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摘要：在风电持续十多年的开发建设中，风力发电设备日渐大型化，机型结构和控制策略日新月异，设备运行、检修和管理的标准、规程逐步完善，并网技术初成系统。然而风电场地处偏远、环境恶劣、机型复杂、设备众多，随着装机容量和出质保机组数量的逐年增加，安全生产局面日趋严峻，为了保障风电机组持续高效的工作，风电机组的检修显得尤为重要。本文主要对电气与控制设备在风电机组的检修和典型故障处理进行了研究，具有一定的借鉴意义。
关键词：风电机组；电控；检修；典型故障
1风电机组检修管理的基本原则
风电场检修应充分总结、利用多年积累的检修经验，利用现代信息管理系统，促进检修管理现代化。坚持质量标准，严格控制工期和成本，确保检修后机组的安全性、经济性、可靠性得到提高。
1.1风电场检修应遵循“预防为主、定期维护和状态检修相结合”的原则，在定期检修的基础上，逐步扩大状态检修的比例，最终形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修为一体的优化检修模式。
1.2检修应自始至终贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，杜绝各类违章检修。
1.3在检修前建立组织机构和质量管理体系，检修质量实行全过程管理，严格执行检修作业指导书、推行标准化作业。
1.4设备检修管理积极采用PDCA循环的闭环管理方式、注意检修管理的持续改进。
1.5检修管理应在满足设备可靠性的前提下，追求检修费用最低，有效控制成本。
电气与控制设备在风电机组的检修思路
2.1PLC检查
由于PLC是控制的核心，所以要首先检查PLC的工作是否正常。通过检查操作界面，确认PLC的软件版本、工作状态是否正确，不存在死机的现象。之后，外部检查PLC的状态显示是否正常，同时感知PLC外壳，确定设备工作没有过热现象。
2.2通讯检查
PLC工作正常后第二步检查通讯功能，如果控制系统通讯存在问题，则风电机组所有的设备状态包括安全链的信号都无法检测到。通讯模块检查项目主要包括：通讯模块的电源供电模块是否正常工作，通讯模块的接头和接线是否正确，设置的通讯波特率是否合适，通讯地址是否正确，通讯光纤的信号强度是否充足，接线是否正确。
2.3安全链检查
在通讯功能正常后，第三步检查安全链回路。根据风电机组的控制逻辑，如果安全链回路不闭合，机组的主要设备都是不能开始工作的。安全连回路检查流程中，首先要确认安全链模块的工作状态正常，安全链的软件工作正常，如果安全链模块已经发生损坏，则在更换新模块之前，后面一切检查都是徒劳的。
排除软硬件故障后，在根据电路图纸接线原理，根据回路检查各安全节点的功能是否正常，检查过程中要分清故障原因。有的情况是安全链信号传输过程中存在干扰或故障，而非发生了不安全事件。而有的故障原因是设备运行状态确实达到了触发安全报警的极限。如发生了严重的扭缆状态，机舱振动超限等。当所有安全连回路闭合，且状态正常后，主设备开始工作，之后就可以进行各分系统的检查和故障排除。
2.4各分系统设备检查
风电机组各分系统设备包括变桨系统、偏航系统、液压系统、润滑系统、冷却系统等。在检查这些系统设备时，要严格按照电路图所指示的回路进行检查。而检查电气回路的类别主要分为控制回路和动力回路。控制回路主要有测量、控制和反馈三种功能。测量功能主要是将各类型传感器如温度、压力、转速、位置、加速度、风速、风向、电压、电流等信号转换成特定范围的电压信号以供PLC卡件测量来判断设备的工作状态。控制功能主要是由PLC卡件发出24V控制信号，用弱电控制接触器吸合和断开以实现接通或断开动力电源的目的，达到自动启停电气设备的作用。接触器常见的损坏形式有，触头粘连，电磁线圈失效等，其结果均造成不能有效控制电气设备，直至设备状态参数超出正常的范围而被测量信号检测出来，报出故障。反馈功能回路是对于一些带有辅助触点、漏电保护或过流保护的开关和接触器，用来监视、检测这些设备的状态，从而判定是否有过流、漏电等故障，这些信号一般是与PLC数字输入的DI卡件形成的回路，通过常开、常闭逻辑判定被监控设备的工作状态。DI模块及回路使用相同的0V和24V的直流电压，如当空开跳开后，连带的辅助开关也跳开了，PLC的DI模块由闭合变成断开，使PLC捕捉到这些信号，并报出故障。动力回路主要有三相回路和单相回路，单相电压主要有230V和380V两种。不论是检查接触器还是接线端子检查，在检修过程中都要注意断电和验电的安全事项。
3风电机组电气与控制系统的具体检修步骤
首先，PLC主机的检查。PLC主机作为风电机组的控制核心，主要是检查软件版本、工作状态，是否有过热的现象。其次，通讯功能检查，控制系统通讯的故障主要表现在无法检测到风电机组设备的运行状态和安全链的信号。然后，安全链回路检查。安全链回路还首先需要检查软件是否正常工作以及安全链模块是否存在损坏，然后结合安全链回路电路图纸接线原理，找出故障产生的原因。在对风电机组电器和控制系统的对应系统设备检查时，我们主要对变桨系统、液压系统、偏航系统、润滑系统以及冷却系统等几部分进行检测。一般而言，在对系统设备检查时我们首先，应根据故障原因结合图纸找到相应的电气回路，查看对应回路中是否有故障现象，即是否存在过热、烧损、跳闸等问题。最后，若设备运行状态正常，我们需要对控制回路、控制元件、动力回路以及电气设备进行逐一排除检查。
4典型故障处理
4.1远程通讯中断
风电机组与主控之间采用TCP/IP通讯协议，有塔底控制柜内交换机、光纤、光纤盒、中控室交换机架构而成，机组之间的通讯结构如图1所示，整个传输过程为：光纤交换机TX端口---尾纤---光纤---尾纤---光纤交换机RX端口。
故障原因：终端尾纤折断、光纤头污损、光缆折断、交换机光口损坏、主控PLC异常。
处理步骤：在主控室用计算机连接机组主交换机，利用计算机“PING”命令，确认机组无法与主控通信；检查通信丢失的机组内部的交换机是否正常，包括交换机24V电源，对应光纤头的指示灯是否闪烁；检查光纤头连接是否牢固，如出现松动则继续检查光纤头是否污损，如有污损可用脱脂棉沾酒精清洁光纤头；检查尾纤有无折损，利用交换机TX发射端口信号作为源，利用功率计作为接收端，来检测光纤线路的通断，如果线路正常，在接收端光功率计会有信号强度显示。
4.2安全链无法复归
机组安全链回路中任意一个触点未吸合，都会导致整个安全链回路失电无法复位。图2所示为常见的安全链回路示意图，一旦其中一个节点动作，将引起整条回路断电，机组进入紧急停机过程。
故障原因：急停按钮未旋开（常见）、塔顶急停按钮未旋开（常见）、主控PLC故障、机组PLC总线故障、变桨/变频系统异常、安全链24V电源故障、振动开关故障、扭缆开关故障、超速模块故障。
处理步骤：该故障是安全链上一个或者多个节点断开触发的，所以基本思路是检查链上的所有节点。从安全链的24V DC电源开始检查，检查电源是否正常；检查所有急停按钮是否有拍下的情况，急停按钮本身是否有故障；检查线路是否松动；检查是否伴随有其他故障，可先处理其他故障；检查元器件本身故障，包括超速模块、振动开关、扭缆开关、安全链继电器等。
5结束语
风电机组电气和控制系统的检修是一个非常复杂且重要过程，为了确保检修的正确无误，我们必须落实每一个检测员工都掌握好完善的检修方法，按照PLC主机检查，通讯功能检查，安全链回路检查，对应系统设备检查的步骤对整个风电机组电气和控制系统进行完整的检查，确保风电机组各个设备都始终都处于健康、安全、经济运行状态。
参考文献
[1]谭伟.风电机组电气设备的三防设计[J].科技创业家，2014(9)：120.
论文作者:刘亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：回路论文; 机组论文; 故障论文; 风电论文; 设备论文; 光纤论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第12期论文;