风力发电机组电气与控制系统快速检修思路研究

邵宇

摘要：当前，环境污染严重，社会能源紧缺，为了解决这一问题，我国大力推广清洁能源，开发风力发电等绿色无污染的能源生产形式。为了确保风电设备的高效、稳定运行，风力发电机组电气与控制系统的检修工作至关重要，风力发电机组结构复杂，电气与控制系统故障呈现多样化特征，检修工作难度较大，对于风电机组电气与控制系统常见故障进行分析，提出对症检修策略，能够有效提升检修工作水平，有效降低风力发电机组电气与控制系统故障风险，确保系统安全、平稳运行。

关键词：风力发电机组；电气与控制系统；快速检修  

随着清洁能源的推广和风力发电的逐渐增多，风力发电机电器控制系统的检修工作就成为风电设备运行维护工作的重要组成部分。但是在实际的检修和维护过程中，还存在各种问题，甚至很多工作人员对于设备的故障分析和处理能力不足，增加了风力发电机组电器控制系统检修工作的难度。因此，本文将分对风力发电机的控制系统、电气系统等常见故障进行分析和实际操作策略探讨，以期为风力发电机组电气控制系统检修工作人员提供一定的指导和借鉴，保证风力发电机组的安全、平稳运行，推动风力发电机组的发展和推广。

一、风电机组电气与控制系统检修概述

在风电机组运行过程中，可以说控制系统是风电机组的大脑与神经，控制系统能够对风电机组的运行情况进行全面感知与控制，促使风电机组能够正常运行。结合风电机组系统的实际运行情况来看，该系统主要由安全链模块、模拟输入模块 AI 以及 PLC 通讯模块、PLC 主机等模块组成。在风电机组运行过程中，通信模块会按照某种通讯协议，将主机传送的信息命令进行传输，使得电气设备能够在要求下有效运行。保障机组得以安全运行的重要回路为风电机组安全链回路，此回路主要由多个节点进行串联回路进行连接而成，因此在运行过程中，只要回路当中的一个节点发生问题，那么安全链中便会发出紧急停止的指令，使得风电机组尽快停机，避免发生安全事故。从机组的运行逻辑上来看，安全链的各个环节逻辑是与的关系，在安全链运行过程中，只有安全链中的各个逻辑量为 1，才能够允许风电机组正常运行。在安全链运行过程中，主要对风电机组当中的紧急停机按钮、振动、超速、偏航扭缆、PLC主机等设备进行监控。当风电机组在运行过程中出现故障报警之后，检修人员往往是对故障部位进行针对性的检修，头痛医头、脚痛医脚，不能够对风电机组进行系统性的检查。对于刚上岗的检修人员来说，对于风电机组电气设备的认知也不够全面，不能形成系统性、连贯性的认识，在加上在机组故障报警系统中，往往不能对故障先后顺序进行判别，当故障总数一次性出现 5~10 条之后，这无疑加大了机组电气设备检修实践难度。

二、基于风电机组电气控制系统的检修系统控制设计

1、检修总体结构。风力发电机组电气控制系统主要由风机、齿轮箱和发电机部分组成。其中，风轮通过法兰连接成一个整体，安装在主轴上；齿轮固定在联轴器盖上并与主减速器相连接转子；发电机连接到变频调速装置中，由控制电路板完成对转速及电流大小的调节，DCS 控制器及其执行机构使风力发电机组实现了可控、可靠和智能化。

2、检修控制系统的硬件配置

（1）检修风机，发现风机的故障，并对其进行分析排除，确保风力发电机工作时的正常运行。风机在实际工作中往往出现各种故障，如转速异常、电压异常等。这些故障都会影响机组的安全稳定运转和使用寿命，甚至可能造成设备损坏或人员伤亡事故发生事故，因此对风电机动静态性能进行检测具有非常关键意义。

（2）检修变桨控制系统，主要是对风机桨口、发电机和齿轮箱的运行状态进行实时监测，并将监控数据传送给调度中心。对其进行合理控制，可以降低机组运行过程中出现故障，提高了电网系统稳定性。

（3）检修电压显示模块，主要是对风力发电机组的运行状态进行实时监测，并将其数据传输给电脑，以便及时发现故障。在风机发生问题时可以据此自动断电。当发电机出现异常情况或系统电路出现中断等意外状况时，可发出报警信号（报警信息为：该时间内没有人操作），通过液晶屏显示出当前时刻风速变化曲线、温度值及风向指示灯的工作状态。对风力发电机组进行日常巡检与维护，方便维修人员发现故障并及时处理，以免造成更大的损失。

三、风电机组电气和控制系统检修

1、PLC 检查。在实际控制系统中，最为关键也是核心的部分是 PLC，因此，进行故障检测的过程中，首先检测 PLC 的情况。检查其操作界面以及 PLC 工作情况，检查是否存在死机情况。在内部检查过后，就需要对 PLC 的显示进行检查，同时检查 PLC 的外壳，看其是否存在过热现象。

2、各分系统设备检查。在对主体设备的故障排查之后，进一步对各个分系统的故障进行排查。风电机组的分系统中的主要设备有变桨系统、偏航系统、液压系统、制冷系统等。在实际排查过程中，对这些设备的检查需要根据实际设计图纸进行故障排查。电气回路检查主要是针对控制回路以及动力回路检查。控制回路的主要功能是检测、控制以及信息反馈，其中通过传感器实现检测功能，针对传感器传递的温度、压力、电流、电压、电功率等信息进行处理进而诊断设备所处的实际状态。通常情况下，传感器中的电压较低，但也存在特殊情况。在实际检测中测量信号有的是电流有的是电压，所以检查检修中，需要注意区分电流传感器回路中的分压电阻的实际情况，若更换传感器，千万不能忽略分压电阻的更换。控制功能是通过 PLC 所传递的信息进行检查的，电气设备的启动停止，主要是通过弱点控制接触器的闭合以及断开实现的。检查过程中不要忽视接触器的检查，如接触器的触头，电磁线圈的磁性等的检查，这也是检查中最易忽视的一个环节。反馈功能回路的检查是针对含有辅助触点、漏电保护以及过流保护的开关以及接触器的检查，进而诊断是否存在过流、漏电等情况，这些信号通常是针对 PLC 中的信息输入 DI卡件构成回路，通过连接断开等判断设备的实际工作情况。DI 组块所使用的是直流电压，通过 DI 组块的开闭情况，给PLC 传递相应的信号，进而判断组块的故障所在。动力回路中有三相回路以及单相回路，单相电压通常为230V 和 380V. 因此在实际检查或者接线过程中，需要注意电源的断开以及验电事项。为防止上电短路等情况的发生，在实际检查中需要提前针对设备的对地绝缘等情况进行检查，在保证安全的情况下，准确维修，避免维修中带来的不必要的损失。

风力发电是一种清洁的新能源，可以不造成环境污染的运行发电。风能作为一种清洁无害的资源具有巨大发展潜力。随着风力发电机组装机容量和单机容量不断加大，对电网运行稳定性及故障处理等方面要求越来越严格。为了保证电力系统安全、稳定工作，必须研究风电场电气控制系统检修过程出现问题及其相应措施，总结出一套行之有效的检修方案，能够有效改善风电机组机电控制及保护可靠性。

参考文献

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