风力发电机组电气控制系统检修分析

风力发电机组电气控制系统检修分析

郝立杰

大唐三门峡风力发电有限公司河南三门峡472000

摘要：风力发电是实用性较强、推广价值较高的电力能源生产方式之一，可以满足整个社会的电力能源需求，并且保证稳定生产的同时产生更高的经济效益以及社会效益。风力发电机组优化技术的研究，应该引起更多人的关注，想方设法去提升风力发电机组运行的稳定性、可靠性，从而降低安全事故的发生率，这显得至关重要。电气控制系统检修过程中，针对故障问题的解决是工作人员的主要任务内容。对此，本文特意做了具体的研究。

关键词：风力发电机组；电气控制；系统检修；分析；思考

引言：清洁型能源广泛推广过程中，风力发电逐渐增多。风力发电机组电气控制系统检修工作的开展，目的在于充分发挥维护作用，找到潜藏着的故障风险，同时运用有效对策，及时处理好故障问题，使风力发电机组正常运行后进一步提升电力能源传输的高效性。然而，受到外界因素的干扰影响，系统检修过程中总会出现一些问题，导致维护难度越来越大，下面，就让我们一起深入研究一下如何实现风力发电机组电气控制系统检修任务的高效化执行。

一、风力发电机组电气控制系统检修的总框架

风力发电机组电气控制系统好比人的大脑一样，主要负责控制行为，具有保证系统正常运行的重要作用。风力发电机组电气控制系统有专用模块和普通模块，不同模块的功能不一样，系统检修的要点各有不同。一般情况下，专用模块包含了通讯功能、安全链接功能、数字传输功能、模拟输入功能等，在特定条件下执行正确指令，建立以稳定传输为核心的通信协定[1]。PLC主机发布指令，设施形态随之发送，电气控制设备一直保持着运行的状态，风力发电机组便可以体现出实际的存在价值。风力发电机组也是一个完整的体系，接到维护指令后实现平安运转，平安链回路中的各个结点会以固定样式产生状态的改变，类似某一结点断开以后，通过平安链发送的立即停止指令同时生效，这时候风力发电机组就能够火速停止运行，成功避免了重大安全事故的发生。另一方面，风力发电机组报出故障后，现场检验方法的应用仅治标不治本，新的员工实践经验不足、专业素质不高、操作能力有限，是无法对相关设备进行系统检查，从而确定故障原因的。还有一些员工对于专业知识的了解过于片面，始终缺乏机组整体维护、设备持续检查、综合性处理问题的正确认识。一般在障碍的预警列表内，基本能够直白地发现障碍的前、后次序并且数量会达到5-10条左右。而这对新职工来讲增大了研习、试验部分的困难程度，因此应当在运作中综合化认识且把握好有关的检修技术，总结思路、丰富经验。

二、风力发电机组电气控制与安全系统

对于大型风力发电机组而言，就是要采用必须举措，经过管制体系的平安规划，使体系能在界定时段里少发生乃至不产生障碍。假如产生障碍，必须在极快时段、以极快速度对系统进行修复。控制功能一般包括风轮限速、电气负载的连接、功率极限、纽缆限制、机舱对风、温度参数限制、运行时电量等，主要通过被动、主动样式对管制机组的运转实施管制，使体系能在界定范畴中实施运转，且应保证各类参变量均能在运行的规定范畴中。维护过程的规划准则是无效-维护。即是在管制无效后或外在与内在障碍导致机组不能寻常运转时，体系的安全维护装备动作能维护风力发电机组处于一项平安的形态里。体系将在发生超速、电网负载、电机过载故障、脱网等会开始实施维护的性能。其过程是多个层级的平安链彼此锁合的，在管制流程里依旧是逻辑与的性能，然而在实现管制目的上是完成逻辑或的成果。另外，该体系仍具备避雷的装备，对主电、管制电子回路区别实施避雷部分的维护。在风力发电机组的运行形态里，分为运转、暂停、关停、火速关停四类。差别的运行形态分属一类行动层级：最高为运行状态、最低为急停状态，如图1所示。在对工作状态层次进行提升时，不可越层而上，而是需要一级一级往上层上升，但降低工作状态层时则是可越层而下的[2]。这样的工作状态转变法是风力发电机组基本控制策略，其目的是为了保护机组的安全运行。如果工作状态要向着更高层次进行转化就需要一级一级往上，在这个升高的流程里，能够确认体系内的各项障碍均被检验到。在障碍被检验出以后体系就能立马步入到一项火速关停或关停的形态里。

发电管制分为两类境况，即风速在规定之下及规定之上。风速在规定之下：机组追踪实现最大功率，为了能够防止变距屡次的动作，经过扭矩，对叶尖速比实施优质管制，因此实现大功率导出；风速在规定之上：机组管制保持在一项稳定的功率内，经过变距管制转速去保证其平稳运转。

三、风力发电机组电气控制系统检修的步骤

（一）PLC检查

控制系统最为关键的、核心的部分是PLC，因此，进行故障检测的过程中，首先检测PLC的情况。检查其操作界面以及PLC工作情况，检查是否存在死机情况。在内部检查过后，就需要对PLC的显示进行检查，同时检查PLC的外壳，看其是否存在过热现象。

（二）通讯检查

当检查完PLC正常工作后，需要进行第二项的检查工作，即对控制系统通讯的检查。若控制系统通讯存在故障，那么风电机组中所有设备的状况是无法检测到的。通讯模块的检查主要包含：检查模块电源的实际运行，各个组块之间的接线是否准确接好，通讯信息的输入是否正确等等。

（三）各分系统设备检查

风电机组的分系统中的主要设备有变桨系统、偏航系统、液压系统、制冷系统等等。在实际排查过程中，对这些设备的检查需要根据实际设计图纸进行故障排查。电气回路检查主要是针对控制回路以及动力回路检查。控制回路的主要功能是检测、控制以及信息反馈，其中通过传感器实现检测功能，针对传感器传递的温度、压力、电流、电压、电功率等信息进行处理进而诊断设备所处的实际状态。通常情况下，传感器中的电压较低，但也存在特殊情况。在实际检测中测量信号有的是电流有的是电压，所以检查检修中，需要注意区分电流传感器回路中的分压电阻的实际情况，若更换传感器，千万不能忽略分压电阻的更换。控制功能是通过PLC所传递的信息进行检查的，电气设备的启动停止，主要是通过弱点控制接触器的闭合以及断开实现的。检查过程中不要忽视接触器的检查，如接触器的触头，电磁线圈的磁性等的检查，这也是检查中最易忽视的一个环节。反馈功能回路的检查是针对含有辅助触点、漏电保护以及过流保护的开关以及接触器的检查，进而诊断是否存在过流、漏电等情况，这些信号通常是针对PLC中的信息输入DI卡件构成回路，通过连接断开等判断设备的实际工作情况[3]。DI组块所使用的是直流电压，通过DI组块的开闭情况，给PLC传递相应的信号，进而判断组块的故障所在。动力回路中有三相回路以及单相回路，单相电压通常为230V和380V。因此在实际检查或者接线过程中，需要注意电源的断开以及验电事项。为防止上电短路等情况的发生，在实际检查中需要提前针对设备的对地绝缘等情况进行检查，在保证安全的情况下，准确维修，避免维修中带来的不必要的损失。

结束语

总而言之，对风力发电机组电气控制系统进行设计，需要确定电控系统对实际生产的重要性，然后确定系统设计要点，以满足生产活动要求为目的，从硬件与软件两个方面进行分析，做好各个技术要点的控制，争取提高电控系统运行效果，减少电力发电机组故障的发生。

参考文献

[1]欧子业.大型风力发电机组电动变桨距控制的研究[D].河北工业大学，2018.

[2]李国瑞.风力发电机组电气控制系统检修的建议[J].现代工业研究，2018（05）114-115.

[3]王远胜，刘东.海上风力发电机组电控安全系统介绍[J].风机技术，2019（22）98-99.