风力发电机组电气控制系统检修分析

张朕玮

[摘    要]随着我国社会经济的不断发展，对于电能的需求也越来越多，可以说电力能源是维持社会生活正常运作的重要保障。以往我国大部分电力都来源于火力发电，但是随着能源问题与环境污染问题的日益严重，如果继续沿用火力发电已经不符合社会发展的需求，基于此形势下必须要运用新能源技术来制造电力，风力发电便是其中之一。在整个风力发电机组中最为重要莫过于控制系统了，对控制系统进行及时的检修，能够保障整个风电发电机组的正常运作，主要对此问题进行了探讨。

[关键词]风力发电机组;电气控制;系统检修

[中图分类号]TM315 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]With the continuous development of my country's social economy， there is an increasing demand for electrical energy. It can be said that electrical energy is an important guarantee for maintaining the normal operation of social life. In the past， most of our countrys electricity was derived from thermal power generation. However， as energy and environmental pollution problems become more and more serious， if we continue to use thermal power generation， it is no longer in line with the needs of social development. Based on this situation， new energy must be used. Technology to produce electricity， wind power is one of them. The most important thing in the entire wind power generator is the control system. The timely maintenance of the control system can effectively guarantee the normal operation of the entire wind power generator， and this is also the topic we are discussing today.

[Keywords]wind turbine; electrical control; system maintenance

近些年来，能源枯竭问题应该成为一种全球化的问题，但是社会经济却是在不断进步与发展的，需要大量的能源来维持发展，面对这样的情况，我国越发地重视新能源开发问题，希望通过新能源开发来实现持续发展的伟大战略。在这样的社会背景下，风力发电自然就成为国家格外重视的项目之一，就当前的风力发电情况来看，整个项目的技术都是处于一种稳步提高的状态，有望能够成为为我国提供大量电能的一种新兴技术。

1 风电机组电气控制系统检修综述

在整个风电机组中，最为重要的莫过于电气控制系统，它的作用就好比如人类的大脑与神经一样，对于维持整个风电机组的正常运作有着极其重要的作用。电气控制系统会对整个风电机组中的工作设备进行相应的感知与控制，指挥它们去完成相应的工作，由此可以看出定期检修风电机组的控制系统极其重要。电气系統本质上属于一种具有通信功能的模块，只不过这个模块并不是一个完整的整体，它是有具有多种功能的模块结合在一起来形成的一个系统，包括PLC通讯、安全链、输入/输出、模拟输入AI模块等。在整个体统中PLC主机就相当一个领导的作用，与其他模块的输入输出信息进行协调，将主机的指令与各设备的运作情况进行实时的传递，由此来保障整个风电机组都是处于正常工作的程序中。

在风电机组体系中，还有一个极其重要的模块，即安全链回路，它是整个风电机组系统正常运作的重要安全保障，由多个串联回路结合起来的，在风电机组工作时只要回路中的一个节点连接不起来，安全链便能紧急输出相关的信息给风电组控制系统，迫使整个风电机组停止运作，这样能够避免发生更大的安全事故，避免整个风电机组的遭到更大的损害。当风电机组实时接收到故障信息后，检修人员需要对风电机组进行实地的故障检查，这项工作任务是比较考验检修人员的检修能力的，尤其是对于一些新员工来说，由于他们缺乏一定的检修经验，所以在实地检修时常常会出现一些“治标不治本”的情况。检修员工的认知性、对整个风电机组电气系统的整体、持续、综合性认识对于检修工作的顺利进行都有着很大的关联。对于检修工作不能只看到表面，应该进行深入了解，由此才能够保障整个风电机组的正常运作，为人们的生活提供源源不断的电能。

2 风力发电机组控制系统、安全系统

就大型风力发电机组来说，对其进行有效的控制、进行安全规划是非常有必要的，在风力发电机组运作的过程中对题控制系统进行及时的检修，在一定程度上是可以有效的降低机组设备的故障率，最大程度上保障机电设备的收益率。风力设备在运行过程中，不可避免的会出现故障问题，从而影响发电效率。面对这样的情况，最好的解决办法就是检修人员及时的排查出故障原因，然后根据故障原因展开及时的维修。

控制功能一般包括风轮限速、电气负载的连接、功率极限、纽缆限制、机舱对风、温度参数限制、运行时电等。在整个过程中分为被动、主动两种形态来对整个风电机组设备进行相应的控制，确保其能够在人为设定的参数内实现有效的运作。在实际的运作中，有些参数并不是一成不变，根本不会存在毫无误差的控制系统，风电机组的控制功能只要在正常的参数范围内浮动都是没有问题的，这样就可以保障每个机电设备的正常运行。

在实际的风力机组维护过程中，应该遵循无效—维护的原则。这样的情况是指在一些不可避免的情况出现时导致机组无法实现正常运作，但是机组中的安全维护设备仍然能够处于正常保护机电组的状态下，使整个风力发电机组仍处于安全的状态下，当机组系统中发生超速、负荷过大等情况时，仍有保护主要机组设备的功能。在整个安全系统中，各个设备的安全链都发挥着各自的作用，有效地保护机电设备不会因为一个部位的问题而遭受到不可避免的损害。另外，还应该注重风电机组中的避雷装备，对主路、管制电子回路进行有效的避雷保护。

风力发电机组的运作形态并不是一成不变的，其存在多种形式的运作状态，包括运转、暂停、关停、火速关停这四种。在这几种形态中最为重要的就属运转了，而最低的则是火速关停。在实际的风电机组工作运作时，应该秉持着一层层提升形态的原则进行的，逐渐维持风电机组的平稳运作，而在使风电机组停止工作运作时，是可以进行越级操作机电运作形态的。这样的操作原则是属于维持整个风力发电机组正常运作的基础原则，其能够最大程度上保障风力发电机组的安全性。

3 风电机组电气控制系统检修具体操作

3.1 PLC检查

在整个风电机组控制系统中最为重要的就是PLC主机，所以在实施检修时最应该注重也就是这个部位。①检修人员应该对整个PLC进行系统、全面的检查，确保其是否处理正常运作的状态中;②检查PLC的显示操作，查看其版本是否存在问题，查看其操作页面是否存在问题等;③还应该检查PLC主机的外围是否存在问题，查看整个主机的外壳是否存在温度过高的问题，以及查看外围线路是否存在有纰漏的情况，只有充分地检查PLC的内部与外部所有的元素，才能够保证风电机组电气控制系统的安全性，保证整个风电机组的正常工作，释放源源不断的电能。

3.2 通讯检查

在对PLC进行了充分的检查后，接下来应该进行的检查步骤便是对于风电机组控制系统的通讯功能进行检查。如果说PLC主机的功能相当于人类的大脑，那么通讯设备便是人类的神经，起着有效及时传输信息的作用。在风电机组控制系统中，一旦通讯功能出现故障，那么必定会影响到整个风电机组的后续的工作。后续的安全链回路都会接收不到信息，这样就极有可能牵扯到整个风电机组的安全性能，所以说对通讯功能进行及时的检查是非常有必要的。在对通讯功能进行检查时，可以从这几个方面入手：

（1）检查通讯模块的电源方面是否存在问题，这是属于最基本的检查内容，检查通讯模块的接头与接线问题是否合理;

（2）检查通讯模块中的所设置的波特率是否合适;

（3）检查整个通讯的光纤信号的强弱程度、光纤的接头是否正确等。

3.3 安全链检查

在确保整个风电机组控制系统中的通讯功能没有问题后，接下来的检查工作就是安全链。在对安全链进行检查时，应该严格按照风电机组中控制系统的参数来进行，在这个过程中假设安全链回路是处于不闭合的状态，那么整个风电机组的其他设备都是不可以正常运作的，所以进行安全链回路检查是极其重要的，要有安全链回路检测正常，才能够允许其他设备展开正常工作，保障整个风电机组的安全性。

（1）查看安全模块是否处于一种正常的状态中，当确认安全链模块没有问题后，才可以展开下一步的检查，否则继续下一步的工作都是毫无意义的。

（2）检查安全链的软件问题，一到发现安全链存在问题，就需要对其进行整改或者重新下载，要有效的保障安全模块能够将安全信息正确的传递出去。在对安全链的软硬件问题全面的核实之后，接下来就需要对回路进行检查了，在检查回路时，应该严格的按照整个风电机组设备的设计图来全面落实检查工作，且不可有大意的想法，要对每个安全节点都开展认真的排查工作，在明确安全链回路中每个节点完成故障的原因是什么。在安全链模块中，经常存在这样的问题，那便是有气候安全信号遭到干扰而出现传输错误，本质上并不是出现了安全事故。而有的时候确实是因为风电机组的实质运转中出现了安全事故才会发出警报，检修人员在对安全链模块进行检测时，应该注重这些细节方面的处理，针对不同的情况展开不同的检修工作。

3.4 各分系统设备检查

在对整个风电机组控制系统的主体设备进行检修以后，还要对其他的各个分系统设备进行相应的检修，只有将完整的风电机组进行整体的检修后，逐一排查所有的故障问题，才能够保障整个风电机组的正常运作，持续输出大量的电能。在风电机组分系统中占据较多比例的设备有：变桨系统、偏航系统、液压系统、制冷系统等。在真正的落实检修工作时，需要检修人员严格风电机组的设计图纸进行，主要去排查电气回路中的控制回路与动力回路方面的问题。

在风电机组控制系统中能够实现检测、控制、信息传递功效的部位非控制回路莫属，在这个过程中传感器起到了非常重要的作用，它能够快速地实现实时监测的功能。传感器中传递出的温度、压力、电流、电压、电功率等有效的信息时，检修人员就可以根据传感器中所传递出来的信息来分析相应的设备中是否存在故障问题。在检测传感器时，有時候接受到的信号是电流，有的时候是电压，在这时就要注重区别传感器回路中的分压电阻情况，如果需要对传感器进行更换，那也一定要将分压电阻进行一并的替换。

PLC主机用微弱的电流来控制接触器的闭合情况，由此来实现接通或者断开电源的情况，进而实现自动启停电气设备的目的，保障风电机组的安全性。在实际的控制体统中，导致接触器不能自动控制的原因有很多，既包括触头黏连一起，也包括电磁线圈失效等。不论是哪种原因都会影响到风电机组控制功能的正常运作，如果在日常的检测中不对这些问题进行相应的检查与分析，就有可能会使问题累积的越来越严重，直至每项参数都超出正常的范围，最后导致出现故障问题，给整个风电机组造成不可逆转的损害。

在整个风电机组控制系统中，是需要各个设备进行相关的信息反馈，才能够确保每个设备是否处于正常运作过程中，而这个功能主要是通过反馈性功能回路来实现的。在每个设备中都具備漏电保护、过流保护的开关、接触器等，反馈性功能回路就是用来检测这些设备是否存在漏电、过流问题的。这些一般都是与PLC主机中的数学输入进行相关联形成回路的，通过反馈回路将相应的信息传递给控制主机，进而监控各个设备的运作状态。

机电组分系统中组成动力回路的一般包括三相回路与单相回路。其中单相电压一般是分为220 V与380 V这两种状态。在实际的风电机电气系统的检修工作中，不论是对接触器还是连线端子进行检查时，都需要进行及时的断电与与验电处理，以免出现较为严重的电力事故，造成不必要的人力、物力损害。在检修完成后的通电前，还需要对设备的地绝缘情况进行检查，避免短路现象的出现，由此来保护相关设备。

在对电气设备的故障问题进行检查时，首先要做的就是要严格根据风电发电机组的设计图纸去寻找能够引起设备故障的电气回路，认真查找整个回路中是否存在可直接发现的问题，比如烧损、线脱松等情况，根据这些情况去判断是否是因为零件失效而导致的故障发生，如果真的是因为这些情况而导致出现的电气设备故障，则要对这些零件进行及时的更换。如果相关的设备没有问题，则要查看反馈回路与测量回路是否存在问题，如果都没有问题那么便要检查控制回路与元件的问题，通过一步步的检查来逐步排查出电气设备的故障所在，保证电气控制系统的正常运作。

4 结束语

风力发电作为一种新型的能源技术，在未来有可望取代传统的发电技术，为我国提供大量能够维持社会发展所需的电能。在整个风力发电系统中最为重要的就是控制系统，它是维持整个风力发电体统正常运作的重要保障，因此，相关人员必须要注中关于控制系统的检修工作，对控制系统重的相关运作内容进行逐一的检修，确保整个风力发电机组的安全正常工作，由此来保障电能的持续输出，为人们的电力生活提供有力的保障。

参考文献

[1] 张倩.风力发电机组电气控制系统检修分析[J].时代农机，2019，46（12）：60-62.

[2] 张学健.风力发电机组电气控制系统检修的分析[J].电子测试，2019（9）：110-111.

[3] 周国旭.风力发电机组电气与控制系统快速检修思路研究[J].中国设备工程，2021（14）：68-69.