芻議風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)檢修

夏季

摘要：電氣控制系統(tǒng)作為風力發(fā)電機組重要的組成部分，負責風機自動停啟，并負責對發(fā)電機組的運行狀態(tài)、風速、風向等進行監(jiān)測，直接關系到風力發(fā)電機組發(fā)電的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。由于風力發(fā)電機組運行環(huán)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(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)故障，無法對整個發(fā)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(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的檢修工作，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，以免影響到發(fā)電效率和發(fā)電質量。本文首先闡述了風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的構成以及電氣控制系統(tǒng)檢修的要點。

關鍵詞：風力發(fā)電機組;電氣控制系統(tǒng);系統(tǒng)檢修

引言：

隨著世界性能源危機和生態(tài)環(huán)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(fā)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(fā)電站的建設，截止2019年年代，我國風力發(fā)電機組的裝機容量達到了2.1億KW，風機發(fā)電量達到了4057億KW·h，占全國發(fā)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(tǒng)是風力發(fā)電機組重要的組成部分，主要負責條件發(fā)電機組轉子電流大小、頻率、速度，讓發(fā)電機組保持在恒定的速度，從而實現(xiàn)風能能效的最大轉變。風力發(fā)電機組現(xiàn)場運行環(huán)節(jié)非常惡劣，對電氣控制系統(tǒng)的可靠性要求比較高，因此需要做好風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的檢修工作。

1. 風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)

風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)包括風力發(fā)電變流器、傳感器、控制單元、通信系統(tǒng)、監(jiān)控站等構成。風力發(fā)電變流器是通過交流、直流變流器將風機發(fā)出的變化電壓和頻率進行處理，轉變?yōu)榉€(wěn)定的電壓和頻率匯入到電網(wǎng)，變流器通過現(xiàn)場總線與主控制器進行數(shù)據(jù)傳輸，從而根據(jù)數(shù)據(jù)信息完成機組的轉速、有功功率和無功功率的調節(jié);傳感器主要負責采集風力發(fā)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(fā)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(xiàn)風力機組運行的各項參數(shù)監(jiān)測、自動發(fā)電控制、自動并網(wǎng)/解列以及機組設備的保護，一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)電機組的風速運行速度超過設定的數(shù)值、轉速超過正常轉速的10-20%、電極溫度過高、振動過大、發(fā)電機電壓頻率相位錯誤等現(xiàn)象，則保護系統(tǒng)自動開啟停機或者緊急停機，確保風機發(fā)電機組控制系統(tǒng)的安全性;通信系統(tǒng)是實現(xiàn)風力發(fā)電機組電氣控制運行的技術職稱，將采集的各類書籍發(fā)送到監(jiān)控站，監(jiān)控站根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息，判斷系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，并進行停機或者故障維修。由于風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)對通信質量要求比較高，因此采用工業(yè)以太網(wǎng)，可以實現(xiàn)單臺機組的控制器、觸摸屏以及遠端中心網(wǎng)絡的連接;監(jiān)控站主要對整個風電廠的運行情況進行監(jiān)控，顯示屏可以實時顯示各臺機組的瞬時發(fā)電功率、發(fā)電量、發(fā)電事件數(shù)、電極的轉速、風速、風輪等數(shù)據(jù)信息，通過計算機還可以將這些數(shù)據(jù)轉化為圖表或者曲線。如果出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)自動預警，并顯示故障的類型和時間，讓發(fā)電廠技術人員快速處理[1]。

2風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)檢修要點

根據(jù)風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的結構以及各個部分的重要性，可以得出風力發(fā)電機機組電氣控制系統(tǒng)檢修流程如下PLC邏輯控制器的檢測、通信網(wǎng)絡設備檢測、安全鏈路的檢測以及各個分部系統(tǒng)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(zhí)行邏輯運算、順序控制、計數(shù)、定時等功能，并通過數(shù)字/模擬輸入輸出控制發(fā)電機組的各類設備。一旦出現(xiàn)問題，無法完成邏輯運算和順序控制。因此，電氣控制系統(tǒng)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(xiàn)短接現(xiàn)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(xiàn)問題。程序邏輯故障采用反查法，也就是根據(jù)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(xiàn)故障，按照梯形圖找出故障點位置[2]。

2.2通信網(wǎng)絡設備檢修

通信網(wǎng)絡直接關系到風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的控制單元、傳感設備、監(jiān)控設備等數(shù)據(jù)實時共享，一旦通信網(wǎng)絡故障，則無法實時將傳感設備采集的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)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(wǎng)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(xiàn)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(fā)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(fā)電機組的計算機軟件保護系統(tǒng)和硬件保護系統(tǒng)。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(xiàn)故障，可能導致發(fā)電機組無法啟動停止按鈕或者在系統(tǒng)正常運行的情況下，導致機組進入緊急停止狀態(tài)。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(jié)點多，所以容易出現(xiàn)安全鏈路問題。

2.4各個分部系統(tǒng)的檢修

排除風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的主要設備故障后，需要對各個系統(tǒng)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(tǒng)的圖紙對各個系統(tǒng)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(shù)值是否正常，并根據(jù)這些信息進行判斷，傳感器是否存在故障，如果出現(xiàn)參數(shù)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(tǒng)的電氣設備是否存在過載、跳閘現(xiàn)象，如果超過正常數(shù)值，則需要進一步分析系統(tǒng)存在的故障位置，并對其進行全面檢查。如果檢測數(shù)據(jù)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(fā)電站數(shù)量越來越多，發(fā)電站的裝機容量越來越大。風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)對發(fā)電機組的發(fā)電效率和質量至關重要，必須重視發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)的故障檢修，及時發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，并進行檢修，確保電力系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻：

[1]張倩.風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)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(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)檢修探討[J].電力系統(tǒng)裝備，2019，（16）：110-111.

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