)烈腐蝕性土壤史，埋設(shè)時(shí)接地體深度不不不小于0.

6m,垂直接地體長(zhǎng)度應(yīng)不不不小于2.5m,埋人后周?chē)眯率慷貙?shí)。

3.接地體連接應(yīng)采用搭接焊，搭接長(zhǎng)度為扁鋼寬度U勺2倍，并由三個(gè)鄰邊施焊，為圓鋼直

徑的六倍，并由兩面施焊。接地體與接地線(xiàn)連接，應(yīng)采用可拆卸的螺栓聯(lián)接，以便測(cè)試電阻。

4.當(dāng)?shù)叵螺^深處的土壤電阻率較低時(shí)，可采用深井或深管式接地體，或在接地坑內(nèi)填人化學(xué)

降阻劑。

［此貼被lina在2023-11-1210:12重新編輯］

五、微控制器抗干擾保護(hù)系統(tǒng)

（一）抗干擾保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

抗干擾的基本原則，為了使微機(jī)控制系統(tǒng)或控制裝置，既不因外界電磁干擾的影響而誤動(dòng)作

或喪失功能，也不向外界發(fā)送過(guò)大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作，因此設(shè)

計(jì)時(shí)重要遵照下列原則：

1）克制噪聲源，直.接消除干擾產(chǎn)生的原囚；

2）切斷電磁干擾的傳遞途徑，或提高傳遞途徑對(duì)電磁干擾的衰減作用，以消除噪聲源和受

擾設(shè)備之間日勺噪聲耦合；

3）加強(qiáng)受擾設(shè)備抵御電磁干擾的能力，減少其噪聲靈感度。

抗干擾措施：

1）進(jìn)入微控制器所有輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均采用光隔離器，實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部與外界

完全的電器隔離：

2）控制系統(tǒng)數(shù)字地和模擬地完全分開(kāi)；

3）控制器各功能板所有電源均采用DC-DC隔離電源；

4）輸入輸出的信號(hào)線(xiàn)均采用帶護(hù)套的抗干擾屏蔽線(xiàn)；

5）微機(jī)控制器的系統(tǒng)電路板由帶有屏蔽作用H勺鐵盒封裝，以防外界H勺電磁干擾；

6）設(shè)計(jì)很好的接地系統(tǒng)。

微機(jī)控制器抗干擾系統(tǒng)構(gòu)或框圖，如圖9-9所示。

（二）系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作，研究干擾對(duì)微控制器系統(tǒng)的影響及

采用抗干擾措施是十分必要的。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)或其他電子設(shè)備中，一種電路要減少干擾的影響，可以盡量減小干

擾源產(chǎn)生歐I干擾強(qiáng)度：亦可以切斷或減少干擾耦合原因，使干擾強(qiáng)度盡量衰減。再就是采用

多種措施，提高電子線(xiàn)路的抗干擾能力。

干擾源有的來(lái)自系統(tǒng)的外部。例如，工業(yè)電器設(shè)備H勺電火花，高壓輸電線(xiàn)上的放電；通信設(shè)

備的電磁波。太陽(yáng)輻射。雷電以及各大功率設(shè)備開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)出的干擾均屬于此類(lèi)干擾。另一類(lèi)

干擾來(lái)自微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部。例如，電源自身產(chǎn)生口勺干擾；電路中脈沖尖峰或自激振蕩；電

路之間通過(guò)度布電容的耦合產(chǎn)生"勺干擾，設(shè)備II勺機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的干擾；大的脈沖電流通過(guò)地

線(xiàn)電阻、電源內(nèi)阻導(dǎo)致的干擾等等均屬這一類(lèi)。

懂得干擾來(lái)源，就可在干擾源處采用措施，克制其產(chǎn)生。這種措施有時(shí)是十分有效的I。在無(wú)

法控制干擾源的地方，就必須從此外兩方面來(lái)下功夫。

（三）系統(tǒng)的抗干擾措施

在進(jìn)行微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，自始至終都要考慮怎樣提高系統(tǒng)H勺抗干擾性能。下面逐

一加以闡明。

1.微機(jī)控制器部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的控制器，既可以購(gòu)置現(xiàn)成的微型機(jī)（可編程控

制器或工控機(jī)），也可以自己進(jìn)行設(shè)計(jì)。在構(gòu)造、規(guī)模、體積、重量等方面有特殊規(guī)定，無(wú)

現(xiàn)成微機(jī)可用時(shí)，則必須自行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，從抗干擾角度出發(fā)需采用一定的措施。

在設(shè)計(jì)微機(jī)控制器時(shí)，應(yīng)注意總線(xiàn)口勺驅(qū)動(dòng)能力；總線(xiàn)H勺終端負(fù)載；防止總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)。在有干擾

時(shí)，采用措施，保證微機(jī)止常工作。微控制器部分應(yīng)當(dāng)與外設(shè)分開(kāi)放置，使微控制與其一他

功率電路隔開(kāi)。必要時(shí)，使微控制器浮地工作。

在微控制器電路板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵照數(shù)字電路電路板設(shè)計(jì)的原則。各芯片的電源到地之間加濾

波電容；芯片不用口勺輸入端應(yīng)小心處理，不要懸空；采用加阻尼口勺措施減少信號(hào)的輻射，例

如：在有脈沖電流的引線(xiàn)上串上一種小磁珠。在電路板設(shè)計(jì)時(shí)，引線(xiàn)盡量短。線(xiàn)間的串?dāng)_問(wèn)

題也必須加以消除。

在微型機(jī)設(shè)計(jì)中，存儲(chǔ)器部分是其重要構(gòu)成部分。而存儲(chǔ)器電路往往是一種很易產(chǎn)生干擾的

部件。當(dāng)存儲(chǔ)器部分采用芯片數(shù)越多，工作電流大，在讀寫(xiě)瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的脈沖電流。這

種沖擊電流會(huì)在引線(xiàn)電感上感應(yīng)出幅度較大的干擾電壓。

為了使微型機(jī)浮地，必須采用隔離措施、對(duì)于開(kāi)關(guān)信號(hào)的隔離，是比較輕易做到且代價(jià)不高。

例如，使用光隔離器或使用繼電器都可以。對(duì)于模擬信號(hào)日勺隔離，要稍微復(fù)雜一點(diǎn)?？梢圆?/p>

用線(xiàn)性光隔離相、使用隔離放大器或用模擬信號(hào)隔離集成電路，如AD202、AD204等。采

用這些措施，有助于使微型機(jī)浮地。

2.數(shù)字電路設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)數(shù)字電路時(shí)，不管是電源電壓較低的TTL電路，還是可以采用較高

電壓的CMOS電路，它們均有一定的抗干擾門(mén)限。如設(shè)計(jì)不妥，會(huì)產(chǎn)生干擾影響其他電路

或者會(huì)使自身對(duì)干擾愈加敏感。

在數(shù)字集成電路芯片的使用中，應(yīng)注意到它們的驅(qū)動(dòng)能力及不用輸入端的處理。采用漉波電

容，引線(xiàn)盡量短，平行走向的引線(xiàn)不要太長(zhǎng)，減小沖擊電流的I影響。

在TTL電路中，碰到容性負(fù)載時(shí)要尤其小心。由于容性負(fù)載會(huì)使下?級(jí)輸入波形邊緣一變

慢，而緩慢邊緣輸入會(huì)在數(shù)字電路狀態(tài)變換過(guò)程中產(chǎn)生幅度較大的振蕩。形成一種干擾源。

碰到這種狀況，可以運(yùn)用史密特觸發(fā)器首先對(duì)波形整形，而后再送到下一級(jí)電路。也可以運(yùn)

用DTL電路來(lái)處理容性負(fù)載的輸出，它不會(huì)由于前沿慢變而產(chǎn)生振蕩。同樣，在碰到感性

負(fù)載時(shí)，在電流關(guān)斷瞬間會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，它會(huì)使電路元件擊穿，也會(huì)產(chǎn)生干擾，必

須加以克服。一般可以在電感負(fù)載上并上保護(hù)二極管或電阻和電容。總之，碰到感性負(fù)載時(shí)

就要尤其小心。

對(duì)于CMOS電路來(lái)說(shuō)，同樣存在TTL電路中口勺問(wèn)題。當(dāng)輸入信號(hào)在CMOSf向轉(zhuǎn)換特性的

過(guò)渡段里產(chǎn)生波動(dòng)，則在其輸出端必然會(huì)出現(xiàn)振蕩。由于過(guò)渡段日勺特性體現(xiàn)HI具有很大放大

倍數(shù)的放大特性。

在電路設(shè)計(jì)中也許會(huì)碰到這樣日勺狀況,要獲得H勺信號(hào)必須通過(guò)一段很惡劣的干擾環(huán)境才能抵

達(dá)信號(hào)的輸入端。則信號(hào)源在這段惡劣環(huán)境中會(huì)耦合上比信號(hào)自身還大的干擾，使系統(tǒng)無(wú)法

正常工作。為了克服干擾的影響。可以在信號(hào)源處。先對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，使信號(hào)幅度足夠大;

在目的地的輸入端再進(jìn)行衰減。

在幅度大而寬度小日勺干擾存在時(shí)，可在電路中運(yùn)用低通濾波器濾除。由于?，這種干擾比信號(hào)

的頻率高，簡(jiǎn)樸的RC低通濾波器就能奏效。

在電路設(shè)計(jì)中常常會(huì)碰到多種按鍵、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸入電路。必須消除鍵抖動(dòng)的問(wèn)題。另首先，

從干擾的角度來(lái)說(shuō)，按鍵通斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的I干擾，必須消除。可以采用多種電路來(lái)清

除按鍵的抖動(dòng),由于電路原理很簡(jiǎn)樸，不需要再做闡明。

3.模擬電路設(shè)計(jì)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，一般采用模擬集成電路（或稱(chēng)線(xiàn)性集成電路）

來(lái)放大微弱信號(hào)或產(chǎn)生某種波形信號(hào)，或向負(fù)載提供一定的功率等。模擬器件既易受干擾的

影響又會(huì)產(chǎn)生干擾影響其他器件。

用于小信號(hào)放大H勺模擬電路，要注意到干擾及噪聲的影響。在選擇集成電路時(shí)，應(yīng)選擇低噪

聲元器件。選用低波紋、低噪聲的電源；在使用基準(zhǔn)電壓口勺地方，要選用低噪聲的基準(zhǔn)電壓。

在使用模擬電路時(shí)，要尤其注意消除放大器的自激。由于自激可使放大自身工作不正常，并

且還會(huì)干擾其他元器件。一般采用RC移相校正來(lái)消除自激。減少電源引線(xiàn)電阻及內(nèi)阻，加

強(qiáng)電源的濾波措施可以減少由電源引起MJ自激。

在模擬電路放大信號(hào)時(shí)，注意克服共模干擾。采用差分放大和好的接地措施，可以使其模干

擾減到最小。在模擬信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)之前，采用前面所達(dá)H勺隔離措施，可以大大減少由模擬

信號(hào)線(xiàn)路引入日勺干擾。

（四）克服信號(hào)傳播過(guò)程中的干擾

在信號(hào)傳播過(guò)程中，我們但愿將信號(hào)傳送而盡量消除或減少干擾的影響。若采用單端接受信

號(hào)，則串模和共模兩種干擾會(huì)所有進(jìn)入輸入部件。若采月差分輸入，運(yùn)用兩端輸入，則可以

大大減小共模干擾的I影響。由于傳播線(xiàn)上有一定電阻，共模影響不也許完全消除。

1.減少串模H勺影響可以采用如下措施消除或減小串模干擾的影響。

1）串模干擾是在信號(hào)傳播線(xiàn)上耦合產(chǎn)生的，可以來(lái)取屏蔽等措施切斷耦合的途徑。

2）在接受端加上濾波器，用濾波器濾除串模干擾而不明顯口勺影響有用信號(hào)。

3）減少傳播線(xiàn)的電阻及電抗，減小干擾在其上耦合產(chǎn)生的J影響。

4）將有用信號(hào)在傳播前進(jìn)行放大，在接受端再衰減。

2.減少共模日勺影響在許多現(xiàn)場(chǎng)，共模干擾電壓有時(shí)高達(dá).上千伏。共模干擾必須認(rèn)真加以克制,

重要采用如下某些措施。

1）采用差分方式傳播和接受：由于有現(xiàn)成的集成電路可以選用，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也就不困難了。

2）采用電流環(huán)傳播：在傳送信號(hào)時(shí)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流進(jìn)行傳送，可以大大減小共模

電壓的影響。由于傳送的電流基本上只與信號(hào)比和所采月的電源電壓有關(guān)，而與共模電壓無(wú)

關(guān)。

3）簡(jiǎn)樸口勺單端隔離措施：可以采用簡(jiǎn)樸日勺單端-----發(fā)送端或接受端隔離。那樣做就能克

制共模干擾日勺影響。采用的隔離措施可以是光耦合器、變壓器耦合器、繼電器隔離器或?qū)Ｓ?/p>

的集成電路芯片隔離器。

4）雙端隔離：在某些簡(jiǎn)樸的狀況卜.，可以采用單端隔離措施，例如，微機(jī)系統(tǒng)中的狀態(tài)顯示

燈、繼電器日勺控制輸出和狀態(tài)輸入、控制臺(tái)面板上H勺開(kāi)關(guān)、按健等等。但在某些狂雜的狀況

下，如雙機(jī)通信系統(tǒng)中，常常采用信號(hào)發(fā)送端與接受端都采用隔離措施。詳細(xì)電路這里就不

再簡(jiǎn)介。

5）隔離加電流環(huán)：由于電流環(huán)受共模干擾H勺影響小。一般在采用隔離措施時(shí)，常同步采用

電流環(huán)。尤其當(dāng)采用光電隔離技術(shù)時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常輕易。

6）用強(qiáng)信號(hào)傳播：如前所述，在發(fā)送端先將信號(hào)進(jìn)行放大，提高信噪比之后再進(jìn)行傳送。

7）光纖傳播：信號(hào)傳播線(xiàn)路運(yùn)用光纖，可以克服電氣通信傳播中的許多缺陷，使抗干擾能力

有了突破性的進(jìn)展。光纖傳播容量大、速率高、抗干擾性能好，是理想的傳送方式，只是造

價(jià)要高某些。

8）在信號(hào)傳送過(guò)程中保持雙線(xiàn)的平衡：只有雙線(xiàn)平衡時(shí)，才能將共模電壓減到最小，否則，

共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)化成串模干擾而導(dǎo)致影響。

9）注意傳播線(xiàn)的長(zhǎng)度：一般來(lái)說(shuō)，傳播線(xiàn)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，越輕易受到干擾。這還與傳播線(xiàn)的種類(lèi)、

構(gòu)造。電路等有關(guān)。但無(wú)論什么樣的狀況，均有各自的最大長(zhǎng)度的限制。在使用中應(yīng)予以注

意。

（五）電源電路H勺抗干擾措施

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，許多干擾是由電源供電線(xiàn)路產(chǎn)生或由它所引入的J。它是系統(tǒng)日勺

重要干擾源。許多文獻(xiàn)認(rèn)為，電源電路的抗干擾措施完善了，電子線(xiàn)路口勺抗干擾問(wèn)題也就處

埋了一大半。這足以闡明這個(gè)問(wèn)題的重要性。在我們實(shí)際JJ乍中，確實(shí)也杓這樣H勺體會(huì)。這

就是我們把電源問(wèn)題作為一?種重要問(wèn)題提出討論的理由。

1.電源中的干擾來(lái)源電源中的干擾來(lái)源大體有如下這幾種。

1）在電網(wǎng)直接受到雷擊或因雷電感應(yīng)所產(chǎn)生日勺極高的浪涌電壓。這種因雷電所產(chǎn)生的浪涌

電壓一般均達(dá)幾千伏。直接雷擊的浪涌電壓甚至高達(dá)幾十萬(wàn)伏。這種浪涌電壓會(huì)給系統(tǒng)導(dǎo)致

極大的危害。

2）多種電器設(shè)備的接通或斷開(kāi)所引起的電網(wǎng)浪涌電壓。