淺議如何提高風電機組電氣和控制系統檢修作業水平

神華國華能源投資有限公司河北分公司 孫屹岱

淺議如何提高風電機組電氣和控制系統檢修作業水平

神華國華能源投資有限公司河北分公司 孫屹岱

本文以實際工作為出發點，針對風電機組的電氣和控制系統的常見故障的特點和檢修工作要點進行分析和總結，以期提高檢修班組整體的理論和實際水平，通過檢修作業的系統化和條理化，不斷縮短故障處置時間，達到機組長期穩定運行的目的。

風電機組；控制系統；故障；檢修

0 引言

隨著公司投入運行風電機組數量的不斷增加，檢修工作量也不斷增加，特別是風電機組中電氣和控制系統故障還帶有隱蔽性的特點，給現場檢修工作人員排除故障增加了很大的難度。在實際應用過程中，一般的風電控制與檢測系統在功能上都能夠滿足用戶的使用需求，但是往往由于其可靠性方面存在的不足，造成風電機組的非正常停機，直接影響了公司的發電量。這就要求從事相關檢修工作的工作人員應該對此類故障引起高度重視，從根本上考慮解決的方法。

1 控制系統故障排查步驟

控制系統能夠實現控制單元對風電機組信號的采集及控制，主要的部件包括PLC主機、數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、通訊模塊、安全鏈模塊。通訊模塊通過與第三方的各種通訊協議，實現PLC主機對于各種信號的采集已經控制量的輸出，達到最終控制電氣設備的目的。在風電機組運行過程中，安全鏈回路是最重要的安全回路，安全鏈回路由多個節點串聯組成，只有每個節點對應的邏輯變量都為1才能保障安全鏈導通，機組才能夠正常的運行，這些節點分別對應風機系統的振動、超速、偏航、PLC主機故障等故障信號，其中任何一個節點對應的故障發生都會導致節點斷開，使得安全鏈回路斷路，從而觸發機組停機指令來對正在運行的風電機組實施緊急停機。現場排查風電機組出現的具體故障是一件系統而復雜的工作，尤其是同時出現多條故障報警信號，更增加了檢修人員現場排除故障的難度，因此，整理一套系統的、有序的故障處置作業規范是非常必要的。

1.1 檢查PLC主機

首先通過PLC電源指示燈、操作界面指示來判斷PLC所處的工作狀態，通過操作界面的顯示檢查PLC軟件版本等顯示，排除死機故障，之后檢查PLC的外部模塊工作狀態，注意PLC設備的溫度，確定是否出現過熱現象。

1.2 檢查通訊模塊

通訊模塊的檢查要排除通訊單元故障，通訊單元故障會直接導致PLC模塊和安全鏈信號無法正常工作，對于通訊模塊的檢查應該包括測量輸入電壓、檢查通訊模塊中設置的通訊地址、波特率以及選擇的通訊規約是否正確，排除設置問題；檢查通訊模塊的輸入信號電纜接線是否正確，外部網線以及光纖的信號傳輸狀態，排除線路故障。

1.3 檢查安全鏈系統

在排除了PLC和通訊模塊的故障之后，應該把檢查工作的重點放在安全鏈回路的檢查上，風電機組的運行必須是在安全鏈回路閉合的狀態之下，在檢查過程中要首先排除安全鏈模塊損壞故障，在此基礎上對軟件進行檢查，必要時候需要重新下載安全鏈程序。在排除了安全鏈模塊本身故障以外，要首先排除干擾信號的存在，之后對照接線原理圖，逐一排查安全鏈的各個節點，對造成安全鏈斷路的外部故障信號予以處理，確保各個節點處于閉合狀態，確保主設備能夠正常運行。

1.4 檢查各個分系統

風電機組主要包括液壓、潤滑、冷卻、變漿、偏航等分系統，當這些系統出現故障時，需要認真對照控制系統圖紙逐一排查，電氣系統的故障主要可以分為動力回路故障和控制回路故障。

其中控制回路的主要功能是實現對信號的測量、反饋和控制，測量功能的實現需要依靠包括風速、風向、加速度、位置、轉速、壓力、溫度等傳感器將采集到的模擬信號轉變為是數字信號，同時需要電壓互感器和電流互感器將系統的電壓和電流信號轉變為可供PLC使用的信號，PLC系統通過對上述信號的采集和處理來判斷設備實際工作狀態并給出控制信號輸出，PLC控制輸出電壓信號為24V直流電壓，并以此控制接觸器的開斷來實現對主電路開關的合閘和分閘操作，達到控制電氣設備起停的目的。通過對接觸器的檢修，可以將接觸器常見故障歸納為觸點粘連、電磁線圈失效等，這些問題會導致控制信號無法輸出至動力開關。此外，對于傳感器的檢查還必須測量分壓電阻阻值，現場發生過多起由于分壓電阻損壞以及不匹配造成的傳感器故障。

反饋功能回路是通過采集斷路器輔助節點、過流保護、漏電保護信號來監測這些開關工作狀態的回路，當發生故障導致開關動作時，輔助節點動作給出對應的信號，這些信號通過PLC的DI模塊輸入，其常開常閉邏輯代表了開關的工作狀態，當開關或接觸器動作后，對應的輔助節點打開，此時這些信號通過PLC將故障預報出來。

動力回路的檢查包括斷路器、電源線以及接線端子，在動力回路的檢查工作中首先要注意需要進行斷電和驗電，檢查回路的對地絕緣和相間絕緣，堅決避免短路故障的發生。用于驅動電機的動力線路還應該檢查相序，避免電機出現反轉。

2 強化風電機組電氣與控制系統檢修的科學性

2.1 做好培訓工作

在進行檢修人員檢修作業培訓之前，應該首先認真學習并掌握安全操作規程、檢修過程以及運行維護規程，通過對規程的學習掌握現場設備故障的危害并提高自身的檢修作業安全意識。之后進行系統的理論學習，使得檢修人員在作業前能夠系統深入的了解風電機組電氣及控制系統的工作原理，達到理論向實踐過渡的目的，在理論的學習過程中要注重電氣圖紙、控制系統圖紙、檢修常用儀器儀表使用方法的學習，為日后實際開展的檢修工作奠定基礎。

2.2 做好實踐指導

初次開展檢修實際工作，應該通過有針對性的設置故障來鍛煉檢修工作人員的實際工作能力，故障點開始不宜設置過多，應以具有較強的代表性為原則，在檢修工作人員實踐階段必須由專人進行監督指導，在工作中糾正檢修工作人員在安全作業和故障處置方面存在的不足，通過不斷的作業指導，鍛煉檢修隊伍，磨合檢修人員之間配合的熟練度。

2.3 做好總結工作

在實際工作中要注重經驗的積累和總結，建立專門的檢修工作檔案，將每次發生的故障和處置方法進行梳理、總結、分析，研究是否在檢修作業中有可能提高檢修質量的方法，通過不斷的學習才能促進檢修工作的不斷進步，同時，也能夠促進對于所維護風電設備的維修熟練程度。

3 結束語

提高風電機組電氣和控制系統故障處置能力是一項系統性的工作，只有通過不斷加強理論學習，不斷提高實踐技能，不斷完善故障處置規范，才能夠從根本上推動檢修作業人員的故障處置能力，只有故障檢修能力取得了實質性的進展，才能夠縮短故障停機時間，最終達到降低設備故障率的目的，為公司的運行帶來更大的經濟和安全效益。

[1]張小坡.風電場運維管理[J].電氣時代,2016,09:70-74.

[2]楊明明.大型風電機組故障模式統計分析及故障診斷[D].華北電力大學(北京),2009.

[3]張相考.基于PLC的風電機組控制系統設計[D].沈陽工業大學,2015.

[4]薛蕾.風電機組控制系統概述[J].機電信息,2012,18:20-21.