风力发电机组电气控制系统检修分析

张 倩

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）

近年来，在世界范围内能源消耗现象日益严重，各国环境问题日益突出，在此情况下，我国在发展过程中，大力倡导可持续发展战略，将绿色能源作为能源发展的重点。结合风力发电技术的应用情况来看，近年来该项技术水平不断提高，并且有大规模发展潜力，是一种能够提供大量电能的可再生能源技术，从长远角度来看，此项技术可能会成为我国发展过程中重要的代替能源。但是目前我国风力发电事业还处于起步阶段。

1 风电机组电气与控制系统检修概述

在风电机组运行过程中，可以说控制系统是风电机组的大脑与神经，控制系统能够对风电机组的运行情况进行全面感知与控制，促使风电机组能够正常运行。结合风电机组系统的实际运行情况来看，该系统主要由安全链模块、模拟输入模块AI以及PLC通讯模块、PLC主机等模块组成。在风电机组运行过程中，通信模块会按照某种通讯协议，将主机传送的信息命令进行传输，使得电气设备能够在要求下有效运行[1]。

保障机组得以安全运行的重要回路为风电机组安全链回路，此回路主要由多个节点进行串联回路进行连接而成，因此在运行过程中，只要回路当中的一个节点发生问题，那么安全链中便会发出紧急停止的指令，使得风电机组尽快停机，避免发生安全事故。从机组的运行逻辑上来看，安全链的各个环节逻辑是与的关系，在安全链运行过程中，只有安全链中的各个逻辑量为1，才能够允许风电机组正常运行。在安全链运行过程中，主要对风电机组当中的紧急停机按钮、振动、超速、偏航扭缆、PLC主机等设备进行监控[2]。

当风电机组在运行过程中出现故障报警之后，检修人员往往是对故障部位进行针对性的检修，头痛医头、脚痛医脚，不能够对风电机组进行系统性的检查。对于刚上岗的检修人员来说，对于风电机组电气设备的认知也不够全面，不能形成系统性、连贯性的认识，在加上在机组故障报警系统中，往往不能对故障先后顺序进行判别，当故障总数一次性出现5~10条之后，这无疑加大了机组电气设备检修实践难度。

2 风力发电机组电气控制系统的运行现状

在风电机组运行过程中，首先需要进行整体规划，结合管制体系的实际内容，使得体系在一定界定时间内，减少或者不产生障碍。一旦产生障碍，那么一定要在短时间内，对风电机组系统进行修复。风力发电系统中的控制功能包含有电气负载的连接、风轮限速、纽缆限制、温度参数限制等，在运行过程中主要通过主动样式或者被动样式，对管制机组的运转进行管制，使得风电机组控制体现能够在一定界定范畴当中进行运转，保证各参数数值都在规定的范畴当中。

检修人员在对风力发电机组控制、安全系统进行维护时，维护原则是无效-维护，指代的是在对系统进行管制无效后，或者因为外在因素、内在因素导致机组不能够正常运转时，该体系中的安全维护装备动作能够使得风力发电机组随时处于平安形态当中。一旦风力发电机组在运行过程中出现电机过载故障、超速、脱网等现象，工作人员要及时维护3]。在此过程中涉及到了多个层级的平安链，在管制过程中，还需要严格按照一定的逻辑流程进行。此外，该检修体系还应该配备有专业的避雷装置，对风电机组中的管制电子回路、主电等进行避雷维护。

在风力发电机组运行过程中，主要分为运转、暂停、关停以及火速关停四类，其运行形态各有不同，可能为暂停状态，也有可能出现停机状态以及急停状态，具体运行状态图如图1所示。在对风力发电机组的运行状态进行改变时，要严格按照流程逐层改变，切记不要越层而上，这不仅是风力发电机组的重要控制策略，也是确保风力发电机组得以正常运行的保障[4]。如果需要将风力发电机组的工作状态不断向高层次转化，那么就需要一级一级往上进行，在逐渐提供风力发电机组运行的过程中，要确保风力发电机组中的障碍能够被全面检测出来，一旦发现异常现象，分离发电机组在短时间内便会进入到火速关停或者关停的状态当中。

图1 风力发电机组运行形态转化图

风力发电机组在运行过程中主要包含有两种境况，风速有可能在机组规定以上也有可能在机组规定以下。

如果风速在风力发电机组规定以下，那么风力发电机组会经过扭矩，对机组中的叶尖速比进行优质管制，以便能够实现大功率的导出。如果风速在规定之上，那么风力发电机组管制将会在一定程度内保持稳定功率，经过变距管制转速确保机组得以平稳运转。

3 风力发电机组电力控制系统检修要点

3.1 PLC检查

在风力发电机组运行过程中，实际控制系统的核心部分便是PLC，基于此，工作人员在对风电发电机组电力控制系统进行检修时，首先需要对系统中的PLC进行全面、系统的检查。查看PLC的操作界面以及实际工作情况，查看系统运行过程中是否存在有死机状况。当完成检查工作后，还需要对PLC的所有显示进行检查，查看其外壳是否出现不正常现象，是否存在发热状况[5]。

3.2 通讯检查

当检修人员将控制系统中的PLC检查完毕之后，需要再次开展检查工作，检查对象对风力发电机组控制系统中的通讯系统。如果控制系统在运行过程中存在故障，那么当风力发电机组运行时，其中诸多设备状况是没有办法全面检测到的。在检查通讯模块时，包含有组块之间的接线、模块运行时的电源情况以及通讯信息的输入是否正确等等。

3.3 安全链检查

在对风力发电机组控制系统中的通讯功能检查完毕之后，需要对系统中的安全链回路进行全面检查。在检修过程中，要始终遵循风电组的设计原理，全面检测安全链回路的运行情况与控制情况，确保风力发电机组能够正常运行。对回路中的所有安全节点进行全面排查，以便能够逐一发现安全链回路中的问题，对故障信息进行全面排查，进行维修。一般情况下，安全链回路发生故障问题都是由信号干扰导致的，这就需要检修人员对安全链故障进行逐一排查。当所有故障排除之后，才能够确保风力发电机组安全、可靠的运行。

3.4 各分系统设备的检查

当完成上述排查工作后，风力发电机组控制系统中的主体设备便全部完整故障排查工作，随后要对风力发电机组控制系统中的各个分系统全面排查。在风力机组的分系统的当中，包含有液压系统、变桨系统、制冷系统、偏航系统等等，在实际排查工作中，一定要结合系统设计图纸对分系统进行故障排查。有关电力回路检查的主要内容为动力回路检查、控制回路检查。

在风力发电机组中，控制回路的主要作用为控制、检测以及信息反馈，通过传感器对回路进行检测，在此过程中，传感器会传递电压、电流、温度、电功率、压力等相关信息，通过对这些信息进行诊断，判断控制回路的实际运行状况。一般情况下，控制回路当中的传感器电压较低，但是也存在有部分特殊状况。工作人员在检修过程中，一定要分清电流传感器与电压传感器中分压电阻的实际情况，如果需要更换传感器，那么也要对分压电阻进行更换，确保检测信息的准确性。

在实现控制功能的过程中，主要依靠风力发电系统中主设备PLC传递的信息进行检查，电气设备运行过程中的所有启动停止，都是需要通过弱电控制接触器的闭合、断开实现。在检查控制功能过程中，一定不要忽视了接触器的检查、电磁线圈的磁性检查等，这部分检查内容也是检修活动中极易忽略的一项内容。

在检查反馈功能回路时，工作人员需要对系统中的漏电保护、辅助触点以及过流开展、接触器等进行全面检查，以便能够全面诊断反馈功能回路中的漏电、过流情况。通常情况下，反馈功能回路中的相关信号都是针对PLC中的信息输入DI卡件构成回路，在检修过程中通过连接、断开的形式对设备实际运行情况进行判断。

工作人员在对电气设备开展故障检查工作时，第一步便是诊断设备故障问题进行全面判断，结合设备图纸设计寻找故障部位，如果没有故障部位，那么需要对系统中的过载现象、跳闸现象进行排除，全面检查控制界面的实际情况。将设备中的所有检测信息都要与正常工作信息进行对比，以此来推断系统中可能发生故障的部位，对其进行全面检查维修。如果检测到所有反馈信息正确，那么还需要系统的对电气设备控制回路、电力回路中的部件进行检查，以便能够全面系统地对其中故障进行排除，确保电力系统正常运行。

4 结 语

综上所述，风力发电作为我国绿色能源的重要组成部分，对于改善我国环境有着十分重要的意义。在风力发电系统运行过程中，发电机组电气控制系统直接关乎着风力发电效率，由此可见发电机组电力控制系统的重要性。检修人员在对该系统进行检修时，要分别从PLC、通讯功能、安全链回路、分系统设备等方面逐一检查，一旦发现其中存在有异常现象，要在短时间内将其解决，确保风力发电机组正常运行，为人们群众输送源源不断的优质电源，推动社会不断进步。