探讨电气和控制设备在风电机组的检修

探讨电气和控制设备在风电机组的检修

马岩

（国核电力规划设计研究院1000000）

摘要：随着现代社会和经济的发展，人们对能源的需求也在不断的增加和扩大，对风电机组电气的需要也越来越重要。在对于风电机组检修工作中，检修人员对机组控制系统和电气系统故障检查工作思路进行总结，在对控制系统和电气系统中主要设备的功能，对调理的检修也就具有更重要的作用。本文针对风电机组电气和控制设备检修进行了研究，以供参考。

关键词：电气；控制设备；风电机组；检修

1风电机组的概述

风电机组的基本结构组成以水平轴风力发电机组为例，其主要包括叶轮、调速或限速装置、偏航系统、传统系统、发电机系统和塔架，即从整体概念上分析，发电机组包括动力系统、电力系统和控制系统三个基本组成部分。叶轮的主要功能是将风能转换为机械能，发动机系统功能是实现机械能到电能的转化。

风电机组在自然风作用下升速、并网的过程需要电网、风况和机组分别满足一定的条件。电网需要满足的基本条件包括连续10分钟内没有出现过电压和低电压、0.1s内电压跌落小于设定值、电网频率在设定的范围内、没有出现三相不平衡等现象。风况满足的基本条件为连续10分钟风速在机组运行范围内，即3.0n/s-25m/s。机组的满足条件较多，例如发电机温度、增速器油温在设定值范围以内以及液压系统各部分的压力均在设定值以内等。

2风电机组的发展状况

近年来，越来越多的风电机组设备被使用，不仅为社会带来很好的效益的同时，也带来了巨大的经济效益。然而，就我国风电机组设备而言，一般质保2至5年的时间，在这样的情况下就必须需要风电场自己组织的检修工作人员来对风电机组过保后进行日常检修。由于我国使用风电机组的时间与一些发达国家相比比较晚一些，暂时还比较缺乏风电机组设备检修的专业人才，因此风电场的检修队伍大多数刚毕业的应届生，一方面由于这些新员工之前几乎没有接触过风电机组，对如何正确检测风电机组的还比较迷惘；另一方面由于风电机组发生故障几率很小，很难实现让新员工在实习期间积累完整的风电机组检修经验。在这样的情况下，我们必须探究出一套完整的风电机组检修思路，让风电场检修新员工理解风电机组检修原理，掌握风电机组的检修方法，本文主要针对电气与控制设备在风电机组中的检测进行研究。

3电器和控制设备检查

控制系统作为风电机组的重要神经中枢，是能够感知以及控制风电机组系统所有设备的系统，是系统正常运行的重要保障。风电机组控制系统主要模块有PLC主机、数字输入DI、模拟输入模块AI、PLC通讯模块等。通信模块主要是利用通讯协议，能够有效传输PLC主机的设备以及指令状态信息，同时可以保证电气设备处于所需工作状态下。风电机组的安全链回路模块，是风电机组安全有效运行的重要保障，使用串联回路将节点有效连接。串联回路中，如果有一个节点被断开，则整个处于短路状态，可以有效避免安全事故的发生。因此，安全链回路的功能是保障风电机组的安全性。安全链中，各个节点的关系为逻辑与，只有在每个逻辑量都为1的情况下，机组才能够正常运行。安全链主要用于监测变桨、紧急停机按钮、偏航纽缆、振动等多种项目。

3.1PLC故障检查。PLC作为风电机组的控制核心，其在风电机组的运作过程中具有重要的应用价值。因此，在风电机组故障检查中，可以首先从PLC检查入手。对操作界面的有效检查，从而确认所应用的软件版本，并确定工作状态是否处于正确状态。通过检查PLC的运行状态，获得对PLC外壳的有效感知，同时确定设备工作是否有热现象。

3.2通讯故障检查。在PLC检查后，开始检查风电机组的通讯功能。如果风电机组包括安全链在内的所有设备状态的信号都无法检测到，则说明控制系统通讯有问题。对通讯模块的检查，主要内容有通讯模块的电源供电模块、接头、接线、设置波特率等。同时还应该检查通讯地址、通讯信号强度等。

3.3安全链故障检查。当通讯功能恢复正常后，需要检查安全链回路。如果机组主要设备停止运行，则可能是由于安全链回路没有闭合的原因。在对安全链回路进行检测的过程中，需要分析软件工作状态、模块是否发生损坏。安全链回路检查是后续检查实施的重要基础。在排除掉软硬件故障之后，需要结合电路图纸的接线原理，分析回路安全节点的功能，同时具体分析故障产生的原因。当安全链信号传输的过程中，受到干扰时，安全链节点功能也会存在异常现象。在检查回路安全性的基础上，应该分清故障原因。例如，当发生严重纽缆状态、机场振动超限等情况，其实质是设备的运行状态达到了安全警报极限，可以通过闭合安全链回路，等待状态恢复正常，从而进行分析同的故障检查。

3.4分系统故障检查。风电机组分系统主要包括变桨系统、偏航系统、液压系统、冷却系统、润滑系统，对这些系统进行检查时，应该要严格结合电路图指示。电气回路检查类别主要有两种，一种是控制回路，一种是动力回路。控制回路的功能，可以分为测量、反馈以及控制。控制回路的测量功能主要是将压力、温度、位置、风速、电压、电流等多种信号，有效转换为电压信号，从而供PLC卡件进行测量。传感器的检查中，应该要注意电流传感分压电阻的质量水平，同时注意分压电阻的正确安装。控制功能可以利用PLC卡件有效发出控制信号，从而达到电源接通或断开的目的，最终实现自动化控制。

接触器的主要故障原因有触头粘连、电磁线圈实效等，接触器的故障会导致电气设备的无法有效控制，能够检测出设备状态参数。电气设备故障的检查，应该结合故障类型，结合对照图纸，根据电气回路对故障现象进行具体分析，判断是否为跳闸、烧损、过热故障，同时判断是否有热现象产生。同时检查设备工作状态是否正确，以及检查设备是否有损坏，判断反馈回路是否正常。

4强化风电机组电气与控制系统科学检修分析

风电机组出现故障时，多采用的故障检查法，基本原则是对症下药，不需要对风电机组进行全面系统检查。部分新员工对设备的认知比较局限，缺乏系统性以及连贯性。在故障的报警列表中，缺乏经验的员工不能直观看出故障的直接联系。电气故障的分析，需要检查人员具有系统的知识体系以及扎实的检修技能。风电机组电气故障时影响风电机稳定性的重要因素，对电气与控制系统故障有效排除，能够为风电机组维护提供保障。通过对电气故障进行有效排除，不断强化对风电机组电气与控制系统的故障诊断以及分析。在风电机组故障管理过程中，应该有效应用科学管理理念，排除相关的安全隐患，严格按照标准进行电气故障维护，有效提高电气系统的稳定性，从而增加风电机组的使用寿命。

结语

在实际应用过程中，尤其是一般风力发电机组控制与检测系统中，控制系统满足用户提出的功能上的要求是不困难的。往往不是控制系统功能而是它的可靠性直接影响风力发电机组的声誉。有的风力发电机组控制系统的功能很强，但由于工作不可靠，经常出故障，而出现故障后对一般用户来说维修又十分困难，于是这样一套控制系统可能发挥不了它应有的作用。因此对于一个风力发电机组控制系统的设计和使用者来说，系统设备的检修工作必须认真加以考虑，必须引起足够的重视。

参考文献：

[1]蔚芳，刘其辉.适应多类型故障的双馈风电机组低电压穿越综合控制策略[J].电力系统自动化，2013.

[2]刘文霞，蒋程，张建华.等.一种用于序贯蒙特卡罗仿真的风电机组多状态可靠性模型[J].电力系统保护与控制，2013.

作者简介：

马岩（1984.12-），男，辽宁省朝阳市人，大连理工大学工学硕士，工程师，单位：国核电力规划设计研究院，研究方向：光伏风电电气。