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| 标准编号 | NB/T 31043-2019 (NB/T31043-2019) | | 中文名称 | 海上风力发电机组主控制系统技术规范 | | 英文名称 | Technical specification for main control system of offshore wind turbine generator system | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | K45 | | 国际标准分类 | | | 字数估计 | 26,251 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2019-10-01 | | 旧标准 (被替代) | NB/T 31043-2012 | | 标准依据 | 国家能源局公告2019年第4号 | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 31043-2019: 海上风力发电机组主控制系统技术规范
NB/T 31043-2019 英文名称: Technical specification for main control system of offshore wind turbine generator system
NB
中华人民共和国能源行业标准
代替 NB/T 31043 -2012
火力发电厂汽轮机控制系统技术条件
国家能源局 发 布
1 范围
本标准规定了海上风力发电机组主控制系统（以下简称：主控系统）的相关术语和定义、技术要求、
试验方法、检验规则、标志、标签、使用说明书、包装、运输、贮存等。
本标准适用于海上风力发电机组主控制系统。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所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。
4 技术要求
4.1 使用条件
4.1.1 环境条件
工作环境温度范围：根据NB/T 31094的有关规定。
海拔高度：＜1000m；
相对湿度：≤95%；
盐雾影响：有；
霉菌影响：有。
4.1.2 供电电源
4.1.2.1 交流电源
DL/T 31043 -2019
a) 电源频率变化范围：47.5 Hz～51.5 Hz。
b) 电源电压变化范围：电压额定值的-10%～+10％。
c) 电源电压允许波动范围：电压额定值的-15%～+10％。
d) 电源的不平衡度应满足GB/T 15543-2008第4章的规定，并在其范围内正常工作。
e) 电源波形为正弦波，谐波含量小于5%。
4.1.2.2 直流电源
a) 电源电压允许偏差-10%～+10%。
b) 电源电压纹波系数不大于5%。
4.1.3 其它使用条件
当使用条件不能满足上述使用条件时，需要用户与供应商达成书面附加协议，根据用户要求单独设
计。
4.2 试验条件
a）试验温度：15℃～35℃；
b）相对湿度：≤ 90％(20 ℃以下)
c）大气压力：86kPa～106kPa。
4.3 一般性要求
4.3.1 柜体
4.3.1.1 柜体采用钢制防腐设计，防护等级不小于 IP54。
4.3.1.2 柜体设一处公共接地点，柜体各处应保证与公共接地点的良好电气连接，具备电击防范措施，
保护接地完整。
4.3.1.3 柜体内部宜装设除湿装置。
4.3.1.4 柜体设计应满足塔筒、机舱内的安装维护要求，易于安装，调试和维护。
4.3.1.5 柜体的按钮、开关、屏幕、信号与报警装置等的安装工艺，以及柜体进出线方式应与柜体的
防护等级相匹配。
4.3.1.6 柜体的结构牢固，柜内电气接线方式可以是插件、连接线、接线端子等能承受运行环境下电、
热、机械强度和振动对设备的影响。
4.3.1.7 操作器件装在操作者易于操作的位置，紧急停机按钮应置于柜体的最显眼最易操作的位置，
按钮本身宜装有保护罩。
4.3.1.8 柜体表面平整无凹凸现象，漆层应美观，颜色均匀一致，不得有起泡、裂纹和流痕等现象，
柜门应能在不小于 90゜的角度内灵活启闭，柜体顶部需加装吊环。
4.3.1.9 柜体结构形式力求简单开敞，易于触及，易腐蚀表面设计应尽可能光滑，任何必要的加强件、
接头和管子等应尽可能布置在腐蚀风险低的部位，难以进行维护的空心部件应焊接牢固。其他外露于空
气中的金属应采用镀层保护，一般宜使用电镀的方法进行；
4.3.2 元器件
DL/T 31043 -2019
4.3.2.1 控制柜所采用的主要元器件应具备耐湿热性能，其耐湿热性能符合标准 GB/T 3783-2008 第
7.1.1.2 条规定的要求。宜采用耐湿热型的元器件有：控制模块（PLC（可编程逻辑控制器）、IPC（工
业控制计算机）及其它 IO 模块）、断路器、接触器、继电器、互感器、变压器、按钮、电线电缆等。
4.3.2.2 柜体内部控制模块宜采用隔离电源供电。
4.3.2.3 印制板、插件等部件，在焊接完成后，无脱焊、虚焊、元件松脱或紧固件松动等现象。
4.3.2.4 除陶瓷材料外的所有固体绝缘部件都应具有耐热性，即部件经耐热性试验后，压痕横跨最大
尺寸不大于 2mm。
4.3.2.5 除陶瓷材料外的所有固体绝缘部件都应具有耐燃性，即部件经灼热丝试验（或针焰试验）后
不起燃，或即使发生起燃，燃烧及灼热在移开灼热丝（或针焰）后的 30s 内能完全熄灭，且指示绢纸不
起燃。同时，所有塑料部件还应具有滞燃性，即经过滞燃试验后，这些部件燃烧或损坏部分的长度不大
于 60mm。
4.3.2.6 所有元器件应按照制造厂说明书安装，并符合元器件各自相关标准的要求。
4.3.3 电气连接
4.3.3.1 柜体接地应作防腐处理。
4.3.3.2 所有裸露部分导体、连接头、端子排均应作相应防腐、防潮处理。
4.3.3.3 所有裸露部分电路板、焊接点均应作相应防腐、防潮处理。
4.3.3.4 连接导线的端部标有回路标号，标号清晰、牢固、完整、不脱色，对不同功能插件需用符号
加以区别，插件需有导轨支撑，并能固定牢靠，所有接插点应确保电接触可靠、方便插拔。
4.3.3.5 柜内布线应符合标准 GB/T 3797-2016 第 6.7 条规定的要求。
4.3.3.6 柜内布线工艺和电气连接应考虑绝缘表面的腐蚀和凝露对爬电距离的影响，以及高湿度对空
气绝缘间隙的影响。
4.3.3.7 交流系统使用多芯电缆时不应使用磁性材料屏蔽。
4.3.3.8 单芯电缆需要并联时，并联电缆的型号、长度、线头工艺应相同。
4.3.3.9 固定电缆宜采用永久性防腐的非磁性线夹和支架。
4.3.3.10 屏蔽电缆或处于金属管内的电缆，屏蔽网或金属管应作等电位连接，宜等电位接地。
4.3.4 安装
4.3.4.1 控制柜安装宜采用减震结构。
4.3.4.2 控制柜进出线应按照柜体设计要求进行安装，保证柜体相应的防护水平。
4.3.4.3 控制柜进出线应固定牢靠，屏蔽线的屏蔽端以及电缆套管的管端应可靠接地。
4.4 功能要求
4.4.2 信息(人机交互、故障、监控)
4.4.2.1 数据监视信息
主控制系统能采集或生成下述数据信息，主控制系统应能够提供数据通讯的接口，以满足中央监控
系统或其他监视设备的监控要求。
应至少能够提供下列数据：
a) 风速、风向、风轮转速、发电机转速、机舱位置、偏航位置、扭缆角度、桨距角；
b) 机组当前状态（待机、并网、停机等）；
c) 液压系统压力、机舱振动、机舱温湿度、发电机温度、齿轮箱油温度(可选)等；
d) 变桨系统状况、变流系统状况、UPS状态、其它执行机构和传感器状态；
e) 电网、发电机机端电参数（三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频
率、发电量等）。
f) 编码器信号、主轴承信号、熔断器信号、避雷器信号、安全链信号、控制柜烟雾报警。
4.4.2.2 故障记录
主控制系统应能自动在本地控制器存储区记录指定的最近发生的故障信息，保留时间不低于6个月，
分辨精度至少应达到100 ms，以便事后故障的再现和分析。
4.4.2.3 事故追忆
对各种事故的相关量进行短时段的记录，遇到事故发生就将此记录保存下来。事故追忆记录分事故
前和事故后两时段，两个时段的长短和采样间隔应可调整。一般追忆记录事故采样频率不低于1次每秒，
记录时间长度不少于120s，其中：事故前不少于60s，事故后不少于30s。
4.4.2.4 时钟自动校时
主控制系统具备校时功能，定期的读取网络标准的时钟源校准控制器时间，确保发电系统中所有的
设备时钟一致。
4.4.3 人机交互
4.4.3.1 主控系统应配置人机界面，根据用户权限的不同可以进行机组控制、机组状态及参数信息浏
览、参数设置和修改等操作。
4.4.3.2 人机界面可控制的功能应包括：手动启停、偏航控制等。
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4.4.3.3 人机界面可显示的状态信息应包括：系统状态、液压状态、偏航状态、风况、温度、湿度、
变距状态、I/O 端口状态、振动传感器状态、转速状态、电网状态、润滑状态、激活的状态码信息等。
4.4.3.4 机舱控制柜宜具备调试接口。
4.4.4 保护与安全
4.4.4.1 故障保护
系统应能根据传感器采集量、风电机组的运行要求，形成若干能反映机组运行故障的状态码，状态
码应做到故障信息定位准确、防误动作、维护简单。当其中任意一个状态码激活时，主控制系统应能根
据状态码属性，准确做出相应告警或停机操作。
4.4.4.2 通信看门狗
主控制系统应能实时监控自身与各个子系统的通信状态，通信异常时能及时形成相应的状态码信
息，根据状态码对应的停机程序等级，执行告警或者停机流程。
4.4.4.3 关键设备监测
针对关键的设备如：发电机转子、发电机定子，发电机轴承、齿轮箱轴承（可选）、风速仪、风向
仪等，主控制系统应根据其特性监测其正确性，确保每一个参与控制的物理量都能真实的反映被监测设
备的状态。
4.4.4.5 安全链
安全链系统的设计采用失效-安全控制模式，这种控制模式的运行独立于主控制器，下列信号：变
流器紧停、变桨系统紧停、塔基紧停、机舱紧停、过速、过振动、过扭缆、看门狗都应串入安全回路，
其中任意一个断开，都应会引起安全出口动作，立即向变桨系统和变流器输出急停信号；安全链系统为
风力发电机组提供最后的可靠安全保障。
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4.4.4.5.1 安全链系统优先级高于控制系统，当安全链系统启动时控制系统自动降至服从地位。
4.4.4.5.2 风力发电机组发生重大故障或监控到的数据危及机组安全时，以及控制系统失效机组不能
维持稳定运行时应启动安全链系统保护，如：风轮转速超过限值、扭缆超过限值、过度振动、变流器急
停、变桨系统紧停、主控制柜紧停、需要停机时控制系统停机失效。
4.4.4.5.3 安全链系统方案应考虑有关运行值，如容许的超速、振动以及机组故障、操作失误等因素。
4.4.4.5.4 如果安全链系统动作，则需手动进行故障复位。
4.4.4.5.5 安全链系统应具备防止人为误操作的功能。
4.4.4.5.6 安全链系统应有至少两套独立的制动系统支撑，保证在任何情况下都能使风机减速停机。
4.4.4.5.7 安全链故障复位可以远程实现，该远程复位功能应设置权限。
4.4.5 运行状态
风电机组的运行状态一般包括待机、启动、发电运行、停机和检修等，主控制系统应设计各个状态
之间转换的条件，以及在各个状态下的动作要求。表1为运行状态及转换条件的一般要求，具体设计需
满足风电机组的设计要求。
4.4.5.1 机组启动
4.4.5.1.1 一般要求
a) 机组启动应按操作模式分为手动启动和和自动启动两种，应可通过主控系统人机界面或远程监
控系统进行两种操作模式的切换，手动启动应在机舱、塔底、远程均可操作，其优先级别为：
手动优先于自动，机舱优先于塔底，塔底优先于远程；
b) 主控制系统每次重启后，宜默认为手动启动模式；
c) 主控系统所采取的控制策略应避免机组的频繁启动与停止。
4.4.5.1.2 长时间停机后的机组重启
a) 机组停机 6小时以内为正常使用情况，此期间允许控制系统自动启动机组；
b) 机组停机 3个月为极限使用情况，停机 6 小时至 3 个月再次启动机组宜采用手动启动方式；
c) 机组停机超过 3 个月再次启动宜按照新装机组首次启动操作要求进行手动启动；
4.4.5.1.3 自动启动
双馈机组按照NB/T 31017-2011中4.6.5.2章节。
直驱机组按照NB/T 31103-2006中4.4.2及4.5.3章节。
4.4.5.1.4 手动启动
双馈型风力发电机组和直驱型风力发电机组满足NB/T 31017-2011中4.6.5.3的有关要求。
4.4.5.2 停机
双馈机组按照NB/T 31017-2011中4.6.6。
直驱机组按照NB/T 31103-2006中4.5.3。
4.4.6 控制及通讯等功能要求
为了满足风力发电机组运行控制的需要，主控制系统至少还需具备表2中要求的控制和通讯等功能。
4.5.1.1 防触电保护
主控制柜应按照标准 GB/T 3797-2016 6.5.1规定的方式采取电击防护措施，防止直接或间......
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