NB/T 31018-2018 风力发电机组电动变桨控制系统技术规范

ICS29.120.01
K45  NB
备案号：64665-2018
中华人民共和国能源行业标准
NB/T31018-2018代替NB/T31018一2011
风力发电机组电动变桨控制系统技术规范
Technical specification for electric pitch system of wind turbine generator system
2018-06-06发布2018-10-01实施
国家能源局发布

1范围
本标准规定了变速恒频风力发电机组电动变桨控制系统的技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、包装、运输、储存等。
本标准适用于并网型陆上水平轴风力发电机组的电动变桨控制系统，作为设计、制造、检测和认证的依据。
2规范性引用文件
下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T191包装储运图示标志
GB755一2008旋转电机定额和性能
GB/T2422环境试验试验方法编写导则术语和定义
GB/T2423.1一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温
GB/T2423.2一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温
GB/T2423.3一2016环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验
GB/T2423.4一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db:交变湿热(12h+12h循环)
GB/T2900.1电工术语基本术语
GB/T2900.53电工术语风力发电机组
GB/T2900.57电工术语发电、输电及配电运行
GB/T3797一2016电气控制设备
GB/T3859.1一2013半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范
GB/T4208外壳防护等级(IP代码)
GB/T4365电工术语电磁兼容
GB5226.1一2008机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件
GB/T7251.1一2013低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则
GB/T9969工业产品使用说明书总则
GB/T11287一2000电气继电器第21部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第1篇：振动试验（正弦）
GB/T14537一1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB/T15543一2008电能质量三相电压不平衡
GB/T15969.1可编程序控制器第1部分：通用信息
GB/T15969.2可编程序控制器第2部分：设备要求和测试
GB/T17626.2一2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3一2016电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.4一2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.52008电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验

GB/T17626.6一2017电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
GB/T18451.1一2012风力发电机组设计要求
GB/T19608.1特殊环境条件分级第1部分：干热
GB/T19608.2特殊环境条件分级第2部分：干热沙漠
GB/T19608.3特殊环境条件分级第3部分：高原
GB/T19963风电场接入电力系统技术规定
GB/T20641低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求
GB/T21714.4一2015雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统
GB/T20540测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3：PROFIBUS规范第6部分：应用层协议规范
ISO11898道路车辆一控制器局域网络(CAN)(Road vehicles-Controller area network)
EN175301-801电子元器件质量评估的协调系统详细规范圆形可移动卷曲触点的高密度矩形
连接器(Detail Specification:High density rectangular connectors,round removable crimp contacts.)
3术语和定义
GB/T2422、GB/T2900.1、GB/T2900.53、GB/T2900.57、GB/T4365界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
断电supply disconnection
由于开关断开而造成有影响的长时间供电中断。
3.2
失效failure
执行某项规定功能的终结。
注1；“失效”概念作为定义，不适用仅由软件组成的功能项目。
注2：失效后，该功能项有故障。
注3：“失效”是一个事件，区别于作为一种状态的“故障”。
3.3
安全链safe-chain
一种由风力发电机组若干关键保护节点串联组成的独立于控制系统的硬件保护回路。
3.4
故障fault
不能执行某规定功能的一种特征状态。它不包括在预防性维护和其他有计划的行动期间，以及因缺乏外部资源条件下不能执行规定功能的状态。故障经常作为功能项本身失效的结果，但也许在失效前就已经存在。
3.5
正常关机normal shutdown
关机全过程都是在控制系统控制下进行的关机。

3.6
紧急关机emergency shutdown
安全链触发使风力发电机组迅速关机。
3.7
电动变桨控制系统electrie pitch control system
调整桨叶角度的装置，主要包括变桨控制器、变桨电动机、变桨何服驱动器、后备电源等部件。
3.8
变桨伺服驱动器pitch driver
用于驱动变桨电动机调整风力发电机组桨叶角度的装置。
3.9
后备电源backup power supply
在电网掉电时为电动变桨控制系统提供能量支撑的电源。
3.10
顺桨feathering
风轮叶片的几何攻角改变到风轮叶片总和趋近零升力的状态。通常分为正常顺桨和紧急顺奖。
3.11
桨距角pitch angle
在指定的叶片径向位置叶片弦线与风轮旋转面间的夹角。
3.12
浆距角工作范围operating blade angle range
风力发电机组的正常运行范围内所对应的叶片桨距角的工作范围。
3.13
最大变桨速率the maximum pitch rate
所允许的桨距角变化速率最大值。
3.14
元余技术redundancy
应用两路器件或系统，用于确保一路器件或系统失效时，另一路器件或系统仍能有效地执行所要求的功能。
3.15
桨叶blade
吸收风能驱动风轮旋转的部件。

4技术要求
4.1使用条件
4.1.1正常使用环境条件
适用于下述条件并能正常工作：
a)工作环境温度。
1)常温型：-20℃~+45℃。
2)低温型：-30℃~+45℃。
b)相对湿度。
空气清洁，在最高温度为+45℃时，其相对湿度不得超过50%。在较低温度时，允许有较大的相对湿度。例如，+20℃时相对湿度为95%，考虑到温度变化可能发生凝露。
c)海拔：≤2000m.
4.1.2正常试验环境条件
主要包括使用气候条件，应在如下大气环境下进行试验：
a)环境温度：20℃以下。
b)相对湿度：≤90%。
c)大气压力：86kPa~106kPa。
4.1.3电源条件
4.1.3.1
交流电源
a)电源频率变化范围：47.5Hz~51.5Hz
b)电源电压允许波动范围：电压额定值的-10%~+10%。
c)电源的不平衡度应满足GB/T15543一2008第4章的规定，并在其范围内正常工作。
d)电源波形为正弦波，总谐波含量小于5%。
4.1.3.2直流电源
a)电源电压允许偏差的范围：-15%~+10%。
b)电源电压纹波系数小于5%。
4.1.4使用场所的要求
a)环境中不应有腐蚀破坏绝缘的气体或导电介质，不应有引起火灾或爆炸的介质，不应有明显的及较严重的霉菌。
b)使用场所应避免雨、雪、沙的进入。
c)使用场所的接地电阻应小于等于4。
d)特殊使用场所的要求见GB/T19608.1、GB/T19608.2和GB/T19608.3的规定。
4.1.5其他使用条件
当超出4.1.1~4.1.4规定的环境条件时，应由制造商与用户签订专门的协议。

4.2结构要求
4.2.1柜体设计要求
a)柜体的构造应符合GB/T20641的规定。
b)壳体、外观、表面应无划伤、无变形，应符合GB/T3797一2016中6.2.1的规定。
c)防护等级的说明参见GB4208的规定，具体要求为：
1)柜体防护等级为IP54。
2)外露的接插件防护等级为P65。
3)所有的外部传感器和开关防护等级为P65。
如用户有特殊要求，由制造商与用户协商确定。
4.2.2电气连接要求
应符合GB5226.1中13章的规定。
4.2.3元器件要求
系统中所用的元器件应符合其自身的有关标准。其中：
a)可编程序控制器应符合GB/T15969.1和GB/T15969.2的规定。
b)柜体的导线及电缆应符合GB5226.1中13章的要求。
c)柜体连接件应符合EN175301-801的要求。
4.3功能要求
4.3.1变桨功能
4.3.1.1手动开关变桨功能
系统应具备手动变桨开关功能，可分别对每个桨叶进行点动控制。同一时刻只允许对一个桨叶进行控制，并在其回到安全位置后才能驱动另一个叶片。
4.3.1.2自动变桨功能
正常运行时，变桨系统应能接收风力发电机组控制系统指令，实时调节桨距角，降低机组所承受的载荷水平，达到机组的最优运行和安全运行。应能依据主控要求自动启动、自动变奖、自动顺奖等，如：通过风力发电机组控制系统下发速度、变位置指令进行变桨距控制。变桨系统应能在整个变桨范围内正常工作且桨叶同步。变浆性能满足以下技术要求：
a)三个桨叶变桨的最大速率不大于机组最大设计速度。
b)变桨驱动器的控制精度不大于0.05。
c)三个桨叶不同步度推荐值不大于1°。
d)连续变浆时，变奖接受主控系统下发变桨距指令到变桨轴承开始动作时间不应大于200ms。
c)变桨控制器指令扫描周期不大于20ms。

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