芻議風力發電機組電氣控制系統檢修

夏季

摘要：電氣控制系統作為風力發電機組重要的組成部分，負責風機自動停啟，并負責對發電機組的運行狀態、風速、風向等進行監測，直接關系到風力發電機組發電的安全性、穩定性和可靠性。由于風力發電機組運行環境復雜，在運行過程中，可能受到自然因素、人為因素的影響，導致發電機組電氣控制系統故障，無法對整個發電機組進行有效的控制，影響到供電質量。因此，必須重視風力發電機組電氣控制系統的檢修工作，及時發現系統存在的問題，以免影響到發電效率和發電質量。本文首先闡述了風力發電機組電氣控制系統的構成以及電氣控制系統檢修的要點。

關鍵詞：風力發電機組;電氣控制系統;系統檢修

引言：

隨著世界性能源危機和生態環境的惡化，清潔、可再生能源逐漸受到世界各國的重視。風能是一種清潔可再生能源，風力發電就是將風能轉化為電能，我國風能資源豐富，風能存儲量達到了10億KW。近年來，國家加大了風力發電站的建設，截止2019年年代，我國風力發電機組的裝機容量達到了2.1億KW，風機發電量達到了4057億KW·h，占全國發電量的5.5%，有效緩解我國城市供電緊張的局面。電子控制系統是風力發電機組重要的組成部分，主要負責條件發電機組轉子電流大小、頻率、速度，讓發電機組保持在恒定的速度，從而實現風能能效的最大轉變。風力發電機組現場運行環節非常惡劣，對電氣控制系統的可靠性要求比較高，因此需要做好風力發電機組電氣控制系統的檢修工作。

1. 風力發電機組電氣控制系統

風力發電機組電氣控制系統包括風力發電變流器、傳感器、控制單元、通信系統、監控站等構成。風力發電變流器是通過交流、直流變流器將風機發出的變化電壓和頻率進行處理，轉變為穩定的電壓和頻率匯入到電網，變流器通過現場總線與主控制器進行數據傳輸，從而根據數據信息完成機組的轉速、有功功率和無功功率的調節;傳感器主要負責采集風力發電機組的各類信息，包括風速傳感器、風向傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、壓力開關等;控制單元是整個發電機組的關鍵，確保風電機組恒定功率的輸出，從而獲得最大的風能，實現風力機組運行的各項參數監測、自動發電控制、自動并網/解列以及機組設備的保護，一旦發現發電機組的風速運行速度超過設定的數值、轉速超過正常轉速的10-20%、電極溫度過高、振動過大、發電機電壓頻率相位錯誤等現象，則保護系統自動開啟停機或者緊急停機，確保風機發電機組控制系統的安全性;通信系統是實現風力發電機組電氣控制運行的技術職稱，將采集的各類書籍發送到監控站，監控站根據采集的數據信息，判斷系統出現的故障，并進行停機或者故障維修。由于風力發電機組電氣控制系統對通信質量要求比較高，因此采用工業以太網，可以實現單臺機組的控制器、觸摸屏以及遠端中心網絡的連接;監控站主要對整個風電廠的運行情況進行監控，顯示屏可以實時顯示各臺機組的瞬時發電功率、發電量、發電事件數、電極的轉速、風速、風輪等數據信息，通過計算機還可以將這些數據轉化為圖表或者曲線。如果出現故障，則系統自動預警，并顯示故障的類型和時間，讓發電廠技術人員快速處理[1]。

2風力發電機組電氣控制系統檢修要點

根據風力發電機組電氣控制系統的結構以及各個部分的重要性，可以得出風力發電機機組電氣控制系統檢修流程如下PLC邏輯控制器的檢測、通信網絡設備檢測、安全鏈路的檢測以及各個分部系統的檢測。

2.1PLC控制器的檢修

PLC控制器是整個控制單元的關鍵設備，負責內部存儲執行邏輯運算、順序控制、計數、定時等功能，并通過數字/模擬輸入輸出控制發電機組的各類設備。一旦出現問題，無法完成邏輯運算和順序控制。因此，電氣控制系統首先要檢查PLC控制器的輸入回路、輸出回路、程序邏輯。正常情況下，輸入回路的按鈕、限位、線路等只需要按下按鈕，如果輸入點端子與公共端出現短接現象，則按鈕對應輸入指示燈亮，如果燈不亮，則表示按鈕壞了、線路接觸不良等問題。輸出回路的檢修方法和輸入回路一致，如果按下輸入按鈕，對應的指示燈亮，但是輸出回路對應的電磁閥、接觸器不動作，則需要檢查電磁閥控制電源和保險器，用電筆測量輸出點的公共端子，如果檢測的時候電筆不亮，則可能是保險絲熔斷;如果測量時電筆亮，說明電源沒有故障，是電磁閥、接觸器以及線路出現問題。程序邏輯故障采用反查法，也就是根據輸入輸出表，從故障點找到對應的輸出繼電器，是否符合動作邏輯關系，如果不符合邏輯關系，則是程序邏輯出現故障，按照梯形圖找出故障點位置[2]。

2.2通信網絡設備檢修

通信網絡直接關系到風力發電機組電氣控制系統的控制單元、傳感設備、監控設備等數據實時共享，一旦通信網絡故障，則無法實時將傳感設備采集的數據數據傳輸到監控中心和控制單元，導致控制器誤動。因此，排除控制器的故障后，需要檢查通信網絡設備故障，檢查通信模塊的接線、電源、通信信息輸入是否正常，交換機、服務器、通信電纜、路由器等通信設備是否出現損壞、破損、指示燈不亮等問題，如果設備損壞，則需要更換設備。

2.3安全鏈路檢修

安全鏈路是風力發電機組的最高安全防護措施，也是最后一道保護防線，它獨立于風力發電機組的計算機軟件保護系統和硬件保護系統。安全鏈路常見的故障有急停開關故障、偏開關故障、葉輪過速故障、振動開關故障等，如果出現故障，可能導致發電機組無法啟動停止按鈕或者在系統正常運行的情況下，導致機組進入緊急停止狀態。因此，需要對安全鏈路進行檢修。首先檢查安全鏈路的模塊和軟件，然后按照安全鏈路的接線圖，檢查回路中的每一個安全點，并對故障一一排除[3]。安全鏈路貫穿到風機所有回路，連接的設備比較多、節點多，所以容易出現安全鏈路問題。

2.4各個分部系統的檢修

排除風力發電機組電氣控制系統的主要設備故障后，需要對各個系統部分進行故障排除。在故障檢修過程中，檢修人員要按照電氣控制系統的圖紙對各個系統部分進行故障排除，檢查各類傳感器的溫度、電流、電壓、功率等數值是否正常，并根據這些信息進行判斷，傳感器是否存在故障，如果出現參數不正確，則需要進一步更換傳感器設備。其次，還要檢查電氣控制系統的電氣設備是否存在過載、跳閘現象，如果超過正常數值，則需要進一步分析系統存在的故障位置，并對其進行全面檢查。如果檢測數據正常，則需要對電氣設備的控制回路進行檢查。

結束語：

當前，我國風力發電站數量越來越多，發電站的裝機容量越來越大。風力發電機組電氣控制系統對發電機組的發電效率和質量至關重要，必須重視發電機組電氣控制系統的故障檢修，及時發電系統存在的問題，并進行檢修，確保電力系統的正常運行。

參考文獻：

[1]張倩.風力發電機組電氣控制系統檢修分析[J].時代農機，2019，46（12）：60-62.

[2]廖元文，史曉鳴，周民強， 等.風力發電機組電氣控制系統檢修探討[J].電力系統裝備，2019，（16）：110-111.

[3]張學健.風力發電機組電氣控制系統檢修的分析[J].電子測試，2019，（7）：94-95.