PLC电控分析.doc

PLC电控分析 第一部分 控制装置概述 600kW风力发电机控制装置是整个风力发电机组安全可靠运行的核心，其控制技术是风电机组的关键技术之一。控制装置与风力发电机组的其余各部分密切相关，是风电机组运行的大脑，是整个机组正常可靠运行以及实现最佳运行的可靠保证。 控制装置主要实现正常运行控制、参数监测及监控以及安全保护及处理等三大功能，即： 正常的运行控制包括机组自动起动，发电机软并网，大/,,,,发电机自动切换，发电机除湿加热，机舱自动跟踪风向，液压装置自动开停，齿轮箱油加热器、冷却电机启停，机舱扭缆和自动解缆，电容补偿自动分组投切以及负功率自动停机。 参数监测及监控包括电网的电压、频率、发电机输出、输入电流（双向监测）、有功功率（双向监测）、无功功率、功率因数，风速，风向，叶轮转速，发电机转速，液压装置状况，偏航装置状况，软并网等环节工作状况，齿轮箱油温，大/,,,,发电机绕组温度，发电机前/后轴承温度，控制柜温度，机舱、环境温度，控制器根据大量传感器提供的信号控制风机的可靠安全运行。控制器配置接口可以与就地监控和远方监控进行通讯，收集的风机运行数据和对风机发出的控制指令。 安全保护及处理装置分三层结构：计算机装置，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、钮缆、过速、紧急停机等故障时安全链动作保护机组，这属于不可自复故障，需人为处理后复位才能重新启动。而如电网电压过高，风速过大等故障发生后，电控装置在装置正常后可自动复位故障，重新起动风机。 控制装置的硬件组成主要包括以下几个部分：主控制柜（Main panel）、计算机柜（Computer panel）、电容柜（Phase compensation）、顶部控制柜（Topbox TB1、TB2、TB3）、传感器、执行机构以及控制电缆，现作一一介绍。 （一） 主控制柜 主控制柜是风力发电机组的主配电装置，主要完成发电机与电网、各执行机构控制（如电动机、电磁阀、接触器等）的连接。当主控制器PLC发出控制指令时，主控制柜内将发电机、风机中的各执行机构连接为强电控制回路并提供电源，同时将反馈信号（如接触器吸合、断路器跳闸等反馈信号）送到主控制器PLC对接触器、电动机、供电电源等执行机构运行状态监测，适时发出保护指令。主控制柜提供的电源等级较多，主要有交流690V、400V、220V、24V和直流24V等。此外，主控制柜对出现意外紧急情况（如超常振动、过度纽缆等）设有安全继电器硬件保护，另外还有防雷击和硬件互锁（如左/右偏航电机、大/,,,,发电机）等安全保护措施。 （二） 计算机柜 计算机柜主要由主控制器PLC、中间继电器电路板、软并网控制电路板组成。主控制器PLC采用模块化结构，由电源模块、中央处理器CPU、开关量输入模块、开关量输出模块及其功能扩展模块、模拟量输入模块、通讯处理器组成。可编程控制器PLC通常采用模块化结构，具有体积,,,,，功耗,,,,，无排风扇结构，装置通用性好，灵活性高，功能强，运算速度快等特点，在数据采集和控制功能方面可以通过扩展模块实现，输出驱动能力大，可靠性较高，抗干扰能力强，属于工业级控制。中间继电器电路板主要主控制柜的数字量输出信号及其反馈信号进行隔离处理。软并网控制电路板主要控制可控硅导通角情况来限制发电机启动/并网电流，对发电机的软启动、软并网进行控制。 （三） 电容补偿柜 电容补偿控制柜主要由刀熔开关、熔断器、交流接触器以及电容器组成。由主控制器PLC在发电机并网完成后根据无功功率的大,,,,控制交流接触器投入或切出补偿电容器。 在本电控装置中，无功补偿电容是分四级进行补偿的，由8个电容器组成（其中6个电容器容量为25 kVar、2个为12.5kVar）四级容量，四级容量分别为：87.5kVar、50kVar、25kVar和12.5kVar。风力发电机并网完成之后，主控制器PLC根据发电机所需无功功率控制交流接触器投切电容进行补偿。 （四） 顶部控制柜 顶部控制柜主要包括 TB1 、TB2、TB3三个控制柜，其中： 顶部控制柜（TB1）： TB1控制柜主要由温度分时控制继电器、温度转换模块、转速驱动电路、TAC84、以及转接端子和刹车磨损继电器组成。 采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号并由信号电缆传送到PLC的中央处理器CPU参与控制； 采集并处理叶轮转速、发电机转速、温度（包括环境温度、大/,,,,发电机绕组温度、发电机前/后轴承温度、齿轮箱油温、机舱温度）、振动防护（TAC84）等信号，并将上述信号由信号电缆传送到PLC的中央处理器CPU； TB1控制柜正面设有开机、停机、左偏、右偏、维护/复位旋钮，机舱内TB1的操作享有绝对优先权，为维护检修提供方便。 顶部控制柜（TB2）： 转接风速仪、风向标、环境温度传感