風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)檢修探討

常春永

摘要：風力發(fā)電機組電控系統(tǒng)的穩(wěn)定關系著風力發(fā)電機組的平穩(wěn)運行。文章首先介紹了風電機組電氣和控制系統(tǒng)檢修的總體框架，接著介紹了風力發(fā)電機組控制與安全系統(tǒng)、風力發(fā)電機電控系統(tǒng)的結構，最后提出了風電機組電氣和控制系統(tǒng)檢修的具體步驟。

關鍵詞：風力發(fā)電機組；電氣控制系統(tǒng)；電力檢修；電力設備；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM315 文章編號：1009-2374（2016）06-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.069

1 風電機組電氣、控制系統(tǒng)檢修總框架

風電機組的控制系統(tǒng)就像人類的神經(jīng)與大腦一樣，要對其系統(tǒng)中的所有設備進行感知、控制，達到系統(tǒng)正常運行的目的。風電機組的控制系統(tǒng)是由專用模塊組成的具有通信功能的模塊，一般來說，這些模塊包括了PLC通訊、安全鏈、數(shù)字輸入DI/輸出DO、模擬輸入AI模塊等。其傳輸機制主要是經(jīng)過某種通信協(xié)定，將PLC主機命令、設施形態(tài)實施傳送，使電氣設施能夠在規(guī)定形態(tài)下運行。在風電機組體系內(nèi)，接到維護機組平安運轉的核心回路是平安鏈回路，其回路由一些結點通過串接的樣式銜接產(chǎn)生，其中如果某個結點斷開，那么其平安鏈發(fā)送緊急關停的命令，此刻風電機組則能以火速關停的樣式去防止平安事件的產(chǎn)生。在風電機組報障礙以后，目前的當場檢驗辦法一般只是“治標不治本”，特別是對一些新員工而言，未有對設備進行系統(tǒng)檢查的經(jīng)驗，同時對有關認知也過于局限，缺乏對體系的整體、持續(xù)、綜合性的認識。一般在障礙的預警列表內(nèi)，基本能夠直白地發(fā)現(xiàn)障礙的前、后次序并且數(shù)量會達到5～10條左右。而這對新職工來講增大了研習、試驗部分的困難程度，因此應當在運作中綜合化認識且把握好有關的檢修技術，總結思路、豐富經(jīng)驗。

2 風力發(fā)電機組控制、安全系統(tǒng)

對于大型風力發(fā)電機組而言，就是要采用必須舉措，經(jīng)過管制體系的平安規(guī)劃，使體系能在界定時段里少發(fā)生乃至不產(chǎn)生障礙。假如產(chǎn)生障礙，必須在極快時段、以極快速度對系統(tǒng)進行修復。

控制功能一般包括風輪限速、電氣負載的連接、功率極限、紐纜限制、機艙對風、溫度參數(shù)限制、運行時電量等，主要通過被動、主動樣式對管制機組的運轉實施管制，使體系能在界定范疇中實施運轉，且應保證各類參變量均能在運行的規(guī)定范疇中。

維護過程的規(guī)劃準則是無效-維護。即是在管制無效后或外在與內(nèi)在障礙導致機組不能尋常運轉時，體系的安全維護裝備動作能維護風力發(fā)電機組處于一項平安的形態(tài)里。體系將在發(fā)生超速、電網(wǎng)負載、電機過載故障、脫網(wǎng)等會開始實施維護的性能。其過程是多個層級的平安鏈彼此鎖合的，在管制流程里依舊是邏輯與的性能，然而在實現(xiàn)管制目的上是完成邏輯或的成果。另外，該體系仍具備避雷的裝備，對主電、管制電子回路區(qū)別實施避雷部分的維護。

在風力發(fā)電機組的運行形態(tài)里，分為運轉、暫停、關停、火速關停四類。差別的運行形態(tài)分屬一類行動層級：最高為運行狀態(tài)、最低為急停狀態(tài)，如圖1所示。在對工作狀態(tài)層次進行提升時，不可越層而上，而是需要一級一級往上層上升，但降低工作狀態(tài)層時則是可越層而下的。這樣的工作狀態(tài)轉變法是風力發(fā)電機組基本控制策略，其目的是為了保護機組的安全運行。

如果工作狀態(tài)要向著更高層次進行轉化就需要一級一級往上，在這個升高的流程里，能夠確認體系內(nèi)的各項障礙均被檢驗到。在障礙被檢驗出以后體系就能立馬步入到一項火速關停或關停的形態(tài)里。

圖1 運行形態(tài)轉化圖

發(fā)電管制分為兩類境況，即風速在規(guī)定之下及規(guī)定之上。

風速在規(guī)定之下：機組追蹤實現(xiàn)最大功率，為了能夠防止變距屢次的動作，經(jīng)過扭矩，對葉尖速比實施優(yōu)質管制，因此實現(xiàn)大功率導出；風速在規(guī)定之上：機組管制保持在一項穩(wěn)定的功率內(nèi)，經(jīng)過變距管制轉速去保證其平穩(wěn)運轉。

3 風力發(fā)電機電控系統(tǒng)的結構

風力發(fā)電機電控系統(tǒng)由交流柜、機艙管制柜、電氣柜、塔底管制柜、電氣滑環(huán)、傳感器、銜接電纜等組成，參照體系分為四個方面：主控、變槳、變流、電網(wǎng)級管制，由此去完成尋常運轉、陣風、極佳運轉、功率、變槳距、安全維護管制等性能。電控體系架構圖如圖2所示：

圖2 電控體系架構圖

風力發(fā)電機組的電控體系在硬件部分涵蓋三方面：塔底核心管制、機艙管制、變槳管制體系。各個管制裝備安置在對應管制柜中，整體的體系如圖3所示：

圖3 電控系統(tǒng)的硬件結構

4 風電機組電氣、控制系統(tǒng)檢修具體流程

4.1 PLC檢驗

步驟一：PLC是管制中心，所以在檢驗時，最先應確認PLC是不是能夠日常運行，經(jīng)過對操縱頁面檢驗去確定PLC運作形態(tài)及軟件的版本有無紕漏、有無宕機的情況。另外還應檢驗外圍PLC形態(tài)有無紕漏且對PLC外殼溫度實施檢驗，確認并未發(fā)生太熱的境況。

4.2 通信部分的檢驗

步驟二：在確定PLC日常運作后，應當對通信性能實施檢驗。假如在管制體系內(nèi)，通信發(fā)生故障時風電機組全部的設施形態(tài)，比如平安鏈訊號等都不能檢驗。通常而言，通信板塊檢驗內(nèi)容涵蓋：電源供應板塊有無紕漏、接頭及連線是不是準確、通信波特率有無超出適宜水準、通信地址是否準確、光纖訊號強度是不是充足、連線是否準確等。

4.3 平安鏈檢驗

步驟三：通信性能恢復日常后，關鍵是檢驗平安鏈回路參照風電機組管制條理。假如平安鏈回路并未閉合，機組關鍵設施都是在無法進行運作的平安連回路檢驗過程里。起初應確定平安鏈板塊的運作形態(tài)尋常，其軟件運作尋常，假如平安鏈板塊早已產(chǎn)生了損耗，那么在替換新板塊以后的全部檢驗都是無效的。假如平安鏈軟件發(fā)生故障時應從新下載或重新安置平安鏈程序。

對軟、硬件障礙排查以后，根據(jù)電子回路圖樣的銜接機理，參照回路檢驗各項平安結點性能是不是日常運轉。在檢查過程中明確故障原因，有的是因為平安鏈訊號在傳送進程里發(fā)生障礙或出現(xiàn)擾動，并非出現(xiàn)了危險事故。然而，一些障礙卻是由于設施運轉形態(tài)實現(xiàn)引發(fā)平安預警的條件。假如出現(xiàn)嚴峻扭纜、機艙振動超過限制等。另外，在全部的平安鏈回路合攏且形態(tài)尋常后，主設施起始運行后便能實施各項子體系的檢驗、障礙排查。

4.4 各個子體系設施檢驗

對風電機組的各類子體系檢驗時，需要嚴格根據(jù)電路圖所指示的回路檢查，系統(tǒng)包括了很多，如變槳、偏航、液壓、潤滑、冷卻系統(tǒng)等。同時，在檢驗電氣回路種類時，關鍵分為兩類回路，也就是管制、動能

回路。

管制回路有三種功能，測量、控制、反饋。以測定來講，關鍵是將各個種類的傳感器，比如溫度、壓力、轉速、方位、加速度等訊號轉換為特殊范疇的電壓訊號，由PLC片件測定去判別設施的運作形態(tài)。傳感器內(nèi)，其電壓通常較小，然而仍有特別的境況。

管制性能是由PLC片發(fā)送24V管制訊號，以弱電管制接觸器閉合，由此實現(xiàn)分隔去完成連通、分隔動能電源，最終實現(xiàn)自主開啟關停電氣設施的效用。在接觸器內(nèi)，普通難題包含觸頭粘在一起、電磁線圈無效等，其結果都造成了小能高效管制電氣設施。直至設施形態(tài)參變量大于日常范疇而被測定訊號檢驗查出，由此才能出現(xiàn)報障礙。

動力回路涵蓋單相、三相回路，在單相電壓內(nèi)分為兩類，也就是230V和380V。無論是檢驗接觸器或連線端子，在檢驗維修中，應注重斷開電源、查驗電源平安的事件。而且在通電以前，也應當注重檢驗設施相間及對地隔離境況，極大程度防止通電發(fā)生短路及損耗設施的境況。同時值得注意的是，在電機維修之后，要明確相序有無錯誤，禁止使馬達發(fā)生反轉的境況。

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（責任編輯：蔣建華）