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智能微水測量儀廠家詮釋大型風(fēng)電場及風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)方案
1 前言
隨著煤碳,、石油等能源的逐漸枯竭,，人類越來越重視可再生能源的利用,。而風(fēng)力發(fā)電是可再生能源中zui廉價(jià),、zui有希望的能源，并且是一種不污染環(huán)境的“綠色能源”,。目前國外數(shù)百千瓦級的大型風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)商品化,，兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也即將商品化。*風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳殉^1000萬千瓦,，單位千瓦造價(jià)為 1000美元,，發(fā)電成本為5美分/千瓦時(shí)，已經(jīng)具有與火力發(fā)電相競爭的能力,。
我國的風(fēng)能資源豐富,，理論儲(chǔ)量為16億kW，實(shí)際可利用2.5億kW,，有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?995年初,，國家計(jì)委、科委,、經(jīng)貿(mào)委聯(lián)合發(fā)表了《中國新能源和可再生能源發(fā)展綱要（1996～2010）》,。1996年3月，國家計(jì)委又制定了以國產(chǎn)化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的風(fēng)電發(fā)展計(jì)劃,，即有名的“乘風(fēng)計(jì)劃”,，為我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)國產(chǎn)化指明了方向，創(chuàng)造了條件,。同時(shí),，我國也是利用風(fēng)能資源進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水較早的國家,，到1996年底,，我國小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保有量達(dá)15萬臺(tái)，年生產(chǎn)能力為3萬臺(tái),，均居世界*,。
2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的類型
2.1 恒速恒頻與變速恒頻
在風(fēng)力發(fā)電中，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí),，要求風(fēng)電的頻率與電網(wǎng)的頻率保持一致,，即保持頻率恒定。恒速恒頻即在風(fēng)力發(fā)電過程中,，保持風(fēng)車的轉(zhuǎn)速（也即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速）不變,，從而得到恒頻的電能,。在風(fēng)力發(fā)電過程中讓風(fēng)車的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化，而通過其它控制方式來得到恒頻電能的方法稱為變速恒頻,。
2.2 兩種類型機(jī)組的性能比較
由于風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比,，當(dāng)風(fēng)速在一定范圍變化時(shí)，如果允許風(fēng)車做變速運(yùn)動(dòng),，則能達(dá)到更好利用風(fēng)能的目的,。風(fēng)車將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的效率可用輸出功率系數(shù)CP來表示，CP在某一確定的風(fēng)輪周速比λ（槳葉尖速度與風(fēng)速之比）下達(dá)到zui大值,。恒速恒頻機(jī)組的風(fēng)車轉(zhuǎn)速保持不變,，而風(fēng)速又經(jīng)常在變化，顯然CP 不可能保持在*值,。變速恒頻機(jī)組的特點(diǎn)是風(fēng)車和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率,。由于風(fēng)車的轉(zhuǎn)速可變，可以通過適當(dāng)?shù)目刂?，使風(fēng)車的周速比處于或接近*值,，從而zui大限度地利用風(fēng)能發(fā)電。
2.3 恒速恒頻機(jī)組的特點(diǎn)
目前,，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用zui多的異步發(fā)電機(jī)屬于恒速恒頻發(fā)電機(jī)組,。為了適應(yīng)大小風(fēng)速的要求，一般采用兩臺(tái)不同容量,、不同極數(shù)的異步發(fā)電機(jī),，風(fēng)速低時(shí)用小容量發(fā)電機(jī)發(fā)電，風(fēng)速高時(shí)則用大容量發(fā)電機(jī)發(fā)電,，同時(shí)一般通過變槳距系統(tǒng)改變槳葉的攻角以調(diào)整輸出功率,。但這也只能使異步發(fā)電機(jī)在兩個(gè)風(fēng)速下具有較佳的輸出系數(shù)，無法有效地利用不同風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能,。
2.4 變速恒頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
可用于風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻系統(tǒng)有多種:如交一直一交變頻系統(tǒng),，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，無刷雙饋電機(jī)系統(tǒng),，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng),，磁場調(diào)制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，同步異步變速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)等,。這種變速恒頻系統(tǒng)有的是通過改造發(fā)電機(jī)本身結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)變速恒頻的;有的則是發(fā)電機(jī)與電力電子裝置,、微機(jī)控制系統(tǒng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)變速恒頻的。它們各有其特點(diǎn),，適用場合也不一樣,。為了充分利用不同風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能，應(yīng)該對各種變速恒頻技術(shù)做深入的研究,，盡快開發(fā)出實(shí)用的,，適合于風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻技術(shù),。
3恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組的控制
3.1 風(fēng)電機(jī)組的軟啟動(dòng)并網(wǎng)
在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)對風(fēng)速的變化情況進(jìn)行不間斷的檢測,，當(dāng)10分鐘平均風(fēng)速大于起動(dòng)風(fēng)速時(shí),，控制風(fēng)電機(jī)組作好切入電網(wǎng)的一切準(zhǔn)備工作:松開機(jī)械剎車，收回葉尖阻尼板,，風(fēng)輪處于迎風(fēng)方向,。控制系統(tǒng)不間斷地檢測各傳感器信號是否正常,，如液壓系統(tǒng)壓力是否正常,，風(fēng)向是否偏離,，電網(wǎng)參數(shù)是否正常等,。如10 分鐘平均風(fēng)速仍大于起動(dòng)風(fēng)速，則檢測風(fēng)輪是否已開始轉(zhuǎn)動(dòng),，并開啟晶閘管限流軟起動(dòng)裝置快速起動(dòng)風(fēng)輪機(jī),，并對起動(dòng)電流進(jìn)行控制，使其不超過zui大限定值,。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在起動(dòng)時(shí),，由于其轉(zhuǎn)速很小，切入電網(wǎng)時(shí)其轉(zhuǎn)差率很大,，因而會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于發(fā)電機(jī)額定電流的5～7倍的沖擊電流,，這個(gè)電流不僅對電網(wǎng)造成很大的沖擊，也會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的壽命,。因此在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)過程中采取限流軟起動(dòng)技術(shù),，以控制起動(dòng)電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)電流驟然下降,，控制器發(fā)出指令,，將晶閘管旁路。晶閘管旁路后,，限流軟起動(dòng)控制器自動(dòng)復(fù)位,，等待下一次起動(dòng)信號。這個(gè)起動(dòng)過程約40S左右,，若超過這個(gè)時(shí)間,，被認(rèn)為是起動(dòng)失敗，發(fā)電機(jī)將被切出電網(wǎng),，控制器根據(jù)檢測信號,，確定機(jī)組是否重新起動(dòng)。
異步風(fēng)電機(jī)組也可在起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速低于同步速時(shí)不并網(wǎng),，等接近或達(dá)到同步速時(shí)再切入電網(wǎng),，則可避免沖擊電流,，也可省掉晶閘管限流軟啟動(dòng)器。
3.2 大小發(fā)電機(jī)的切換控制
在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中,，因風(fēng)速的變化而引起發(fā)電機(jī)的輸出功率發(fā)生變化時(shí),，控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的變化對大小發(fā)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)切換，從而提高風(fēng)電機(jī)組的效率,。具體控制方法為:
?。?） 小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換
在小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電期間，控制系統(tǒng)對其輸出功率進(jìn)行檢測,，若1秒鐘內(nèi)瞬時(shí)功率超過小發(fā)電機(jī)額定功率的20%,，或2分鐘內(nèi)的平均功率大于某一定值時(shí)，則實(shí)現(xiàn)小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換,。切換過程為:首先切除補(bǔ)償電容,，然后小發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，等風(fēng)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)到一定速度后,，再實(shí)現(xiàn)大發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng);若在切換過程中風(fēng)速突然變小,，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速反而降低的情況下，應(yīng)再將小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng),，重新實(shí)現(xiàn)小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行,。
（2） 大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換
檢測大發(fā)電機(jī)的輸出功率,，若2分鐘內(nèi)平均功率小于某一設(shè)定值（此值應(yīng)小于小發(fā)電機(jī)的額定功率）時(shí),，或50S瞬時(shí)功率小于另一更小的設(shè)定值時(shí)，立即切換到小發(fā)電機(jī)運(yùn)行,。切換過程為:切除大發(fā)電機(jī)的補(bǔ)償電容器,，脫網(wǎng)，然后小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng),，計(jì)時(shí)20S,，測量小發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若20S后未達(dá)到小發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,，則停機(jī),，控制系統(tǒng)復(fù)位，重新起動(dòng),。若20S內(nèi)轉(zhuǎn)速已達(dá)到小發(fā)電機(jī)旁路轉(zhuǎn)速則旁路晶閘管軟起動(dòng)裝置,，再根據(jù)系統(tǒng)無功功率情況投入補(bǔ)償電容器。
| 露點(diǎn)：002.7℃ 微水：7347 uL/L AH:5.5029 g/ m³ 99% 05:27:33 2000-00-19 |
| 設(shè)備編號:0000 按確認(rèn)鍵保存在第 1條記錄,按取消鍵 取消保存 |
| 操作步驟 1.打開電源.儀器開始初始化. 初始化結(jié)束后,儀器進(jìn) |
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| 功能 1. 設(shè)置時(shí)間 2. 設(shè)置日期 3. 露點(diǎn)標(biāo)定 |
| 輸入當(dāng)前的時(shí)間 09-01-00 |
| 序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) |
| 1 | 微水范圍 | -80—+20度,，精度±2度 |
| 2 | 響應(yīng)時(shí)間（+20℃） | -80→+20℃ 5s（63%） 45s（90%） +20→-80℃ 10s（63%） 240s（90%） |
| 3 | 使用環(huán)境溫度 | -10 — +50℃ |
| 4 | 使用環(huán)境濕度 | 5— 90%RH |
| 5 | 流量范圍 | 0— 1升/分鐘 |
| 6 | 電源 | 交、直流兩用,，內(nèi)置鋰電池 |
| 7 | 體積 | 250*200*90mm |
| 8 | 重量 | 2.0Kg |
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| 先打開電源,，儀器*行自校. | |
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| 在儀器進(jìn)行自校時(shí)，把本儀器配套的測試管道與相應(yīng)的開關(guān)接頭連接好,，再把開關(guān)接頭與被測開關(guān)連接好,。 | |
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| 開始測量時(shí)，打開流量控制閥,，調(diào)節(jié)流量在0.5-0.6升/分,，zui大不要超過0.8升/分，這樣就進(jìn)入測量狀態(tài),，測量的時(shí)間大約在5-7分鐘左右,。 | |
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| 測量結(jié)束時(shí),，記錄或保存測量的數(shù)據(jù)，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥,，再將測試管道從儀器測試口上取下,，zui后取下開關(guān)接頭。 | |
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| 關(guān)閉電源,。把測試管道放在儀器內(nèi),。 |
| 測 試 內(nèi) 容 | 標(biāo) 準(zhǔn)（u1/1,，20℃） |
| 六氟化硫斷路器出廠和大修中（整體裝復(fù)以前） 應(yīng)分別測量開斷單元和支柱單元水份值,。 | ≤150 |
| 交接時(shí)由支柱下部充氣接口測量斷路器水份值。 | ≤150 |
| 運(yùn)行中由支柱下部充氣接口測量斷路器水分值,。 測試周期按“預(yù)試規(guī)程”規(guī)定,。 | ≤200 |
| 運(yùn)行中，必要時(shí)（開斷單元漏氣,、解體過開斷單元）六氟化硫斷路器應(yīng)由聯(lián)箱內(nèi)自封接頭處單獨(dú)測量開斷氣室含水量,。 | ≤300 |
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