风力发电机组电气控制系统检修探讨

常春永

摘要：风力发电机组电控系统的稳定关系着风力发电机组的平稳运行。文章首先介绍了风电机组电气和控制系统检修的总体框架，接着介绍了风力发电机组控制与安全系统、风力发电机电控系统的结构，最后提出了风电机组电气和控制系统检修的具体步骤。

关键词：风力发电机组；电气控制系统；电力检修；电力设备；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM315 文章编号：1009-2374（2016）06-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.069

1 风电机组电气、控制系统检修总框架

风电机组的控制系统就像人类的神经与大脑一样，要对其系统中的所有设备进行感知、控制，达到系统正常运行的目的。风电机组的控制系统是由专用模块组成的具有通信功能的模块，一般来说，这些模块包括了PLC通讯、安全链、数字输入DI/输出DO、模拟输入AI模块等。其传输机制主要是经过某种通信协定，将PLC主机命令、设施形态实施传送，使电气设施能够在规定形态下运行。在风电机组体系内，接到维护机组平安运转的核心回路是平安链回路，其回路由一些结点通过串接的样式衔接产生，其中如果某个结点断开，那么其平安链发送紧急关停的命令，此刻风电机组则能以火速关停的样式去防止平安事件的产生。在风电机组报障碍以后，目前的当场检验办法一般只是“治标不治本”，特别是对一些新员工而言，未有对设备进行系统检查的经验，同时对有关认知也过于局限，缺乏对体系的整体、持续、综合性的认识。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。

2 风力发电机组控制、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。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。

图1 运行形态转化图

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。

3 风力发电机电控系统的结构

风力发电机电控系统由交流柜、机舱管制柜、电气柜、塔底管制柜、电气滑环、传感器、衔接电缆等组成，参照体系分为四个方面：主控、变桨、变流、电网级管制，由此去完成寻常运转、阵风、极佳运转、功率、变桨距、安全维护管制等性能。电控体系架构图如图2所示：

图2 电控体系架构图

风力发电机组的电控体系在硬件部分涵盖三方面：塔底核心管制、机舱管制、变桨管制体系。各个管制装备安置在对应管制柜中，整体的体系如图3所示：

图3 电控系统的硬件结构

4 风电机组电气、控制系统检修具体流程

4.1 PLC检验

步骤一：PLC是管制中心，所以在检验时，最先应确认PLC是不是能够日常运行，经过对操纵页面检验去确定PLC运作形态及软件的版本有无纰漏、有无宕机的情况。另外还应检验外围PLC形态有无纰漏且对PLC外壳温度实施检验，确认并未发生太热的境况。

4.2 通信部分的检验

步骤二：在确定PLC日常运作后，应当对通信性能实施检验。假如在管制体系内，通信发生故障时风电机组全部的设施形态，比如平安链讯号等都不能检验。通常而言，通信板块检验内容涵盖：电源供应板块有无纰漏、接头及连线是不是准确、通信波特率有无超出适宜水准、通信地址是否准确、光纤讯号强度是不是充足、连线是否准确等。

4.3 平安链检验

步骤三：通信性能恢复日常后，关键是检验平安链回路参照风电机组管制条理。假如平安链回路并未闭合，机组关键设施都是在无法进行运作的平安连回路检验过程里。起初应确定平安链板块的运作形态寻常，其软件运作寻常，假如平安链板块早已产生了损耗，那么在替换新板块以后的全部检验都是无效的。假如平安链软件发生故障时应从新下载或重新安置平安链程序。

对软、硬件障碍排查以后，根据电子回路图样的衔接机理，参照回路检验各项平安结点性能是不是日常运转。在检查过程中明确故障原因，有的是因为平安链讯号在传送进程里发生障碍或出现扰动，并非出现了危险事故。然而，一些障碍却是由于设施运转形态实现引发平安预警的条件。假如出现严峻扭缆、机舱振动超过限制等。另外，在全部的平安链回路合拢且形态寻常后，主设施起始运行后便能实施各项子体系的检验、障碍排查。

4.4 各个子体系设施检验

对风电机组的各类子体系检验时，需要严格根据电路图所指示的回路检查，系统包括了很多，如变桨、偏航、液压、润滑、冷却系统等。同时，在检验电气回路种类时，关键分为两类回路，也就是管制、动能

回路。

管制回路有三种功能，测量、控制、反馈。以测定来讲，关键是将各个种类的传感器，比如温度、压力、转速、方位、加速度等讯号转换为特殊范畴的电压讯号，由PLC片件测定去判别设施的运作形态。传感器内，其电压通常较小，然而仍有特别的境况。

管制性能是由PLC片发送24V管制讯号，以弱电管制接触器闭合，由此实现分隔去完成连通、分隔动能电源，最终实现自主开启关停电气设施的效用。在接触器内，普通难题包含触头粘在一起、电磁线圈无效等，其结果都造成了小能高效管制电气设施。直至设施形态参变量大于日常范畴而被测定讯号检验查出，由此才能出现报障碍。

动力回路涵盖单相、三相回路，在单相电压内分为两类，也就是230V和380V。无论是检验接触器或连线端子，在检验维修中，应注重断开电源、查验电源平安的事件。而且在通电以前，也应当注重检验设施相间及对地隔离境况，极大程度防止通电发生短路及损耗设施的境况。同时值得注意的是，在电机维修之后，要明确相序有无错误，禁止使马达发生反转的境况。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）