张佳朋
黑龙江辰能风力发电有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080
摘要：风力发电机组是将风能转化为机械能，然后将机械能转化为电能的电气设备。风力发电机组能够以清洁的风力能源作为发电能源，对于电力生产来说具有重要的意义。风力发电机组的电气控制系统，是保证风力发电机组正常运行的基础，同时关系着发电机组的电能产量、风电转换效率。为了进一步保障风电发电机组的正常发电，必须要完成电气控制系统的检修工作，完成日常巡检，及时排出故障问题。本文介绍了风力发电以及风力发电机组、电气控制系统。并结合实际需要，制定了风力发电机组电气控制系统的检修方案及具体流程。通过分析方案内容及操作流程，确保对风力发电机组电气控制系统可能存在的问题，予以有效的解决。
关键词：风力发电机；电气控制；检修措施
一、风力发电
风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的发电过程。风力发电的原理主要是利用风力，带动风车的叶片旋转，通过增速机不断提升风车叶片的旋转速度，最后通过旋转获得的机械能，促使风力发电机组持续发电。随着风力发电技术的发展，目前的风力发电机仅需要每秒三公尺的微风速率，就可以实现风力发电。
二、风力发电机组及电气控制系统
1.风力发电机组
风力发电机组包括了风轮、发电机。风轮由叶片、轮毂、加固件等构成。叶片受到风力的影响，产生旋转机械能，带动发电机机头转动。随着全球可再生能源的利用率增长，风能发电机的利用率逐渐增大。作为除水力发电外，技术最成熟的可再生资源发电，风能发电机组在投资以及发电费用上都有了极大的优化，能够与常规的能源相竞争，并解决风电机组不脱网运行、维持电网稳定等技术难关，实现风力发电机组更为广泛的应用。
风力发电机组根据实际运行情况，需要完成正常的运行、暂停、关停以及火速关停。在整个运行过程中最高级别属于运行，而最低级别是火速关停。每一个级别的运行都必须保证逐级提升或逐级降低，不能够出现越级运行的情况。
2.电气控制系统
风力发电机组的电气控制系统主要完成控制及安全两部分的功能。
控制功能包括了电气负载的连接、机舱风温参数的限制、功率极限限制、运行电量控制、风速限速控制等。这些控制功能的实现，主要是通过主动或被动样式对整个管制机组的运转进行管控，促使整个运行体系能够在规定的范畴内进行有效运转。同时保证各类机组的运行参数及变量，能够始终处于界定的范畴中。
安全功能则是基于维护规划准则以及风力发电机组的运行状态进行安全维护。维护规划准则是指在控制功能的管制无效或存在内、外在管制障碍时，机组安全维护体系的装备动作会始终控制风力发电机组属于安全状态中。维护规划准则是以系统运行无效为界定，当出现无效时则进行维护。这一维护体系能够在发电机组出现超速、电网负载，或电机过载等故障的情况下，发挥维护作用，实现多个层级的平安链锁和。维护规划准则能够实现风力发电机组的避雷防护，对主电线路、管制电子回路等，实施区别的避雷维护。发电机运行状态安全维护是与运行、暂停、关停以及火速关停四个运行级别进行结合的安全维护策略。不能够越级向上或向下的工作状态转变规则，能够对风力发电机组进行基本的控制，保护机组安全运行。当工作状态向更高层级进行逐级转化时，安全维护能够确认，运行体系中的各项障碍均被有效的检测到，当检测到运行障碍后，维护体系就会立刻进行运行形态转化，保证机组进入到关停或或火速关停的状态。
三、风力发电机组电气控制系统的检修方案
风力发电机组的电气控制系统，是对整个系统体系进行设备感知、控制，完成设备正常运转、安全维护的控制系统。因此，在对其检修的过程中，要依据负责不同功能的专用模块，实现根本性的检修。
避免在检修过程中，存在故障的认知局限，只检测预警列表内的基础故障。根据PLC主机、安全链、数字输出、模拟输出AI，以及PLC通讯等各个模块的功能及传输机制，考虑设备内部的核心回路，也就是平安链回路。当出现某个回路节点故障时，要考虑回路节点对其他节点的影响，及时向平安链发送紧急关闭指令，确保整个风力发电机组能够以最快的速度关停相应设备，防止事故的扩大。在进行故障分析的过程中，不能够只关注故障发生的几个故障点，还要从全局分析，进行全面的检测，详细分析故障前后次序5~10条左右的预警信息，综合把握系统检修及故障分析。
四、风力发电机组电气控制系统检修具体流程
1.PLC检修
PLC是风力发电机组电气控制系统的核心，因此，在检修过程中首先要对PLC日常运行以及操纵界面进行检验。通过PLC操作界面，判断PLC运行情况，检测是否存在软件版本未更新或软件系统存在纰漏的情况。同时检测PLC有无宕机情况。另外，要检测PLC外部形态是否存在纰漏，并探测PLC外壳温度是否出现过热。
2.通讯系统检修
通讯系统是连接PLC控制与平安链，各个子体系的重要系统。因此，在确定PLC正常运作后，就要完成通信系统的检查。首先针对管制体系内的通讯故障进行检查。这是由于如出现管制体系内部的通讯故障，那么其他设施形态或信号故障都无法被检测到，因此要首先检测通讯模块。通讯模块的检测内容包含了电源供应板纰漏、接头或连线准确性，以及通讯地址准确性、光纤信号强度等。另外，还要测试通讯波特率是否满足通讯标准。
3.平安链检查
通讯系统主要是与平安链回路进行连接，在通讯系统不存在故障的情况下，就要对整个平安链回路内的故障进行逐层的排查，确保平安链回路能够保证整个机组的正常运行。平安链排查主要分为两个部分，分别是平安链模块排查以及平安链软件排查。平安链模块排查的目的是为了确定平安链体系中实际信息能够有效的传送，如果出现平安链模块故障，则无法传送信息，平安链软件无法正常使用，后续的检测没有实际意义。检测平安链模块运作状态是否出现异常，同时确定平安夜模块是否出现不良损耗。属于平安链模块的运作故障，需要替换新的模块，但要注意替换平安电模块后，需要重新对平安链软件进行检测。如平安链软件发生故障，则需要重新下载或重新安装平安链软件程序。
在进行平安链模块更换以及平安链软件排查后，需要依照控制系统电子回路图衔接原理，再次检测各项平安链节点的性能，确保能够完成日常运转。检测过程中，要仔细观察是否出现平安链传送信号的障碍或扰动。信号障碍或扰动可能影响信号传输，但并不是出现了危险事故。要将这种情况与严重的扭缆或机舱振动、超限情况进行区分。在确保全部平安链回路合拢以及运行形态正常后，可继续完成后续的检验排查。
4.各子体系排查
针对各子体系的排查，要严格参照电路图所指示的回路进行排查，对系统内变桨、偏航、液压、润滑、冷却等子体系进行回路种类、管制以及动能的检查，确保能够实现测量、控制、反馈等多重的功能。如果找到明显的故障信息，就需要找出故障部位，一一排查，更换相应硬件。如没有找到明确的故障信息，就要根据控制界面实际情况进行信息对比，推断故障部位，逐步完成排查检修。
结语：风力发电机组电气控制系统的检修，不仅关系着风力发电机组的实际运行情况，同时关系着电力生产过程的稳定性。因此，要详细的探究风力发电机组的电气控制系统并对电气控制系统可能出现的故障进行系统的分析。确保执行严格的检修步骤，排除故障，提高系统运行稳定性，保障发电机组运行效率。
参考文献：
[1]宋来来,马洪伟,胡继光.风力发电机组主控制系统的研究[J].电气制造,2012(10):26-28.
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