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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

閱讀：652 發(fā)布時(shí)間：2011-4-20

　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，年生產(chǎn)能力為3萬臺，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，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)組的軟啟動并網(wǎng)

　　在風(fēng)電機(jī)組啟動時(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)速仍大于起動風(fēng)速，則檢測風(fēng)輪是否已開始轉(zhuǎn)動，并開啟晶閘管限流軟起動裝置快速起動風(fēng)輪機(jī)，并對起動電流進(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技術(shù)，以控制起動電流。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，限流軟起動控制器自動復(fù)位，等待下一次起動信號。這個(gè)起動過程約40S左右，若超過這個(gè)時(shí)間，被認(rèn)為是起動失敗，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。

　　異步風(fēng)電機(jī)組也可在起動時(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)行自動切換，從而提高風(fēng)電機(jī)組的效率。具體控制方法為:

　　（1）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。

　?。?）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。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裝置，再根據(jù)系統(tǒng)無功功率情況投入補(bǔ)償電容器。

PSEHO智能微水測量儀使用說明書

PSEHO智能微水測量儀的重要性

水份是影響絕緣老化的一個(gè)重要因素，含水量過高，會使絕緣材料的絕緣性能下降并加速其老化，從而導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備的可靠性降低，壽命縮短。電氣設(shè)備內(nèi)部水分的主要來源：（1）外部侵入；（2）本身產(chǎn)生的。*種情況是由于設(shè)備在制造、運(yùn)輸、安裝過程中，保護(hù)措施不當(dāng)所引起的。第二種情況是由于設(shè)備在運(yùn)行過程中絕緣介質(zhì)的氧化及裂解而產(chǎn)生的水分。

對于氫冷機(jī)組來說，氫氣濕度高是影響發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的主要因素之一，隨著大容量、高參數(shù)機(jī)組的不斷投產(chǎn)，國內(nèi)已發(fā)生多起因氫氣濕度超標(biāo)而燒毀發(fā)電機(jī)組的惡性事故。傳統(tǒng)測濕儀的參數(shù)測定準(zhǔn)確已無法保障設(shè)備的安全運(yùn)行，不能滿足電力系統(tǒng)的需要。

PSEHO智能微水測量儀國內(nèi)微水（濕度）測量方法概述

1、SF₆ 氣體濕度的測量

對于SF₆ 氣體濕度的測量，常用的方法有鏡面法、重量法、庫侖電解法、電容法等，*、二種方法對環(huán)境條件要求比較高，測量的時(shí)間長，怕污染等，一般只用作仲裁分析；第三種方法測量時(shí)耗氣量較大、怕污染，測量的時(shí)間長等，使用時(shí)設(shè)備要提前一天通電通氣干燥，而且重復(fù)性差。第四種方法也就是目前采用zui多的方法，由于它測量時(shí)間短、耗氣量小、不怕污染等優(yōu)點(diǎn)。

2.H₂ 濕度的測量

通常測量方法有通風(fēng)干濕球法、庫侖電解法，*種方法受環(huán)境溫度、濕度影響較大，測定值偏高；第二種方法除具前述缺點(diǎn)外，還怕染等。

基于上述原因，我們在吸收國內(nèi)外一些生產(chǎn)濕度儀廠家的*技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了創(chuàng)新，開發(fā)出具有國內(nèi)水平—PSEHO智能微水測量儀。它具有使用方便、測量時(shí)間短、測量精度高、測量范圍寬、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。PSEHO智能微水測量儀由于采用了*的單片機(jī)技術(shù)，所以儀器實(shí)現(xiàn)了露點(diǎn)、PPmV、濕度等單位間的自動轉(zhuǎn)換，無需人工查表換算。該儀器的電路部分*可靠，為了適用于野外作業(yè)需要，儀器采用了交直流兩用，自帶的電池可連續(xù)工作20個(gè)小時(shí)以上，拓寬了使用范圍，極大地方便了用戶。

PSEHO智能微水測量儀儀器測量界面介紹

露點(diǎn)：002.7℃

微水：7347 uL/L

AH:5.5029 g/ m³ 99%

05:27:33 2000-00-19

進(jìn)入“測量界面”后，你可以看到露點(diǎn)、微水、濕度、電池容量、時(shí)間和日期等的采樣值。

PSEHO智能微水測量儀保存數(shù)據(jù)界面介紹

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

進(jìn)入“保存界面”后，按【向下】鍵設(shè)備編號上的閃爍位將從左向右移動一位，每按一次【向下】鍵閃爍位就向右移動一位，當(dāng)移動到zui后一位時(shí)，再按一次【向下】鍵時(shí)，閃爍位將從zui后一位返回到*位；當(dāng)按【向上】鍵將增大數(shù)字值，數(shù)字值是從“0”到“9”變化的，當(dāng)數(shù)字值為“9”時(shí)，繼續(xù)按【向上】鍵數(shù)字值又從“0”開始向上加的。在正確輸入設(shè)備編號后，按【確認(rèn)】鍵將保存數(shù)據(jù)，并返回到“測量界面”。按【返回】鍵將返回到“測量界面”。

PSEHO智能微水測量儀幫助界面介紹

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)

在此界面下，你可以通過【向上】鍵或【向下】鍵來翻屏閱讀操作規(guī)程，這樣您就可以看到本儀器的一些使用方法,按上面的操作規(guī)程就可以完成整個(gè)測量過程。如果需要的話，請直接和本公司的售后服務(wù)部，我們將盡快為您排除技術(shù)困難與障礙。按【返回】鍵，將返回到“測量界面”。

PSEHO智能微水測量儀調(diào)顯和刪除歷史數(shù)據(jù)界面介紹

顯示第1條記錄

設(shè)備編號:00000

按取消鍵返回

按確認(rèn)鍵顯示

歷史數(shù)據(jù)界面如下圖所示：

可以通過【調(diào)顯】鍵打開上面的界面，進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)界面后，你可以看到zui后一次保存的歷史數(shù)據(jù)記錄數(shù)和保存的設(shè)備編號信息。如果沒有保存歷史數(shù)據(jù)的話，系統(tǒng)將顯示無歷史數(shù)據(jù)。如果有保存的歷史數(shù)據(jù)的話，可以通過按【向上】鍵或【向下】鍵來選擇需要顯示設(shè)備數(shù)據(jù)的設(shè)備編號，找到需要顯示設(shè)備編號后，按【確認(rèn)】鍵后，將顯示對應(yīng)設(shè)備編號的設(shè)備測試數(shù)據(jù)。在此界面下按【返回】鍵。將返回到默認(rèn)的測量界面。在顯示歷史數(shù)據(jù)界面的模式下，如果按【刪除】鍵，將顯示如下圖的刪除提示界面：

將刪除第01條記錄

設(shè)備編號:00000

按取消鍵返回

按確認(rèn)鍵刪除

進(jìn)入“刪除提示”界面，按【確認(rèn)】鍵，將刪除當(dāng)前記錄，同時(shí)返回到“歷史數(shù)據(jù)”界面。按【返回】鍵，將返回到“歷史數(shù)據(jù)”界面。如果在顯示測量數(shù)據(jù)的界面下，按【刪除】鍵，將顯示如下圖的界面：

將會刪除所有已保

存的記錄

按取消鍵取消刪除

按確認(rèn)鍵進(jìn)行刪除

PSEHO智能微水測量儀設(shè)置時(shí)間日期界面介紹

在默認(rèn)測量數(shù)據(jù)模式下，按【確認(rèn)】鍵進(jìn)入“功能菜單”界面，如下圖；

功能

1. 設(shè)置時(shí)間

2. 設(shè)置日期

3. 露點(diǎn)標(biāo)定

設(shè)置時(shí)間界面如下圖所示：通過【向上】鍵或【向下】鍵來選擇設(shè)置時(shí)間或設(shè)置日期的功能菜單，選好對應(yīng)的功能菜單后，按【確認(rèn)】鍵后，將進(jìn)入相應(yīng)的菜單功能；例如：設(shè)置時(shí)間的功能，進(jìn)入設(shè)置時(shí)間的界面后，將顯示如下界面：

輸入當(dāng)前的時(shí)間

09-01-00

在此界面下，你可以設(shè)置當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間；包括年份、月份、日期、小時(shí)、分鐘以及秒鐘。按【確認(rèn)】鍵，可以移動欄光標(biāo)。按【向上】或【向下】鍵，可以增加或減小數(shù)值。按【確認(rèn)】鍵，將設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間。按【返回】鍵，將返回到“菜單界面”。

PSEHO智能微水測量儀測量原理

PSEHO智能微水測量儀采用*的傳感器技術(shù)、英國ALPHA公司的傳感器，它采用薄膜傳感技術(shù)，抗冷凝、抗灰塵顆粒、不受汽油和大多數(shù)氣體影響。

PSEHO智能微水測量儀主要技術(shù)參數(shù)

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	25020090mm
8	重量	2.0Kg

PSEHO智能微水測量儀操作方法：

先打開電源，儀器*行自校.

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。

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。

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。

關(guān)閉電源。把測試管道放在儀器內(nèi)。

PSEHO智能微水測量儀按鍵說明：

1、在正常顯示時(shí)按確認(rèn)鍵進(jìn)入*級子目錄（包括修改時(shí)間、日期和微水標(biāo)定），在此狀態(tài)下按上下鍵光標(biāo)會在各項(xiàng)目之間切換，當(dāng)光標(biāo)移到想要執(zhí)行的操作時(shí)，按確認(rèn)鍵會進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)。

2、在保存記錄或修改時(shí)間日期狀態(tài)下，向上鍵為對每位的數(shù)值設(shè)定鍵，按下向上鍵光標(biāo)所在的位置數(shù)字從0—9變化，向下鍵為光標(biāo)向右移動鍵，每按一下向下鍵光標(biāo)將向右移動一位，移動到zui后一位時(shí)再按向下鍵時(shí)光標(biāo)就回到*位。

3、刪除鍵，在默認(rèn)顯示*屏?xí)r，按下刪除鍵將會刪除所有保存的記錄，當(dāng)在調(diào)顯記錄的狀態(tài)下，按下刪除鍵將會刪除正在調(diào)顯的記錄。

4、幫助鍵，在默認(rèn)顯示*屏?xí)r，按下幫助鍵時(shí)，儀器將顯示

儀器的幫助信息，用戶按著幫助信息的說明來操作即使不看用戶手冊也可以知道怎么操作使用該儀器。

5.保存鍵，在默認(rèn)顯示*屏?xí)r，儀器進(jìn)行記錄保存，并提示用戶輸入被測的設(shè)備編號，通過向上鍵輸入每位的數(shù)字，當(dāng)一位輸入完畢，可以通過向下鍵向右移動光標(biāo)到下一位。

6.在默認(rèn)顯示*屏?xí)r，儀器顯示微水、微水、濕度、電池電量、時(shí)間日期等數(shù)據(jù)。

PSEHO智能微水測量儀注意事項(xiàng)

●儀器應(yīng)放置在安全位置，放止摔壞，避免劇烈震動。

●探頭使用一定時(shí)間應(yīng)清洗并校驗(yàn)，建議校驗(yàn)周期間隔為一年。到需要校驗(yàn)時(shí)，請與我公司。

●調(diào)節(jié)氣體流量時(shí)，控制針型閥應(yīng)慢慢打開，使流量顯示在0.5-0.6升/分鐘。

●儀器使用一段時(shí)間（使用電池）后，及時(shí)充電，充電時(shí)只需將電源線接入220V插座，無需打開電源開關(guān)，儀器將自動充電，充電時(shí)間一般為5個(gè)小時(shí)以上，儀器充電充滿時(shí)充電指示燈由綠色變?yōu)榧t色.

PSEHO智能微水測量儀附錄：

1、六氟化硫斷路器含水量測量要求

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