刍议风力发电机组电气控制系统检修

夏季

摘要：电气控制系统作为风力发电机组重要的组成部分，负责风机自动停启，并负责对发电机组的运行状态、风速、风向等进行监测，直接关系到风力发电机组发电的安全性、稳定性和可靠性。由于风力发电机组运行环境复杂，在运行过程中，可能受到自然因素、人为因素的影响，导致发电机组电气控制系统故障，无法对整个发电机组进行有效的控制，影响到供电质量。因此，必须重视风力发电机组电气控制系统的检修工作，及时发现系统存在的问题，以免影响到发电效率和发电质量。本文首先阐述了风力发电机组电气控制系统的构成以及电气控制系统检修的要点。

关键词：风力发电机组;电气控制系统;系统检修

引言：

随着世界性能源危机和生态环境的恶化，清洁、可再生能源逐渐受到世界各国的重视。风能是一种清洁可再生能源，风力发电就是将风能转化为电能，我国风能资源丰富，风能存储量达到了10亿KW。近年来，国家加大了风力发电站的建设，截止2019年年代，我国风力发电机组的装机容量达到了2.1亿KW，风机发电量达到了4057亿KW·h，占全国发电量的5.5%，有效缓解我国城市供电紧张的局面。电子控制系统是风力发电机组重要的组成部分，主要负责条件发电机组转子电流大小、频率、速度，让发电机组保持在恒定的速度，从而实现风能能效的最大转变。风力发电机组现场运行环节非常恶劣，对电气控制系统的可靠性要求比较高，因此需要做好风力发电机组电气控制系统的检修工作。

1. 风力发电机组电气控制系统

风力发电机组电气控制系统包括风力发电变流器、传感器、控制单元、通信系统、监控站等构成。风力发电变流器是通过交流、直流变流器将风机发出的变化电压和频率进行处理，转变为稳定的电压和频率汇入到电网，变流器通过现场总线与主控制器进行数据传输，从而根据数据信息完成机组的转速、有功功率和无功功率的调节;传感器主要负责采集风力发电机组的各类信息，包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、振动传感器、压力开关等;控制单元是整个发电机组的关键，确保风电机组恒定功率的输出，从而获得最大的风能，实现风力机组运行的各项参数监测、自动发电控制、自动并网/解列以及机组设备的保护，一旦发现发电机组的风速运行速度超过设定的数值、转速超过正常转速的10-20%、电极温度过高、振动过大、发电机电压频率相位错误等现象，则保护系统自动开启停机或者紧急停机，确保风机发电机组控制系统的安全性;通信系统是实现风力发电机组电气控制运行的技术职称，将采集的各类书籍发送到监控站，监控站根据采集的数据信息，判断系统出现的故障，并进行停机或者故障维修。由于风力发电机组电气控制系统对通信质量要求比较高，因此采用工业以太网，可以实现单台机组的控制器、触摸屏以及远端中心网络的连接;监控站主要对整个风电厂的运行情况进行监控，显示屏可以实时显示各台机组的瞬时发电功率、发电量、发电事件数、电极的转速、风速、风轮等数据信息，通过计算机还可以将这些数据转化为图表或者曲线。如果出现故障，则系统自动预警，并显示故障的类型和时间，让发电厂技术人员快速处理[1]。

2风力发电机组电气控制系统检修要点

根据风力发电机组电气控制系统的结构以及各个部分的重要性，可以得出风力发电机机组电气控制系统检修流程如下PLC逻辑控制器的检测、通信网络设备检测、安全链路的检测以及各个分部系统的检测。

2.1PLC控制器的檢修

PLC控制器是整个控制单元的关键设备，负责内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计数、定时等功能，并通过数字/模拟输入输出控制发电机组的各类设备。一旦出现问题，无法完成逻辑运算和顺序控制。因此，电气控制系统首先要检查PLC控制器的输入回路、输出回路、程序逻辑。正常情况下，输入回路的按钮、限位、线路等只需要按下按钮，如果输入点端子与公共端出现短接现象，则按钮对应输入指示灯亮，如果灯不亮，则表示按钮坏了、线路接触不良等问题。输出回路的检修方法和输入回路一致，如果按下输入按钮，对应的指示灯亮，但是输出回路对应的电磁阀、接触器不动作，则需要检查电磁阀控制电源和保险器，用电笔测量输出点的公共端子，如果检测的时候电笔不亮，则可能是保险丝熔断;如果测量时电笔亮，说明电源没有故障，是电磁阀、接触器以及线路出现问题。程序逻辑故障采用反查法，也就是根据输入输出表，从故障点找到对应的输出继电器，是否符合动作逻辑关系，如果不符合逻辑关系，则是程序逻辑出现故障，按照梯形图找出故障点位置[2]。

2.2通信网络设备检修

通信网络直接关系到风力发电机组电气控制系统的控制单元、传感设备、监控设备等数据实时共享，一旦通信网络故障，则无法实时将传感设备采集的数据数据传输到监控中心和控制单元，导致控制器误动。因此，排除控制器的故障后，需要检查通信网络设备故障，检查通信模块的接线、电源、通信信息输入是否正常，交换机、服务器、通信电缆、路由器等通信设备是否出现损坏、破损、指示灯不亮等问题，如果设备损坏，则需要更换设备。

2.3安全链路检修

安全链路是风力发电机组的最高安全防护措施，也是最后一道保护防线，它独立于风力发电机组的计算机软件保护系统和硬件保护系统。安全链路常见的故障有急停开关故障、偏开关故障、叶轮过速故障、振动开关故障等，如果出现故障，可能导致发电机组无法启动停止按钮或者在系统正常运行的情况下，导致机组进入紧急停止状态。因此，需要对安全链路进行检修。首先检查安全链路的模块和软件，然后按照安全链路的接线图，检查回路中的每一个安全点，并对故障一一排除[3]。安全链路贯穿到风机所有回路，连接的设备比较多、节点多，所以容易出现安全链路问题。

2.4各个分部系统的检修

排除风力发电机组电气控制系统的主要设备故障后，需要对各个系统部分进行故障排除。在故障检修过程中，检修人员要按照电气控制系统的图纸对各个系统部分进行故障排除，检查各类传感器的温度、电流、电压、功率等数值是否正常，并根据这些信息进行判断，传感器是否存在故障，如果出现参数不正确，则需要进一步更换传感器设备。其次，还要检查电气控制系统的电气设备是否存在过载、跳闸现象，如果超过正常数值，则需要进一步分析系统存在的故障位置，并对其进行全面检查。如果检测数据正常，则需要对电气设备的控制回路进行检查。

结束语：

当前，我国风力发电站数量越来越多，发电站的装机容量越来越大。风力发电机组电气控制系统对发电机组的发电效率和质量至关重要，必须重视发电机组电气控制系统的故障检修，及时发电系统存在的问题，并进行检修，确保电力系统的正常运行。

参考文献：

[1]张倩.风力发电机组电气控制系统检修分析[J].时代农机，2019，46（12）：60-62.

[2]廖元文，史晓鸣，周民强， 等.风力发电机组电气控制系统检修探讨[J].电力系统装备，2019，（16）：110-111.

[3]张学健.风力发电机组电气控制系统检修的分析[J].电子测试，2019，（7）：94-95.