风力发电机组电气控制系统检修的分析

欧亮

【摘  要】在风电场组建检修队伍开始，往往不乏刚从学校走向岗位的毕业生，没有见过风电设备，同时更不具备对设备的检修经验。如何在短期内完成对新员工的安全和检修技能培训，使其短时间内具备分析故障、处理故障的能力，是摆在检修部门面前的一道难题。由于新机组运行较稳定，故障率较低，除了在实习期内由师傅带徒弟上机维护外，基本没有更好的办法让新员工快速积累检修经验。鉴于此，本文主要分析风力发电机组电气控制系统检修。

【关键词】风力发电机组;电气控制系统;检修

中图分类号：TM76    文献标识码：A

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樣式衔接产生，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。

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：

3、风力发电机组电气控制系统检修流程及对策

3.1、PLC检查

在实际控制系统中，最为关键也是核心的部分是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。

3.2、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。

3.3、安全链检查

在确认通讯功能不存在故障的情况下，需要进行第三项安全链回路的故障检查。根据实际风电机组的设计原理，安全链回路控制着所有机组设备的正常运行。安全链回路检查中，第一步需要对安全链模块进行检查，看其是否正常工作，之后，才是对安全链软件的检查。如果安全链模块存在故障，则实际信息是无法传送的，后续检查都是无用的。

检查完安全链回路的模块以及软件后，在保证其正常运行的情况下，根据实际电路运行图纸接线情况，对回路中的每一个安全结点进行逐一检查，找出其中的故障信息，对故障进行逐一排查，进而进行维修。大多数情况下会存在安全链信号传输中存在信号干扰，从而出现了故障问题。这就需要工作人员足够的经验对故障进行分析排查。只有当安全链回路中所有故障排除后，主体设备才能正常运行。

3.4、各分系统设备检查

在对主体设备的故障排查之后，进一步对各个分系统的故障进行排查。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。

控制功能主要是由PLC卡件发出24V控制信号，用弱电控制接触器吸合和断开以实现接通或断开动力电源的目的，达到自动启停电气设备的作用。接触器常见的损坏形式有，触头粘连，电磁线圈失效等，其结果均造成不能有效控制电气设备，直至设备状态参数超出正常的范围而被测量信号检测出来，报出故障。

反馈功能回路是对于一些带有辅助触点、漏电保护或过流保护的开关和接触器，用来监视、检测这些设备的状态，从而判定是否有过流、漏电等故障，这些信号一般是与PLC数字输入的DI卡件形成的回路，通过常开、常闭逻辑判定被监控设备的工作状态。DI模块及回路使用相同的0V和24V的直流电压而不是动力电压380V，如当空开跳开后，连带的辅助开关也跳开了，PLC的DI模块由闭合变成断开，使PLC捕捉到这些信号，并报出故障。

动力回路主要有三相回路和单相回路，单相电压主要有230V和380V两种。不论是检查接触器还是接线端子检查，在检修过程中都要注意断电和验电的安全事项。同时在上电前要注意检查设备的相间及对地绝缘状况，以免上电出现短路，损坏设备。在电机维修后，还要验明相序是否正确，避免电机反转。

电气设备的故障检查第一步是针对故障的初步判断结合设计图纸找出故障部位，针对故障部位进行一一排查，先观察是否存在明显故障部位，若无，进而排查是否存在跳闸、过载等情况存在，从而找到损坏部件进行更换。倘若不没有找到明显故障信息，就需要检查控制界面的实际情况，对检测到的信息与正常工作信息相对比，推断出可能发生故障的部位，在对其进行检查维修。倘若反馈信息正确，则需要对控制回路以及动力回路中的部件进行检查。

总之，随着风电机组的不断发展，机组的故障诊断技术也在不断发展，各种诊断技术的相互融合，优势互补是保证故障诊断准确有效的方向，成熟良好的诊断技术应用在风电机组中，必将推动风电事业的进一步发展。

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（作者单位：五凌永顺电力有限公司）