摘要：文章介绍风电机组概况以及风电机组的发展现状和存在的问题，分析风电机组中的电气和控制设备的功能以及重要作用，并针对其问题和功能对电气和控制设备的检修策略进行研究，以供参考。
关键词：电气和控制设备；风电机组；检修
1引言
在我国经济快速发展以及社会用电负荷不断增加的形势下，我国电力企业的生产压力也在不断增加。同时由于全球资源紧缺以及环境恶化问题的不断加剧，我国也加大了对风能等清洁型能源的开发和利用力度。因此，近年来我国的风电机组总装机容量以及单机机组参数也在不断增加，在满足人们日益增长的电能需求的同时，也给风电机组的检修人员带来较大的检修难度。这就需要针对我国风电机组发展和应用过程中出现的问题以及发展现状来对风电机组电气和控制设备的检修策略进行研究。
2风电机组发展概述
2.1风电机组概况
以目前比较常见的水平轴风电机组为例，其主要是由叶轮、调速或限速装置、偏航系统、传动系统、发电机系统和塔架等组成，其中的发电机组则主要是由动力系统、电力系统以及控制系统等组成。叶轮的主要作用就是将风能转换为机械能，而发动机系统的主要作用就是将此机械能向电能进行转换。但是在上述发电的过程中，需要满足一定的条件才能进行风电机组的升速以及并网发电，通常对于电网来说，需要满足没有出现过电压以及低电压的状态要至少持续10min以上，而且电压在0.1s之内的跌落数值也在设定数值以下，电网频率在设定的范围之内且不会出现三相不平衡的问题等条件。此外，对于风况来说，则需要满足在机组运行时保持在3.0m/s~25m/s的正常范围之内并且保持至少10min以上等条件。此外对于机组来说，还需要满足发电机温度、增速器油温以及液压系统压力等条件才能进行并网发电。
2.2我国风电机组发展现状
近年来尤其是进入2010年之后，我国的风电机组装机容量的增长速度同比增长超过70%，这主要是由于我国从政府政策方面加大了对新能源开发和利用的扶持力度，而且未来风电机组的主要发展趋势表现为以下几个方面：一是风电机组的单机容量还会持续增长，不仅表现在单机容量数值的增加，而且单位千瓦重量也在不断缩小，转化效率也在不断提高。二是双馈异步发电技术仍然是风电机组中的主要发电技术。三是未来无齿轮箱直驱式、全功率变流风电技术也会随着风电机组参数增加而不断快速发展，而且会表现为系统运行可靠性以及使用寿命的不断延长，并且会使得维护成本也会有所下降。四是未来的风电机组技术会向海上风电技术发展。但是在目前我国风电技术快速发展的同时，风电机组发展过程中也表现出风能产业体系不够完善，没有建立一套完善成熟的流通以及贸易体系的问题，以及风电技术中的核心技术不足的问题。在目前我国风电行业中装机容量增长以及风电机组升级换代的同时，对成本的重视比较高，但是核心技术仍然是制约我国风电行业长远发展的重要因素之一。
3电气和控制设备在风电机组中的功能分析
3.1风电机组中控制系统的基本功能
风电机组中的核心部分就是控制系统，主要是可以控制风电机组实现根据风速信号来进行自动启动以及并网还有从电网中切出等。还可以按照风向信号来进行自动对风、按照功率因素还有输出电功率的大小来进行自动电容切换补偿。此外也可以在脱网时确保机组停机的安全性，在机组运行过程中实现对电网、风况以及机组运行状态的监测，并且在对上述状态进行监测和数据分析与记录之后，对其中的异常情况进行诊断与处理。其中比较重要的作用就是监测功能，主要是对机组运行中比较重要的电力参数、风力参数以及机组参数进行监测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中比较重要的电力参数主要有电网三相电压、电机功率因数、发电机功率等，还可以对并网条件进行判断以及对电流故障进行保护。而风力参数则主要包括风速、方向以及偏航系统的控制等相关参数。机组参数则主要有转速、温度、振动、电缆扭转以及油位等参数。
3.2电气系统的功能
发电机系统中的电气系统是风电机组中的重要组成部分，其中最主要的就是从风能向机械能进行转换以及由机械能向电能进行转换的过程。而电气系统的主要控制内容就是由机械能向电能进行转换的过程。目前风电机组中所用的发电机主要有同步发电机以及鼠笼型感应发电机。前者就是可以利用励磁系统来对发电机的电压和无功功率进行控制，具有较高的发电机效率。而后者则具有比较简单的结构和较低的造价，在运行中主要是通过转差率来对负荷进行调节，因此对机组的调节精度要求也比较低。
4电气和控制设备在风电机组中的检修策略
4.1 PLC故障检测
目前风电机组的电控系统中以PLC也就是可编程控制器为核心，其主要的控制电路就是由PLC中心控制以及功能扩展模块来组成的，主要作用就是确保发电机的正常运行控制，保护机组的运行安全以及对机组运行中的故障进行检测和处理，设定机组运行参数的整定值，而且对系统运行的参数数据进行记录为人工操作提供依据。在此系统中进行了数量比较多的通讯接口的设置，这样就可以确保满足就地通讯以及远程通讯的控制要求，因此需要加强对PLC故障的检测以及维修。在风电机组中，PLC系统硬件主要在机舱内部以及塔架底部和轮毂内部进行分部，实现对各个部分的控制。因此在对风电机组的控制系统进行检修时，首先就需要对PLC进行检测。主要的检修内容就是对PLC的软件以及硬件子系统进行检查，对PLC的运行状态以及对操作界面的显示结果进行检查。还可以对PLC外壳进行检查来判断是否存在过热等基本外观的问题。
4.2通讯故障的检查
正是由于PLC存在数量较多的通讯接口来确保就地通讯和远程通讯，因此在对PLC检测之后就需要对系统的通讯功能进行检测。主要就是对安全链内的设备状态信号进行检测，检测设备状态信号的特征稳定性，主要检测的项目有电源供电模块、各种接头位置以及对接线路等。还要重点检测通讯地址以及通讯信号的强度等。这主要是由于通讯故障可以直接影响控制系统的功能发挥，确保通讯正常才能保证各项控制功能的实现。
4.3安全链故障检测
在对控制系统中的通讯故障进行检测时需要对安全链内的设备状态信号进行检测，如果经过上述PLC以及通讯功能检查之后没有发现问题，就需要通过逆向推理的方式，针对风电机组表现出的暂停或者停机等状态来对控制因素进行逐一排查，如果上述控制因素正常就需要检查系统的安全链路。其主要是对软件工作状态、模块损坏情况、接线原理以及回路安全节点等进行检测，而且在对安全链故障进行检测时需要针对故障表现来对相应的模块进行检测。
5结语
针对风电机组对电气和控制设备进行检修的重要性，在对风电机组电气和控制设备进行检修时，不仅要对PLC故障、通讯故障以及安全链故障进行相应的检测并采取针对性的解决措施，还要对其分系统故障进行检测，综合其中的变桨、偏航、液压以及冷却系统等，按照一定的检测标准，加强对不同部分的检测力度来确保风电机组的安全和可靠运行。
参考文献：
[1] 汪海成. 电气和控制设备在风电机组的检修分析[J]. 电子测试, 2016(13):116-117.
[2] 崔艳东. 电气和控制设备在风电机组的检修分析[J]. 工程技术：文摘版, 2016(8):00262-00262.
论文作者:邢恩康
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
标签：机组论文; 风电论文; 系统论文; 故障论文; 电气论文; 通讯论文; 发电机论文; 《电力设备》2018年第27期论文;