22745110252MW风机技术说明

2MW风电机组技术说明书中船重工(重庆)海装风电设备有限公司1. 技术来源2.0MW双馈式风电机组是海装公司与德国Aerodyn公司根据中国市场需求与配套能力联合开发的，为三叶片、上风向、水平轴、电气变桨、变速恒频、主动对风、传动链采用两点支撑原理的机组。2.0MW双馈式风电机组所有型号按照标准化、系列化和通用化进行设计和制造，可适应积雪、结冰、沙尘和低浓度盐雾等恶劣环境。2007年海装公司与德国aerodyn公司签定了合作设计2.0MW双馈式变速恒频风电机组控制系统的合同。海装公司拥有该控制系统技术使用、修改、转让以及产品销售的全部知识产权。序号部 件单位数值1机组数据1.1制造厂家/型号海装公司/HZ2.0MW1.2额定功率kW20001.3风轮直径m931.4切入风速m/s31.5额定风速m/s111.6切出风速（10分钟平均值）m/s251.7极端（生存）风速（3秒最大值）m/s52.51.8预期寿命年201.9设备可利用率%951.10该机型已安装数量台12叶片2.1制造厂家/型号保定惠腾/中船725所2.2叶片材料玻璃纤维2.3叶片数量片33齿轮箱3.1制造厂家/型号重齿风电/ FL2000H3.2齿轮级数33.3冷却方式油水冷4发电机4.1制造厂家/型号中船电机股份公司、大连天元电机厂4.2额定功率kW20684.3额定电压V6904.4功率因数0.9（感性）0.9（容性）4.5绝缘等级F4.6冷却方式空水冷5制动系统5.1主制动系统空气制动6.2第二制动系统高速盘式制动7偏航系统7.1型号/设计永进齿轮/ PH20007.2控制电气7.3偏航驱动数量台47.4单台偏航电机功率KW57.5偏航控制速度/s0.87.6风速仪型号进口/4.3519.00.7617.7风向仪型号进口/4.3129.00.7618变桨系统8.1生产厂家LUST/KK8.2类型电气变桨8.3柜体数量个6/49变频器（如采用双馈式异步发电机）9.1变频器型号ABB9.2额定容量kVA480/11609.3输入/输出电压V/V6909.4冷却方式空冷9.5频率范围Hz495110液压装置10.1制造厂家/型号进口/MEH-1010-0139-80211现地控制系统11.1型号/设计海装公司/HZ2.0MW12防雷保护12.1防雷设计标准IEC标准12.2机组接地电阻值413重量13.1机舱kg9340013.2发电机kg780013.3齿轮箱kg2250013.4叶片kg789313.5叶轮（不含叶片）kg20000设计理念主要的标准和规格为： IEC国际电工技术委员会标准ISO国际标准化委员会标准GL 德国劳埃德DIN德国标准化协会标准DIN-VDE德国标准化协会电气委员会标准IEEE电气和电子工程师协会标准IEA国际能量所CEE电器设备国际委员会和统一标准及认证标准EN欧洲标准IEC-34旋转式设备的设计标准GB中国国家标准ANSI美国国家标准学会DL中国电力行业标准整机的设计寿命不低于20年 振动的设计标准部件允许振动标准设计值机舱ISO2372ISO2954ISO7919GL的相关标准齿轮箱高速轴/低速轴发电机叶片塔筒基础40中船重工(重庆)海装风电设备有限公司2 机组说明2.1 风轮风轮在8.3 rpm到16.8 rpm的转速范围内正常运行。风轮采用变桨变速调速系统，可根据风速的变化自动调整风轮转速。叶片通过变桨轴承连接在轮毂上，由安装在轮毂里边的三个变桨电机驱动，通过变桨变速控制转速，使风电机组能够达到最佳的能量输出。叶片的翼型采用最新的空气动力学研究成果来设计，并且制造工艺先进、成熟，质量通过精密的模具来保证，叶片经过了静、动强度和刚度频率试验和测试并进行了疲劳试验，寿命超过20 年，叶片用高强度螺栓连接在变桨轴承上。变桨驱动设备及其控制装置集成到轮毂里边，并配备蓄电池组，即使在电网停电的情况下也可以完成顺桨动作。同时安装了自动润滑装置，专门用于变桨轴承和齿轮的润滑。变桨轴承设计成预应力轴承，使叶片变桨动作时振动小、运行平稳。 轮毂的结构设计采用有限元分析，以满足极限载荷和疲劳载荷要求，同时通过严格控制球墨铸铁材料成分和微观金相组织，保证了轮毂材料的优良机械性能；加上专门的铸造工艺、精密的加工制造、先进的探伤检验手段，保证了其制造质量。轮毂通过高强度螺栓和风电机组主轴连接，将动力输入主传动链。2.2 传动链主轴采用两个轴承支撑，前轴承作为浮动端主要承受径向载荷，后轴承作为固定端承受轴向载荷。齿轮箱通过锁紧盘与主轴相连接。整个传动链采用2点支撑虽然增加了部分成本，但可靠性大大提高，同时提高了可维护性。轴承座：主轴前轴承由一个与风轮锁定装置整合为一体的专用轴承座来支撑，机组在进行调试、维护、检修时用锁紧螺栓将整个传动系统锁死，工作人员可以很安全地在舱内和轮毂内工作，并可直接从舱内进入轮毂内。轴承座采用球墨铸铁材料，它具有很好的抗震性。轴承通过双V形圈密封，可以很好的保证油脂不会向外泄露，使机舱清洁而不受污染。齿轮箱带有一级行星齿轮和两级正齿轮，齿轮箱中的齿啮合具有高效率和低噪音的特点。弹性支撑与齿轮箱转矩臂通过弹性元件调节，直接与机座连接。齿轮箱上的弹性支撑装置运用了活动支承，非常有效地隔离了声音和振动从齿轮箱到机座的传递。弹性支撑的弹性元件使用高强度橡胶材料，以延长其使用寿命。齿轮箱油润滑和在线过滤系统润滑系统由油泵过滤装置、油/水热交换器、压力传感器等组成。油泵向系统供油，润滑油经二级滤油器过滤后到温控阀，温控阀根据润滑油的温度控制润滑油的流向。当油温低于45时，润滑油直接进入齿轮箱；当油温高于45时，温控阀开始动作，润滑油经油/水热交换器冷却后再进入到齿轮箱。在过滤器的入口和齿轮箱的入口都装有压力传感器用于检测润滑油的压力。过滤器为二级过滤，当冷启动（润滑油温度过低），或过滤器滤芯压差大于4bar时，滤芯上单向阀打开，润滑油只经过25m的粗过滤；当温度逐渐升高，或滤芯压差低于4bar时，滤芯上单向阀关闭，润滑油经过10m过滤。在过滤器上装有压差发讯器，当滤芯堵塞，压力差达到3bar时压差发讯器发讯，提示更换滤芯。图3.1 齿轮箱润滑和冷却系统海装公司所采用的齿轮箱采用迷宫密封、特殊回油等方式；通过多年的经验对齿轮啮合取合适的侧隙，并采用特种高精设备对齿轮做特殊的修形修向处理，增加了齿轮传动的平稳性，提高了齿轮箱抗冲击的能力，同时也降低了齿轮箱的振动及噪声；齿轮箱各润滑点全部采用强制润滑方式，使关键部位的润滑和冷却得到了保障，保证了齿轮箱长期运行的安全性。齿轮箱水冷却系统水冷却系统由水泵装置、水/风冷却器、压力罐、压力继电器、铜热电阻等组成。水泵工作后，冷却水经油/水热交换器、水/风冷却器组成冷却水循环回路。当冷却水温度达到一定值时，例如50时，水/风冷却器电机启动；当油温降到一定值时，例如45时水/风冷却器电机关闭。水泵出口设有压力继电器，当冷却水压力低于0.6bar时,压力继电器发出低压报警信号。水泵出口设有铜热电阻(PT100)，用于检测冷却水的温度并控制水/风冷却器的电机工作或停止。联轴器和制动器：在齿轮箱高速轴端安装有一个制动装置，并通过具有补偿能力的联轴器与发电机相连。在联轴器上还装有一个力矩限制器，用于防止在发电机故障的情况下齿轮箱上出现瞬时峰值力矩，以保护齿轮箱不受损坏。所有的传动系统零部件都是来自国内外知名的、长期从事该行业的供应商，他们的产品以高质量和高可靠性著称，具备完全符合设计要求的防腐蚀保护。所有主要零部件在发货前已在厂内经过全面的性能测试。2.3 发电系统发电系统是能否获得高效、高品质电能输出的关键。采用双馈异步发电机变流器系统是目前世界上级风电机组的主流模式。双馈异步发电机可靠性高、结构紧凑、体积小、重量轻，变流器功率小（只需要风电机组额定功率的1/3左右），低噪音传播、特别是低风速以及电网供电特性都得到了明显改善。变速发电机提供了在部分载荷条件下相当大的功率波动滤波以及在额定功率工作条件下的几乎完全滤波。这可使风电机组运转时的噪音明显减小并大大降低了结构上的动力载荷。阵风能量通过风轮的加速得到缓冲而能够平稳地进入电网，传送入电网的电压和频率保持恒定。1）发电机变流器系统HZ2.0MW的发电系统是由双馈式异步发电机和采用IGBT技术的变流器构成。在次同步工作模式下，发电机定子向电网输送全部的电能，通过发电机的滑环从变流器向发电机提供转差功率；在超同步工作模式下，发电机通过定子直接将大约83的功率输送给电网，剩余的功率（约17）由发电机转子通过变流器输送到电网。与其他系统相比，该系统具备低损耗的优点，因而能保证较高的总效率。此外，由于使用的零件数少、设计紧凑，该系统还具有非常出色的适用性。发电机采用完全封闭式包装，保护等级为 IP 54，发电机组具有空水冷却系统。变流器安装在机舱内，电磁兼容性好、稳定、可靠。变流器采用最新的IGBT技术和DSP控制技术，具有电能双向流动、低失真和低谐波含量等特点。此外，变流器还配有并行、串行接口，供厂内和现场调试使用。图3.2 发电机变流器系统简图2）发电系统的技术数据额定功率： P 2068 kW （额定有功功率）额定速度： n 1755 rpm (发电机转速)额定视在功率： A 2389 kVA 功率因数： 0.9电感(欠激励)到0.9电容(过激励) cos phi 给定值 缺省值为1额定频率： 50 0.5Hz额定电压： 690 V 10额定电流： I = 1750 A (在额定电压下)3）变流器功能： 控制和调节发电机的有功功率和无功功率功率半导体器件： IGBT保护： IP 54 冷却： 强制空气冷却4）发电机额定功率/速度： Pel 2068 kW / n 1755 rpm 额定电压： 0.69kV，三相不平衡度5%速度范围： n 950 到2050 rpm极限转速： n 2160 rpm （5s） 类型： 异步、双馈绕线式发电机额定功率时的效率： 不低于97%颤动等级： N绝缘等级（定、转子）： F中心高： 500mm保护： IP 54冷却： 空水冷传感器： PT 100（用于监控轴承的温度） PT 100（用于监控线圈的温度） 电刷磨损监测传感器 滑环室温度传感器2.4 偏航系统偏航由四个电制动的齿轮电机来控制和驱动。精密的风向测量方法和控制软件能保证叶轮准确的对准风向，并减少由偏斜气流所引起的能量损耗和其他载荷损失。风向传感器和相应的软件一起控制电机接通时间及旋转方向，检测60秒平均风向若偏差超过15则启动偏航，偏航速度为0.8/S。在该偏航系统中的偏航传感器能监控由于风向变化导致的电缆过于扭绞并启动控制器反方向扭开该电缆。具有1080度偏航限位功能。若机舱在风况改变过程中在同一方向多次改变其位置，它同样能确保电缆能自动解缆。2.5 变桨系统1）概述变桨系统通过改变叶片的桨距角，从而改变风电机组获取风能的大小。HZ2.0MW风电机组的变桨系统采用直流电气变桨，每个叶片具有独立的变桨机构，每个叶片的桨距角由两个独立的编码器进行测定。在风速大于额定风速时，调节桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从而改变风电机组获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定。在风速小于额定风速时，桨叶节距可以转动到合适的角度，使风轮获得最大的空气动力转矩，尽可能多地获取风能。风电机组需要脱离电网时，变桨系统快速转动叶片使之减小风能吸收，降低风轮转速，使风电机组运行更稳定、更安全。2）变桨系统的组成HZ2.0MW机型的变桨系统是6柜系统（即3个轴柜和3个电池柜），控制器放在其中一个轴柜中。变桨系统示意图见图2.2。图3.3 变桨系统示意图3）功能描述叶片通过带内齿的变桨轴承连接在轮毂上。每个叶片都是独立驱动，由变桨系统通过与变桨轴承内齿啮合的变桨减速箱驱动。正常工作时，通过变桨角度控制发电机的转子转速在额定范围内，进行功率控制。任何停机情况下，叶片都要转到顺桨位置。正常停机和一般故障停机时，变桨系统电源来自电网，使叶片转到第一个极限开关位置；如果第一个开关失效，叶片继续转到第二个极限开关位置。极限开关触发后，变桨电机的刹车将动作，叶片停止转动。电网故障等紧急停机时，变桨系统采用备用电池来供电，变桨系统备用电源能够保证在最坏的情况下叶片都能转动到顺桨位置。2.6 机座和机舱罩机座主要是由Q345E钢焊接而成的组件组装而成，分为前机座、发电机机座两大部分，从而大大降低了对热处理和加工设备的要求，有利于质量控制，降低了生产成本。机舱罩的设计充分考虑了道路运输的条件限制、工艺制作过程的形状变化，在性能满足GL规范要求的基础上，采用三块式设计。该设计并具有外部尺寸紧凑、内部空间大、便于运输、易于装配等优点。机舱后部设计有一个防沙隔板，该隔板将机舱主体空间与热交换器隔离开，使散热气流从底部进入、尾部流出。机舱前部设计有维修通道，可直接从机舱内部进入导流罩内，对轮毂内设备进行调试和维护。整个机舱罩还采用隔振设计以达到降噪的目的。2.7 塔架塔架主体（设计重量约179吨）采用锥形钢圆筒结构形式，高度77m，由四段组成；基础环设计重量约16吨；整个塔架钢结构总重约195吨，塔架底部最大直径为4.2m，顶部最小直径约3 m；塔架与基础、塔架段与段之间及塔架与机舱的连接采用高强度螺栓。塔架的内部除常规配备有67m的人工爬梯外，还可选配一部最大载重可达240kg的电梯。该电梯以爬梯进行导向，采用对开门结构，电梯里的人员可以方便地移动到爬梯和平台上。人员进入机舱可以从塔架最底部平台搭乘电梯直达塔架第五级平台（该平台约65m高度），然后从第五级平台通过一个约10m高的爬梯进入机舱内部，可大大减轻维修人员上下攀爬的体力消耗、提高人员的工作效率。在最顶端的平台设计有导油槽，主要作用是最大限度地保持塔架内部的清洁，防止维护人员在油滑的平台上跌倒。平台通过螺栓固定到焊接在塔架壁上的平台支架上。该平台结构不仅安装方便也有利于维护。塔架内配装有常规照明设施和保险钢丝绳。塔架法兰采用环锻碾压工艺。在焊接工艺及控制验收标准中，严格检查焊缝性能是否满足EN 1714:2002-09标准规定的相关要求；是否满足EN ISO 5817:2003-12标准规定的相关要求；同时还按照EN 1712:2002-09制定的失效标准2级执行。塔架顶端中心和塔架底部中心连线与理想中心线的偏差角度要求不能超过0.3度。底部法兰与理想水平面的倾斜角度不能超过0.05度。塔架的总长度与理想值的差值只允许在-50mm到+10mm的范围内。塔架的防腐根据耐磨蚀、防紫外线要求，按防腐标准EN ISO 12944-2 C5M等级执行。根据EN ISO 12944长期保护标准，腐蚀保护期最少为20年。2.8 地基地基采用最接近圆形的正八边形，在这种情况下，所需钢筋及水泥材料较少，在保证强度性能的情况下达到节省材料的目的。3 控制系统说明3.1 控制系统概述HZ2.0MW型风电机组采用分布式控制。控制系统由底部控制柜、机舱控制柜等组成，其中，底部控制柜为主控制器，通过总线与机舱控制柜、变流器和变桨系统通讯。控制系统硬件包含CPU、输入/输出模块、继电器、熔断器、开关以及传感器和供电设备等元器件。控制系统在电网掉电的情况下，可通过UPS维持约一个小时的供电。3.2 底部控制柜在底部控制柜上装有一只中断设备供电用的总开关。风电机组内部用电均由一台690/400V辅助变压器统一供电。在控制面板上有紧急停机按钮，按下后可以断开安全链，以启动风电机组紧急停机程序。控制面板上，可以用手动按钮来完成风电机组的启动、停机和复位，也可借助钥匙开关接通维修模块，以激活维修程序。控制系统提供相应的接口，可使风电机组与远程监视系统通过光纤连接，实现远程数据交换及远程控制。当“维修”模式被激活工作时，远程控制不能启动风电机组。3.3 机舱控制柜机舱控制柜位于机舱内，听从于底部控制柜的控制。它通过总线电缆与底部控制柜相连接，实现现场数据的交换和控制信号的传输。控制信号传输到机舱控制器后，通过相应的I/O口传递给执行机构。在机舱控制面板上，与底部控制面板一样，可通过手动按钮来控制风电机组的启动、停机和复位，借助钥匙开关接通维修模式，以激活维修程序。3.4 安全链安全链是一套硬连线电路，独立于风电机组控制系统以外，且停机错误等级最高。其所有触点均采用串联形式，触发紧急停机模式。安全链的触点包括有机舱内的紧急制动按钮、塔架底部的紧急按钮、转子超速开关、变桨系统触点、风电机组控制器的触点、电缆缠绕触点、变流器触点等，实现对风电机组运行停机控制的冗余保护。安全链的动作不需要控制系统的支持，但却被控制系统时刻监测。安全链不允许远程复位，只有通过塔基手动复位按钮进行复位。3.5 设备运行特性HZ2.0MW型风电机组工作模式分为“待机”“启动”“正常运行”“停机”“维修”。在风电机组运行时，风电机组控制系统将不断地对传感器信号（如：转速、风速和叶片角度）进行检查，以确定风电机组的工作模式。(1) “待机”模式“待机”模式下，叶片处于顺桨位置（90），制动器处于松开状态，自动偏航及辅助系统控制被激活。当启动条件满足，机组将自启动，也可通过控制柜上启动按钮和远程启动信号进行启动。(2) “启动”模式风电机组由待机模式进入“启动”模式后，首先判断是否启动“自检程序”检测制动器、蓄电池、变桨电机的工作情况及变桨角度传感器的检查。在低温时完成对发电机、齿轮箱、控制面板中加热器的启动。叶片由顺桨位置向0方向旋转。在风轮转速达到切入风速时，发电机切入电网，完成“启动”模式。(3) “正常运行”模式风电机组在“正常运行”模式下，控制系统通过接受传感器数据运行特定程序，判断风电机组是否故障，并做出相应动作消除故障或执行停机，保证风电机组的安全，并通过显示屏把信息显示出来。在控制系统对风电机组进行错误监测的同时，还对风电机组动作进行控制。如：根据风向的变化，及时启动偏航系统进行对风操作。根据转速的变化，计算出最佳的电磁转矩和变桨角度，发送给相应的执行机构，保证风电机组的效率及安全。（4）“停机”模式风电机组控制系统中，将错误分为各种错误等级。按照错误优先级不同，决定其采用的停机模式也不一样。若在正常运行过程中，有不同等级的停机错误产生，则根据错误的等级高低，优先执行高等级错误所对应的停机模式。风电机组控制系统定义了3种“停机”模式正常停机、快速停机、紧急停机。风电机组停机控制应根据产生故障的种类在上述三种停机模式中进行选择。停机后根据故障情况作不同的处理（如：器件更换、器件维修、重新启动等）。(5) “维修”模式只有在风电机组进入停机状态、启动手动钥匙维修开关后，才能启动“维修”模式，确保工作人员进入风电机组维修的安全。在“维修”模式中，不能启动风电机组，只能选择部分控制功能满足“维修”模式的需求（如：“偏航”）。3.6 人工控制功能在风电机组正常运行过程中，人为干预受到一定的限制，但仍然可以执行最高级的紧急停机按钮故障程序。除此之外，还可进行风电机组复位、启动控制，维修时的偏航控制、制动器的开/闭。3.7 故障、报警介绍故障或报警产生后，在显示屏上显示故障的种类。若只是警告错误，则不会引起停机动作，只发送警告信号，提示工作人员。对于停机故障，风电机组根据不同的故障类型，执行不同的停机模式。待故障解除后，风电机组启动复位程序，进行自启动。若故障要求人工复位，则风电机组等待人工复位按钮命令，再进行启动。以下为风电机组部分故障。（1） 风电机组总线通讯故障；（2） 电网频率故障；（3） 电网电压故障；（4） 电网电流不对称故障；（5） 风速超过限制风速；（6） 齿轮箱油温度过高；（7） 齿轮箱故障；（8） 发电机故障；（9） 电缆缠绕故障；（10）风速计故障；（11）风向仪故障；（12）液压故障；（13）偏航位置传感器错误。4 远程监控系统（RCMS）4.1 系统概述RCMS是以计算机网络为基础对风电场中的2MW风电机组进行远程控制、监测的自动化系统，能实现调度管理、远程数据采集、设备控制、信号报警和人工复位、统计计算以及生成报表等功能。RCMS由1套中央监控系统、2套远程监视系统组成。中央监控系统完成风电机组的调度管理、远程数据采集、设备控制、信号报警和人工复位、统计计算以及生成报表等功能，其中，中央监控系统由服务器、计算机和交换机等组成，安装有远程监控软件、Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 2000等。如果中央监控系统与因特网连接，还需安装防火墙、路由器等。中央监控系统与风电机组控制器之间的网络连接采用光纤。单台或多台风电机组故障不会影响中央监控系统的运行，中央监控系统故障情况下各个风电机组仍可脱机运行。远程监视系统可实现风电机组的远程数据采集、信号报警、统计计算以及生成报表等功能，其中，简单的远程监视系统可以是一台连接到因特网上的安装远程监视软件的计算机。4.2 硬件(1) 硬件原理风场具有面积较大、监控中心距离远、风电机组分布分散且数量大的特点，因此RCMS硬件必须满足风场控制数据传输距离远、传输数据量大、布线简单节省的要求。RCMS的硬件设计采用Client/Serve方案。风场采用光纤连接组建一个光纤数据网，通过光模转换器接入风电机组控制器、气象站控制器和变电站控制器；中央集控室包括两台服务器和多台作为数据终端使用的计算机（根据用户要求扩充或缩减），一个可靠的后备电源系统（UPS，不间断电源）（UPS保证停电后至少正常运行10分钟，以避免数据丢失），中央集控室通过带光口的交换机、超五类网线组建通用的有线局域网络，服务器如果需要可通过拥有IP地址的路由器接入因特网；通过一根远距离光纤连接中央集控室交换机与风场光纤环使中央集控室与风场变成一个整体。光纤的布置平行于风场内的电力电缆（或与架空电线同杆架设）。中央监控系统拓扑结构图如图2.5所示。 图3.5中央监控系统拓扑结构图 (2) 硬件配置服务器2台、计算机终端1台（远程监视系统计算机另外计算）、交换机6台、路由器和防火墙各1台（如果需要接入因特网）、网线若干米、UPS 1套、打印机1台、光纤（视风场内拓扑结构而定）、光纤收发器多套（视接入光纤环内风电机组数量而定）。4.3 RCMS的主要功能RCMS的主要功能如下所述，可根据买方的具体要求增加相应的监视和控制功能。(1) 控制功能l 启动风电机组和整个风电场l 停止风电机组和整个风电场（正常和紧急情况下）l 复位风电机组和整个风电场(2) 监视功能l 持续显示风电场的下列瞬时值 最近一次故障 风电机组并网的次数 风速(m/s)( 轮毂高度处) 总有功功率(MW) 总无功功率(MVAr) 功率因数l 采集、显示和储存下列数据（即采集当前的数据） 单台风电机组和整个风电场的状态：待机状态、启动状态、正常运行状态、停机状态、服务/维修状态。 电网：电网频率、三相电流、三相电压。 速度：风速（轮毂高度处）、发电机转速、风轮转速。 角度：风向、机舱位置、机舱偏航角度、三个桨叶变桨角度。 温度：环境温度、机舱温度、控制面板温度、主轴承温度、变流器温度、发电机温度（定子、轴承、绕组、冷却水温度）、齿轮箱温度（轴承、润滑油、冷却水温度）。 功率（单台风电机组和整个风电场）：有功功率（kW）、无功功率（kvar）、功率因数cos。l 统计、分析、显示及存储以下数据 故障信息（状态、数量、种类、发生日和时间、故障持续时间以及日、月和累计的）：单台风电机组故障、整个风电场故障、电网的故障。 时间：电网正常运行的时间(小时)、风电机组正常运行的时间(小时)、风电机组的月年和累计的运行时间(小时)、风电机组发电时间(小时)、风电机组服务时间(小时)。 温度统计（10分钟、日、月和年的平均值以及可能的最大温度值）：环境温度、机舱温度、控制面板温度、主轴承温度、变流器温度、发电机温度（定子、轴承、绕组、冷却水温度）、齿轮箱温度（轴承、润滑油、冷却水温度）。 显示功率曲线以及以一个选定时段的功率曲线比较（kW m/s）。 单台风电机组和整个风电场10分钟平均有功功率（kW）。 单台风电机组和整个风电场日、月、年和累计的发电量（kWh）。 单台机舱上由风速传感器和风向标测得的10分钟、日、月和年的平均风速（m/s）和风向。 单台风电机组属于故障信息的电压和电流。 单台风电机组和整个风电场的年可利用率。 记录手动开停风电机组时停机期间的发生时间、持续时间和次数。 记录环境温度变化开停风电机组时停机期间的发生时间、持续时间、次数以及此时的环境温度。 记录风速达到切出风速开停风电机组时停机期间的发生时间、持续时间和次数。 记录风速低于切入风速开停风电机组时停机期间的发生时间、持续时间和次数：记录并保存以上所有的监控资料和功能，且每月自动生成每台风电机组的运行报告，从而提供风电机组运行和停机的历史资料。(3) 控制参数修改功能当风电机组的一些控制参数发生变化时，能通过RCMS系统对控制参数进行修改。(4) 警报提示功能：中央监控系统的计算机在下列情况时发出视音频警报l 故障和紧急停机l 手动开停机l 由于风速达到切出风速的停机l 由于周围温度超过允许范围（过高或过低）的停机l 电网超过允许范围的停机以上这些功能启用的日志文件以数据和时间的形式进行记录，需要时可以将这些文件打印出来。(5) 事故追忆功能事故追忆是数据处理的增强功能，本系统具备全部采集数据的追忆能力，完整、准确地记录和保存风电机组的事故状态。(6) 数据处理、画面显示、打印功能系统对遥测数据进行合理性校验和工程量处理，将数据存入系统数据库中。通过人机界面其图形系统提供的功能强大的图形编辑功能用图形、报表、曲线等方式显示出来，最终通过系统的打印功能，实时、定时或随机打印出来。(7) 数据库管理功能数据库系统用于保存大量的历史数据和各种管理信息、设备状态信息。(8) 培训功能提供对操作人员，运行维护人员的上岗培训功能，受训人员面对和实际系统同样的操作环境，操作界面，从而达到掌握系统运行管理、操作、日常维护、故障排除、替换故障元件等。系统在进行培训时，受训人员所做的全部操作不影响系统的正常运行。(9) 密码钥匙功能能对系统中的每一用户进行密码钥匙和操作权限的管理，能对不同的用户分配不同的系统访问、操作权限。 (10) 数据恢复功能在通讯中断情况下，技术数据保存在风机里，当通讯恢复后，能将保存在风机里的数据上传到中央监控系统中，保证数据的连续性。5雷电保护系统5.1 概述由于风电机组在野外使用的特点，自身的高度和内部大量电器和电子设备的应用，加之中国大部分地区处于雷电高发区，导致了风电机组在应用过程中极易遭受雷电的侵害，所以风电力发电机组的防雷及电涌保护就显得尤为重要。HZ2.0MW机型风电机组的防雷及电涌保护设计都是以IEC和国家相关标准为依据的。5.2 引用标准IEC 61400、IEC 61312、GB 50057、GB 16895。5.3 具体技术设计根据IEC61400的8.3条和GL标准7.3条的要求，对于风力发电系统的内外部分成了以下几个雷电保护区（如图2.8所示）：必须在不同雷电保护区交界处进行有效的防雷及电涌保护设计。 图3.8 风电机组雷电保护区防雷区的具体定义：LPZ 0A本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ 0B本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流和直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ 1本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ 0B区更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZ 2当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。HZ2.0MW机型的防雷保护系统按以下设计：1）外部防雷保护外部防雷保护主要包括以下几部分：(1) 避雷装置HZ2.0MW机型在每个叶片的尖部装有接闪器，在机舱尾部装有一只避雷针，可接收来自各方向的雷击。(2) 接地引下线叶片接闪器接有引下线，引下线连接到轮毂上。雷电流通过风轮主轴锁紧盘上的防雷碳刷，从轮毂流经风轮主轴，引到机舱的接地等电位连接带。从这里，雷电电流经由偏航轴承上的防雷碳刷传入塔架。塔架的基座法兰通过三点与基座接地电极相连，这样能保证将雷电电流安全地传输到地下。2）内部防雷保护(1) 防雷均压带系统防雷均压主要是指通过等电位连接减小防雷空间内各金属部件及各系统之间的电位差。而设备的等电位连接主要依靠SPD浪涌保护器来实现。依据GB50057-1994：2000标准，在LPZ0区和LPZ1区的交界处，我们采用通过I类测试的B级SPD将通过电流、电感和电容耦合三种耦合方式侵入到系统内部的大能量的雷电流（10/350s波形）泄放并将残压控制4KV的范围。而对于LPZ1区与LPZ2的交界处，我们采用通过II类测试的C级SPD并将残压控制在小于2.5KV的范围。在LPZ2区与LPZ3区的交界处，采用D级SPD将残压控制在小于1.5KV的范围内。(2) 空间屏蔽当雷电流流入风电机组时会产生强大的磁场，穿过环路的磁场不断变化就会产生感应电流。我们利用金属柜体，屏蔽线，管道，双绞线等方法，通过减少穿过环路的磁通量和减小环路面积的来降低感应电压。通过以上的措施可以对机组的电源系统和信号系统进行良好的保护。3）接地体由地基作为接地体，至少其80的长度在土里。接地体至少埋入地下0.5m深。HZ2.0MW机型的接地电阻不大于4。HZ2.0MW型2.0MW风电机组的防雷保护方案，是根据IEC和国家相关标准制定的，并且达到了一类建筑物的防护等级。6 机组的技术优势我们推荐HZ2.0MW型风电机组，首先是考虑到了当地的风速特点、温度特性等，综合考虑现有机型的优势特征，经充分比较后所选用的。在满足招标文件所要求的自然条件基础上，该机型的最大优势是拥有超高的发电量，同时，又拥有高的安全可靠性、技术先进性及设计合理性。该机型在设计起始，海装公司就充分考虑了中国气象环境条件与本地化零部件配套能力，海装公司拥有该机型的全部知识产权。HZ2.0MW型风电机组的主要技术特点列举如下：1）机组的发电量高HZ2.0MW风电机组是按IEC61400-1 TC A的年平均风速设计的，具有较低的切入风速（3m/s）和额定风速（11m/s）。它的轮毂高度为80m，获得的气流和捕获的风能稳定，输出发电量高，电能质量好。2）适应低温和高海拔环境HZ-2.0MW风电机组是低温型机组，海装公司在设计和制造时充分考虑了北方地区冬季严寒和高海拔的特点，机组的工作温度-30+40，生存温度-40+50，在高海拔地区也能正常工作。（1）关键零件采用低温型材料关键零件：如轮毂、轴承座等采用了特制的可承受极低温的球墨铸铁特大型铸件，并在其设计时采用了复杂的“大型铸件结构有限元分析”技术，同时，制造时进行严格的控制质量；机座、塔架等大型钢构件采用了高等级耐低温的合金钢材。（2）系统主要部件采用自动加热机组的塔基控制柜、机舱控制柜、变频器、轮毂中的变桨控制柜和电池柜、齿轮箱、发电机、滑环均配备了自动加热功能，能自动检测环境温度并在低温时自动启动加热；在设备的温度达到设定的温度时才开始启动工作，有效地保证了系统的可靠性。另外风速风向仪均能自动加热以避免结冰。（3）控制、检测系统中采用了高可靠性的冗余设计HZ-2.0MW风电机组在控制、检测系统中采用了高可靠性的冗余设计，以应对严酷的低温或其它恶劣环境可能带来的元器件失效风险，确保控制和检测的准确性及风电机组的安全性。比如变桨系统配备电池柜；采用两个独立的编码器测量每个桨距角；传动链采用两套独立的测速装置；独立的叶片空气动力刹车和高速轴制动盘液压刹车；可以通过锁紧销完全锁死主轴，保证人员进入轮毂时的安全等。即使风机在满出力的时候，若电网掉电的情况下机组也能安全的停机，而不会损坏主要部件。（4）低空气密度下的散热考虑高海拔地区由于空气密度低，对系统散热能力要求更高，海装公司充分考虑了三北地区高海拔特点，设计了高效率散热器并加大安全裕量，确保满功率时器件工作在安全的温度范围内。3）防沙尘设计由于中国北方沙尘多，冷却系统的空气循环容易导致沙尘进入机舱内部，而传统机型的冷却系统未考虑防沙尘设计。针对这种情况，海装公司对机组的冷却系统进行了特殊设计，将机舱主体空间与热交换器隔离开，使散热气流从单独设计的风道底部进入，机舱尾部流出，使得微小沙尘不能进入机舱，避免沙尘对机械转动部件的损害,大大提高其使用寿命和可靠性。机舱中的控制柜和变频器都使用带滤网的内部冷却通道，有效保护了敏感的电子元器件。4）HZ2.0MW风电机组电网适应性好、具有低电压穿越能力HZ2.0MW变频器由两个背靠背的IGBT高频整流器和中间直流环节组成，具有功率因数高、网侧电流谐波小、能量双向流动等优点，先进的直接转矩控制（DTC）策略将输入发电机转子的励磁电流解耦成独立的励磁分量和转矩分量分别控制，实际上就是对无功功率和有功功率的解耦控制、实时调节，有功的调节使得变速风机可以实现最大风能捕获，无功的调节则保证了并网时电机端电压能够保持在允许的波动范围之内。HZ2.0MW风电机组根据电网对无功功率的要求可以任意调节其输入输出无功功率，其功率因数调节范围设定为感性0.90 容性0.9，根据电网情况不同而不同。买方可以通过中央监控系统、本地操作面板等对风电机组输出的无功功率进行实时设置。变频器通过直接转矩控制（DTC）控制和消除低频分量，内部标准配置的DU/DT滤波器、LCL滤波器等消除高频和中频分量，有效减少了输出谐波（THD3），获得优良的电能品质。通过控制上的优化，使电压闪变指标在国际技术标准允许范围之内。所谓低电压穿越功能即当电网发生故障时要求风电机组能够承受短时的电压降低而不退出运行，使之能够继续向系统输入功率以支撑系统电压。 这种功能使风电机组较以往固定转速机组在电网系统故障时不但不是系统的负担，反而成为系统故障恢复的有利支撑电源。风电机组正常运行在电网电压波动10的范围内，当电网电压低于正常电压的90时，HZ2.0MW风电机组通过变流装置先进的控制策略和特殊设计的基于PWM技术的有源制动单元使风机系统具有很好的低电压穿越能力，仍能够继续运行而不用脱离电网，同时，风电机组可以发出无功功率对电网进行支持，以避免电网电压进一步跌落；电网频率在买方规定的范围4951内波动时风电机组能按要求正常工作，免了发电量的损失和风电机组的反复启动、停机。由以上叙述可见HZ2.0MW对各种电网的适应性好，具有更宽范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。5）采用集中润滑系统考虑到轮毂和机舱的高空特点（80m），为了避免频繁的高空作业，HZ2.0MW采用国际著名品牌的集中润滑系统，只需每半年上机舱添加一次润滑脂，同时，通过电子控制每次的加脂量，可以避免手动润滑的不均匀性，保证设备的充分润滑，使轴承处于最佳润滑状态,从而延长轴承使用寿命和服务周期，并确保在各种恶劣环境下（如震动、转动、粉尘、高温或潮湿环境）能有效润滑到人工很难手动润滑到的润滑点，减少摩擦并降低磨损，提高可靠性和使用寿命。同时，合理的润滑还可以减少过度润滑导致润滑剂浪费以及环境污染。6)先进的齿轮箱油过滤系统齿轮箱采用先进的级传动（一级行星、二级平行轴）、级交换冷却系统（油水空气），该系统自带在线过滤系统，但为了更好地过滤润滑油，延长滤芯和齿轮箱的使用寿命，我们又增加了润滑油离线过滤系统。详见3.2.2传动链章节中的齿轮箱部分。常规的齿轮润滑是在线的，如果要保持较高的（比如17/15/12）清洁度等级，其昂贵的滤芯约半年就得更换。而增加离线润滑方式后，由于其离线润滑泵送流量较低，约45升/小时，可以安装很细的滤清器，微粒尺寸达到2um，滤清器纳污量达1.5升，能够吸收将近1升的水，还可以有效滤氧，且其滤芯的更换容易、价格便宜，是在线过滤的最佳辅助手段。使昂贵的在线过滤滤芯更换周期大大延长，润滑油的清洁度也得到了极大的提高，很好地保护了齿轮箱。7）双轴承支撑结构的传动链传动链采用了主流的双轴承支撑结构，该结构可靠性高、技术成熟、维护方便，在齿轮箱不得不更换的极端情况下，不需要大型工装的支持就可以进行。Vistas、Gamesa等国际知名风电厂商的机组大量采用此结构。由于前轴承作为浮动端主要承受径向载荷，后轴承作为固定端承受轴向载荷，齿轮箱通过一个锁紧盘与主轴相连接，齿轮箱仅承受转矩及很小径向载荷。消除了增速齿轮箱的主要故障源，更好地保证了齿轮箱的20年寿命。8）膜片式连轴器 采用不同于常规的膜片式联轴器，它通过膜片实现柔性连接，采用的玻璃钢中空结构实现绝缘，此外可设定其打滑扭矩，避免传动链受损。9）完善的保护功能HZ2.0MW风电机组通过完善的检测系统对机组各部件的运行状态和外部环境、电网进行监测，自动运算、处理风电机组的运行状态数据，对超过风电机组运行范围的状态进行报警、报错等响应，以保护风电机组的各部件。10）控制系统功能完善在与aerodyn合作设计过程中，我们不仅掌握了控制软件的源代码，还在样机运行考核过程中对暴露出的问题作了若干适应性修改，在理解消化外方的控制策略的基础上对程序进行了性能优化，完全具备了独立开发风电机组控制系统软件的能力，可针对不同的风场实际情况和买方的实际需要作适应性修改，自主研发能力和产品持续改进能力进一步加强。控制系统硬件和软件都由海装和集团内股东单位共同制造、提供，器件损坏可以随时更换，在相应软件有升级版时可免费提供。监控系统界面全部汉化，功能完善。7风机对箱变接口1、风机输出额定参数：电压： 0.69kV额定频率： 50Hz相数： 三相功率：2000KW功率因数：0.9控制信号：变压器低压侧内有测量三相电压（必须将额定的690V电压转换成400V作为测试电压）；测量三相电流的回路，电流测量值转换为模拟信号(01A)；并将电压电流测量信号引至低压仓内的接线端子排上。进出线方式：0.69KV侧进线为电缆，进线敲落孔位于箱变底部，240mm2电缆 14 根，型号为_1X240_；4G70mm2电缆 1 根，型号为_4G70_；控制电缆2 根，型号为_12X4_。附图