風力發電機組電氣控制系統檢修分析

張 倩

（三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000）

近年來，在世界范圍內能源消耗現象日益嚴重，各國環境問題日益突出，在此情況下，我國在發展過程中，大力倡導可持續發展戰略，將綠色能源作為能源發展的重點。結合風力發電技術的應用情況來看，近年來該項技術水平不斷提高，并且有大規模發展潛力，是一種能夠提供大量電能的可再生能源技術，從長遠角度來看，此項技術可能會成為我國發展過程中重要的代替能源。但是目前我國風力發電事業還處于起步階段。

1 風電機組電氣與控制系統檢修概述

在風電機組運行過程中，可以說控制系統是風電機組的大腦與神經，控制系統能夠對風電機組的運行情況進行全面感知與控制，促使風電機組能夠正常運行。結合風電機組系統的實際運行情況來看，該系統主要由安全鏈模塊、模擬輸入模塊AI以及PLC通訊模塊、PLC主機等模塊組成。在風電機組運行過程中，通信模塊會按照某種通訊協議，將主機傳送的信息命令進行傳輸，使得電氣設備能夠在要求下有效運行[1]。

保障機組得以安全運行的重要回路為風電機組安全鏈回路，此回路主要由多個節點進行串聯回路進行連接而成，因此在運行過程中，只要回路當中的一個節點發生問題，那么安全鏈中便會發出緊急停止的指令，使得風電機組盡快停機，避免發生安全事故。從機組的運行邏輯上來看，安全鏈的各個環節邏輯是與的關系，在安全鏈運行過程中，只有安全鏈中的各個邏輯量為1，才能夠允許風電機組正常運行。在安全鏈運行過程中，主要對風電機組當中的緊急停機按鈕、振動、超速、偏航扭纜、PLC主機等設備進行監控[2]。

當風電機組在運行過程中出現故障報警之后，檢修人員往往是對故障部位進行針對性的檢修，頭痛醫頭、腳痛醫腳，不能夠對風電機組進行系統性的檢查。對于剛上崗的檢修人員來說，對于風電機組電氣設備的認知也不夠全面，不能形成系統性、連貫性的認識，在加上在機組故障報警系統中，往往不能對故障先后順序進行判別，當故障總數一次性出現5~10條之后，這無疑加大了機組電氣設備檢修實踐難度。

2 風力發電機組電氣控制系統的運行現狀

在風電機組運行過程中，首先需要進行整體規劃，結合管制體系的實際內容，使得體系在一定界定時間內，減少或者不產生障礙。一旦產生障礙，那么一定要在短時間內，對風電機組系統進行修復。風力發電系統中的控制功能包含有電氣負載的連接、風輪限速、紐纜限制、溫度參數限制等，在運行過程中主要通過主動樣式或者被動樣式，對管制機組的運轉進行管制，使得風電機組控制體現能夠在一定界定范疇當中進行運轉，保證各參數數值都在規定的范疇當中。

檢修人員在對風力發電機組控制、安全系統進行維護時，維護原則是無效-維護，指代的是在對系統進行管制無效后，或者因為外在因素、內在因素導致機組不能夠正常運轉時，該體系中的安全維護裝備動作能夠使得風力發電機組隨時處于平安形態當中。一旦風力發電機組在運行過程中出現電機過載故障、超速、脫網等現象，工作人員要及時維護3]。在此過程中涉及到了多個層級的平安鏈，在管制過程中，還需要嚴格按照一定的邏輯流程進行。此外，該檢修體系還應該配備有專業的避雷裝置，對風電機組中的管制電子回路、主電等進行避雷維護。

在風力發電機組運行過程中，主要分為運轉、暫停、關停以及火速關停四類，其運行形態各有不同，可能為暫停狀態，也有可能出現停機狀態以及急停狀態，具體運行狀態圖如圖1所示。在對風力發電機組的運行狀態進行改變時，要嚴格按照流程逐層改變，切記不要越層而上，這不僅是風力發電機組的重要控制策略，也是確保風力發電機組得以正常運行的保障[4]。如果需要將風力發電機組的工作狀態不斷向高層次轉化，那么就需要一級一級往上進行，在逐漸提供風力發電機組運行的過程中，要確保風力發電機組中的障礙能夠被全面檢測出來，一旦發現異常現象，分離發電機組在短時間內便會進入到火速關?；蛘哧P停的狀態當中。

圖1 風力發電機組運行形態轉化圖

風力發電機組在運行過程中主要包含有兩種境況，風速有可能在機組規定以上也有可能在機組規定以下。

如果風速在風力發電機組規定以下，那么風力發電機組會經過扭矩，對機組中的葉尖速比進行優質管制，以便能夠實現大功率的導出。如果風速在規定之上，那么風力發電機組管制將會在一定程度內保持穩定功率，經過變距管制轉速確保機組得以平穩運轉。

3 風力發電機組電力控制系統檢修要點

3.1 PLC檢查

在風力發電機組運行過程中，實際控制系統的核心部分便是PLC，基于此，工作人員在對風電發電機組電力控制系統進行檢修時，首先需要對系統中的PLC進行全面、系統的檢查。查看PLC的操作界面以及實際工作情況，查看系統運行過程中是否存在有死機狀況。當完成檢查工作后，還需要對PLC的所有顯示進行檢查，查看其外殼是否出現不正?，F象，是否存在發熱狀況[5]。

3.2 通訊檢查

當檢修人員將控制系統中的PLC檢查完畢之后，需要再次開展檢查工作，檢查對象對風力發電機組控制系統中的通訊系統。如果控制系統在運行過程中存在故障，那么當風力發電機組運行時，其中諸多設備狀況是沒有辦法全面檢測到的。在檢查通訊模塊時，包含有組塊之間的接線、模塊運行時的電源情況以及通訊信息的輸入是否正確等等。

3.3 安全鏈檢查

在對風力發電機組控制系統中的通訊功能檢查完畢之后，需要對系統中的安全鏈回路進行全面檢查。在檢修過程中，要始終遵循風電組的設計原理，全面檢測安全鏈回路的運行情況與控制情況，確保風力發電機組能夠正常運行。對回路中的所有安全節點進行全面排查，以便能夠逐一發現安全鏈回路中的問題，對故障信息進行全面排查，進行維修。一般情況下，安全鏈回路發生故障問題都是由信號干擾導致的，這就需要檢修人員對安全鏈故障進行逐一排查。當所有故障排除之后，才能夠確保風力發電機組安全、可靠的運行。

3.4 各分系統設備的檢查

當完成上述排查工作后，風力發電機組控制系統中的主體設備便全部完整故障排查工作，隨后要對風力發電機組控制系統中的各個分系統全面排查。在風力機組的分系統的當中，包含有液壓系統、變槳系統、制冷系統、偏航系統等等，在實際排查工作中，一定要結合系統設計圖紙對分系統進行故障排查。有關電力回路檢查的主要內容為動力回路檢查、控制回路檢查。

在風力發電機組中，控制回路的主要作用為控制、檢測以及信息反饋，通過傳感器對回路進行檢測，在此過程中，傳感器會傳遞電壓、電流、溫度、電功率、壓力等相關信息，通過對這些信息進行診斷，判斷控制回路的實際運行狀況。一般情況下，控制回路當中的傳感器電壓較低，但是也存在有部分特殊狀況。工作人員在檢修過程中，一定要分清電流傳感器與電壓傳感器中分壓電阻的實際情況，如果需要更換傳感器，那么也要對分壓電阻進行更換，確保檢測信息的準確性。

在實現控制功能的過程中，主要依靠風力發電系統中主設備PLC傳遞的信息進行檢查，電氣設備運行過程中的所有啟動停止，都是需要通過弱電控制接觸器的閉合、斷開實現。在檢查控制功能過程中，一定不要忽視了接觸器的檢查、電磁線圈的磁性檢查等，這部分檢查內容也是檢修活動中極易忽略的一項內容。

在檢查反饋功能回路時，工作人員需要對系統中的漏電保護、輔助觸點以及過流開展、接觸器等進行全面檢查，以便能夠全面診斷反饋功能回路中的漏電、過流情況。通常情況下，反饋功能回路中的相關信號都是針對PLC中的信息輸入DI卡件構成回路，在檢修過程中通過連接、斷開的形式對設備實際運行情況進行判斷。

工作人員在對電氣設備開展故障檢查工作時，第一步便是診斷設備故障問題進行全面判斷，結合設備圖紙設計尋找故障部位，如果沒有故障部位，那么需要對系統中的過載現象、跳閘現象進行排除，全面檢查控制界面的實際情況。將設備中的所有檢測信息都要與正常工作信息進行對比，以此來推斷系統中可能發生故障的部位，對其進行全面檢查維修。如果檢測到所有反饋信息正確，那么還需要系統的對電氣設備控制回路、電力回路中的部件進行檢查，以便能夠全面系統地對其中故障進行排除，確保電力系統正常運行。

4 結 語

綜上所述，風力發電作為我國綠色能源的重要組成部分，對于改善我國環境有著十分重要的意義。在風力發電系統運行過程中，發電機組電氣控制系統直接關乎著風力發電效率，由此可見發電機組電力控制系統的重要性。檢修人員在對該系統進行檢修時，要分別從PLC、通訊功能、安全鏈回路、分系統設備等方面逐一檢查，一旦發現其中存在有異?，F象，要在短時間內將其解決，確保風力發電機組正常運行，為人們群眾輸送源源不斷的優質電源，推動社會不斷進步。