广西龙源风力发电有限公司
摘要：在风力发电机组的日常运行中，电气控制系统发挥着至关重要的最用，其平稳与否直接决定了风力发电机组的运行状况，所以，风力发电机组电控系统的检修工作是设备管理中不可或缺的重要环节。本文将从风力发电机组电控系统的总体框架入手展开阐述，对各系统的结构做简要介绍，最后提出风力发电机组电控系统的系统检修措施，以提供给相关从业者以必要的帮助和借鉴。
关键词：风力发电机组；电气控制系统；检修
引言：风力发电机组的检修，是风力发电设备管理工作的重要组成部分，对风力发电机组的平稳运行有着至关重要的作用。风力发电机组电控系统的检修，首先必须对电控系统的框架和结构有深入的了解，再切实掌握检修的步骤与方法，才能真正有效的完成检修任务。
一、风力发电机组电气控制系统总体框架。
电气控制系统对于风力发电机组来说，就好比是人类的大脑一样，通过对机组设备运行状况的感知、控制来保证系统的正常运行。一般来说，风力发电机组的电控系统是由具有通讯功能的若干模块构成的，这些模块主要包括了了PLC通讯模块、安全链模块、数字输入DI/输出DO模块以及模拟输入AI模块等。依靠某种特定的通讯协议，这些电气控制系统将PLC主机发出的命令、设施形态传送到各个模块中，从而保证电器设施按照其正常状态运行。在风力发电机组中，安全链条回路是用来传输机组平安运转的核心回路，主要是运用串接的方式将一些节点有效衔接，一旦某个阶段断开，安全链就会发出紧急停止的命令，然后整个发现机组就会执行关停命令以避免事故发生。通常风电机组遇到障碍，当前采用的很多检修办法都只能“治标不治本”，尤其对于一些经验不够丰富的员工来说，缺乏足够系统检修的检验，再加上对设备认识不足，缺乏对系统的整体性把控。
二、风力发电机组控制安全系统。
大型风力发电机组，安全控制系统就是通过一定的措施，形成有效的安全管制体系，从而让机组系统能够在一定时段内发生障碍的概率得到有效降低，就算出现问题，也能够以很快的速度排除障碍，恢复系统的正常运转。
通常来说维护过程以无效维护为维护准则。也就是说，一旦机组的正常管制失效或者机组内部出现障碍导致机组无法正常运行，则系统的安全维护系统能够保证发电机组处在一种安全状态之中。一旦机组发生超载、电网负载、电机过载等故障和问题时，控制安全系统就会启动并且发挥其维护的性能。在这一过程中，不同层次安全链保持彼此锁合状态，并且在管理流程中发挥逻辑与的关系，但是在管理目的上实现逻辑或的结果。此外，该系统必须保证有避雷设置，从而对主电、管制电子回路实施彼此分离的避雷维护。
通常风力发电机组有四种运行状态，包括运转、暂停、关停和急停，其中就其运行层次来说，运行为最高状态，急停为最低状态，如图一所示。工作层次的提升过程中，需要逐级提升，不可越级，但是在工作层次的降低过程中，可以越级下降。这是风力发电机组最基本的控制策略，根本目的就是要保证机组的运行安全。
图一 运行形态转化图
在工作状态向更高层次逐级提升的过程中，系统会通过这个逐次升高的流程来检测运行系统中的各项障碍，一旦有障碍被检测到，则系统会立刻下降到急停状态或停机状态下。通常发电管制有两种状况，一种是风速超过来规定，另一种是风速低于标准。
三、风力发电机组电气控制系统的结构。
风力发电机组电气控制系统的主要组成部分包括交流柜、电气滑环、机舱管制柜、传感器、电气柜、塔底管制柜、衔接电缆等，参照体系主要建立在四个方面：主控、变桨、变流、电网级管制，从而完成发电机组的正常性能。
风力发电机组电气控制系统的硬件主要包括三大体系，塔底核心管制体系，机舱管制体系和变桨管制体系，三个体系分别被控制在不同管制柜中。其硬件控制体系入图二所示。
图二 电控系统的硬件结构
四、风力发电机组电气控制系统检修流程。
（一）步骤一：PLC检验。
在风力发电机组电气控制系统中，PLC是管制核心。因此，在检修过程中，必须首先确认PLC是否能够正常运转，通过对操纵页面检验来判断PLC的运行状态，从而检查运行版本有无错误，是否出现宕机状况。此外，也应当对外围PLC形态展开检验，确保没有纰漏发生，并且要检验PLC外壳温度，确保温度不会出现过热状况。
（二）步骤二：通信部分检验。
确认PLC没有发生故障，能够正常运转之后，再对通信性能展开检验。如果在管制体系内，通信不能够正常运转，则风电机组所有形态都不能正常接受，比如无法检测到安全链信号。一般来说，通信部分的检验内容包括以下部分：电源供应检查，接头与连线检查；通信波特率是否在标准范围内；通信地址是否发生错误；光纤信号强度是否充足等。
（三）步骤三：安全链检验。
当确保通信部分恢复正常工作以后，再充分遵照风力机组管制条例展开安全链回路的检验。如果安全链回路无法闭合，那么安全链回路检测运行体系中就无法涵盖到机组关键设施。首先必须检查安全链板块的运行状态是否正常，软件运行是否正常，如果安全链板块自身出现故障，那么所有检测都是无效的。如果安全链本身发生故障，必须对相关软件重新下载或者将安全链程序重置。
完成了软件和硬件的故障排查以后，再通过电子回路图样的衔接机理，检查安全链中的各个安全结点是否正常运作。通过这样的检查发现存在的障碍，并且找到故障发生的原因，一些故障只是安全链信号的传输故障或者信号传输受到了干扰，并非危险事故。但是，一些故障却有可能导致设施运行状态发出预警信号，比如发生严重的扭缆、机舱振动过限等情况。在确保安全链回路正常闭合并且形态无误之后，通过运行主设施就能够对各子体系展开检验和故障排查。
（四）步骤四：各子体系检验。
在检查风力发电机组的各个子体系过程中，要切实依据电路图做回路检查，其中包括来众多的系统，比如变桨、偏航、液压、润滑系统等。同时，对电气回路的检测，要重点针对管制回路和动能回路展开。
管制回路通常来说具有测量、控制和反馈三大功能。就检测来说，其关键是要将各种传感，包括温度、压力、方向、加速度和速度等所得到的信号转化为符合要求的电压讯号，再运用PLC片件来检测设施的运行状态。管制回路的管制性能一般是通过PLC发出的24V管制信号来实现的，用弱电来实现接触器的闭合管制，从而分割动能电源，达到自动实现电气设施的关停效果。接触器内常发生的故障包括触头粘连，电磁线圈失效等。直到设施状态参数超出正常范围被检测信号追踪发现，就会回报故障。
动力回路一般包括单相和三相回路，单相电压通常涵盖220V和380V两种。不管是在接触器检测过程中还是连线端检测过程中，都需要将电源切断，从而确保安全。要特别注意的是，完成电机维修之后，要确保相序正确，以免发生马达反转现象。
五、小结
综上所述，风力发电机组电控系统的检测是一项复杂的系统化工作。随着风力发电技术的不断成熟，故障诊断和排除工作必然也会不断进步，通过各种技术的相互融合，从而实现各种技术的优势互补，是风电机组检修工作的发展方向。可以说，成熟良好的风力发电机组检修技术，必然能够推动风力发电事业蓬勃发展。
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论文作者:徐胜一
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/15
标签：管制论文; 回路论文; 风力发电机组论文; 系统论文; 机组论文; 控制系统论文; 电气论文; 《基层建设》2017年第35期论文;