摘要：当前火力发电仍然是我国主要的供电方式之一，但是由于火力发电会造成比较严重的环境污染，在国家的大力支持下，新能源风力发电技术得到了飞速的发展。风力发电系统的正常运行是电力输出的重要前提，为了保障风力发电的顺利进行，需要提高风力发电机组电气控制系统的日常检查和维护工作水平。本文结合风力发电机组电气控制系统的实际情况，分析和总结出有效的检修对策，致力于提高风力发电机组电气控制系统运行的稳定性。

关键词：风力发电机组；电气控制系统；检修

引言：为了满足社会经济发展与人们的日常生活需求，我国的能源消耗量逐年攀升。火力发电为主的供电模式导致环境污染问题愈发凸显，国家花费了大量的人力物力资源推动绿色健康能源技术的发展。现阶段已经在风力发电技术的应用中取得了较大突破，在多个行业和领域的建设发展中起到了积极的推动作用。但是风力发电机组电气控制系统日常运行的稳定性和整体效率仍然需要进一步完善，值得该领域的研究人员积极探讨解决。

一、风力发电机组的基本原理

借助风轮输入风能以后，变速风电机可以将其转变为机械能，机械能经过齿轮轴传递到双馈发电机后，就可以顺利向电网中输送电能。发电机和电网之间需要通过转子侧变换器AC/DC以及电网侧的变换器DC/AC。转子侧变换器的主要作用是对发电机实现励磁控制，确保转子的转速能够达到理想状态，电网侧变换器的作用是平衡直流环节和电网间交换的有效功率。

二、风力发电机组电气控制系统的检修工作现状

1.风力发电机组电气控制系统的检修内容

控制系统是影响风力发电机组运行状况的重要因素之一，风力发电系统主要由安全链、通讯和模拟输入模块，以及主机几个部分构成。风力发电机组正常运行过程中，通信模块的主要作用是在遵守通讯协议的基础上，向各个位置传输主机信息，确保电气装置的各个部分可以有序协调地运行。安全链回路会直接影响到风力发电机组的安全运行，安全链回路的主要特点是各节点相互串联，如果风力发电机组在运行过程中出现了回路中某个节点故障，安全链会发出停止信息，使整个风力发电机组能够以最快的速度紧急叫停，有效避免了风力发电机组出现安全事故。不同节点串联构成使得安全链中每个环节密切相关，运行过程中具有连贯的逻辑，只有逻辑量为1的情况，才会继续维持风力发电机组的正常工作。安全链会直接控制超速、振动以及紧急叫停装置。

为了提高风力发电机组的故障维修效率，检修人员应当准确确定具体故障部位，然后结合专业知识和检修经验有针对性地进行检查和维护。部分上岗时间较短的检修人员会因为各种各样的原因影响了设备检修的效率和质量，例如并没有全面深入地掌握风力发电机组电气设备相关知识，结合故障报警系统信息很难做出最佳故障检修方案。电器行业的相关部门应当认识到检修人员在专业素养中的不足，为了让刚上岗的检修人员可以具备完成工作任务的能力，需要积极开展培训工作。

2.风力发电机组电气控制系统的运行现状

工作人员需要结合风力发电机组的运行情况，制定完善的规划和方案，尽可能避免外界因素，对于检修工作的干扰。工作人员需要在风力发电机组系统出现故障后以最快的时间组织和完成修复工作。限制电缆、风轮和温度参数，连接电气负载等都是电气控制系统在运行过程中所起的作用。控制系统通过主动或被动的方式确保风电机组的不同参数都合理有效。

检修人员在风力发电机组电气控制系统出现管制无效的情况后，如果发现导致机组运行故障的原因有外部和内部因素，可以采用安全维护措施保证风力发电机的平安。如果是由于电机过载导致风力发电机组运行过程中出现了故障、脱网，检修人员需要结合专业知识采取有效的维护策略，在进行管制时需要重点关注多层级平安链的逻辑顺序，保证平安链连接的合理性。

风力发电机组有四个不同的运作形态，正常运行和紧急停机分别是运行过程中的最高和最低级别。四种不同运行状况的转化关系如图1所示。在转变风力发电机组运行状态时，工作人员需要逐层进行并且严格按照相关规定和流程，绝对不能出现越级改变运行状态的情况。规范的制度和流程可以保障风力发电机组的有效控制以及正常运作。只有通过逐级向上汇报并且得到允许的前提下，工作人员才能够拔高工作状态。一旦在风力发电机组运行过程中出现问题，则应当迅速关停。

风力发电机运行过程中的风速可能高于或低于机组要求。在风速低于机组规定的情况下，为了满足大功率导出的要求，则需要经过扭矩并优化叶尖速比；在高于规定时则可以采用变矩管制转速的方式，在管制过程中也要严格保证功率的稳定性。

三、风力发电机组电气控制系统的检修要点和措施

1.PLC检查

PLC为风力发电机组电气控制系统正常运行和发挥功能保驾护航，是整个控制系统的核心部分，因此专业人员在开展系统检修时必须保证PLC检查工作的质量。首先检修人员需要对 PLC具有全面的了解，有针对性地开展全面且精细的日常检查工作，然后重点检查其操作界面和运行功能是否正常，检测PLC是否会出现死机的问题。在完成PLC基础的检查内容之后，还需要确保其外观不存在异常或发热等情况。

2.通讯检查

通讯模块的主要作用是维持风力发电机组在日常运行过程中的正常通信，机组内部的数据和信息可以高效率地传输。检修人员在完成了PLC检查之后，就需要重点开展通讯检查，该环节的主要内容是检查系统中的通讯设备和模块情况是否一切正常。一旦发现通讯系统存在故障，需要结合故障的表现精准确定异常原因，然后应用专业技能开展处理工作。通讯检查环节是检修工作的关键组成部分，需要对组块接线、通讯信息输入以及电源等方面进行仔细和规范的检查。

3.安全链检查

安全链检查工作的主要目标是检测安全链回路的可靠和安全程度，工作人员顺利开展安全链检查的前提是充分掌握了风力发电机组的设计要求，然后能够结合理论知识对安全回路的具体情况进行全面检修。如果安全链的运行和使用出现异常，检修人员应当立即分析故障原因和检修方案，以最快的速度恢复安全链的正常功能。安全链检查环节的关键内容是排查各个安全节点，因为电气控制系统中安全链的节点繁杂，专业人员需要保证不会出现严重疏漏。考虑到信号干扰是诱发安全链回路出现故障最常见的因素，所以检修人员可以首先重点排查是否存在信号干扰。

4.各分系统设备的检查

完成了主体设备的排查工作之后，检修人员还需要对各个分系统和设备进行正常维护。风电机组的分系统和设备比较多，比如变桨系统、液压系统和偏航系统等等。检修工作的主要参考是设计图纸的内容，电气回路排查的重点是控制回路和动力回路两个方面。

控制回路借助传感器实现监测功能，同时还起到了控制和信息反馈的作用。温度、压力和电压等传感器可以向控制回路传递信息，经过系统处理后可以准确了解设备的实际状况。一般情况下传感器的电压较低，但是检修人员也不能忽略特殊情况。考虑到电流传感器回路存在分压电阻，检修人员需要仔细区分电流信号和电压信号，避免影响测量工作的可靠性。检测人员在更换传感器时要谨记更换分压电阻。

工作人员在检查控制功能时主要参考PLC传输的信息，终点控制接触器的闭合、断开决定了电气设备的启动、停止。工作人员需要对终点控制接触器的触头和电磁线圈进行仔细检查，不能因为疏忽影响系统设备的及时检修。

反馈功能回路检查工作需要重点关注辅助触点、接触器、漏电或过流保护的开关，确保回路中不存在过流或者漏电问题。为了提高反馈功能回路检查工作的科学性，工作人员需要借助 PLC信息和DI卡件，进行断开和连接操作，通过信号判断设备的具体状况。使用直流电压的DI组块在开闭时会向PLC传输信息，能够辅助检修人员判断具体的故障原因和位置。

检修人员在对230伏和380伏的单相电压进行检查和接线操作时，必须保证电源断开，并且严格遵守验电操作的规章制度。工作人员提前检查设备的对地绝缘可以有效预防上电短路，在对动力回路中的三相回路和单相回路进行检测时需要重视自身的安全，采取科学高效的维修策略，尽可能避免因维修操作的失误而导致巨大的经济损失。

工作人员在开展电气设备故障检查的首要步骤是初步判断问题，然后参考设计图纸的内容，结合工作经验准确确定故障部位，然后有针对性地开展一一排查。工作人员在排查时可以先对故障位置进行观察，没有发现明显故障部位时则考虑跳闸和过载原因，定位好损坏部件后就可以对其进行更换。如果工作人员完成以上检查环节后仍然没有找到故障信息，可以将目光转向控制界面，将控制界面的检测信息与正常参数做个比较，以此推测出可能的原因和位置。

按照系统全面、思路清晰的方法对风电机组电气控制系统中的分系统设备进行检查，可以达到事半功倍的效果。检修人员按照科学的流程推进工作，可以逐渐理清思路，准确找到故障的具体位置，有力推动了后续维修工作的顺利开展。

5.定期润滑和清洁设备

定期开展设备的润滑工作能够有效降低机械磨损率，提高设备的寿命和风力发电机效率，维修人员可以结合设备的实际情况进行润滑油处理。例如叶片的根部和齿轮是润滑处理和护理的重点部位，维修人员需要对叶片的安装时间、编号进行详细地记录，根据每个叶片的使用时间和磨损情况进行针对性的护理工作。详细登记维护情况是非常重要的，有利于开展工作交接和备查。因为齿轮和闸垫等部位比较容易出现污垢和渣层，工作人员需要分析出现渣尘的具体原因并且进行适当清理。结合润滑油中的污垢情况，可以合理推断设备磨损程度，在确保机械设备仍然可以正常发挥作用后，做好润滑油清洁更换和记录工作。

6.分析和处理电气故障诊断

双馈风力发电机的故障可以根据是否有破坏性、故障发生部位和是否有指示灯进行分类。工作人员在进行电器故障分析工作的时候，可以依据故障检修经验和参考他人意见，全面观察风力发电机是否存在气味、火花和烧焦痕迹，判断继电器和熔断器的实际情况，全面收集和分析电压、转速和温度信息。例如当风力发电机的变流器出现故障时，如果在正常复位后仍然没有恢复功能，专业人员可以通过比较变频器状态码和子错误信息码确定具体的异常部位，然后科学选择更换外围二极管、电容器或者 IGBT功率模块的维修方案。

7.不断优化定期维护计划

我国大部分风电场在制定定期的维护计划时，都会参考制造商维护清单的内容。但是机组制造商的维护标准并不适用于每个风电场的实际情况，导致定期维护计划也缺乏针对性和可行性，在实际维护工作中不仅会消耗大量的人力物力和时间成本，而且还会出现过度维护和欠维护的问题。各地风电厂的风向变化、频率、湿度和空气腐蚀性等都存在非常大的差异，所以设备的寿命和系统协调性也会出现较大区别，风电厂在制定维护方案时，需要综合参考当地的工作环境以及发电机组的故障特点，提高维护方案的个性化。

结束语

我国的风电机组技术正在不断地进步和优化，为了实现电气控制系统安全稳定运行的目标，专业人员需要不断提高机组故障诊断技术的水平，稳步提升故障诊断和维修工作的效率和质量。有效的检修策略不仅可以降低风力发电的耗损和节约设备维修成本，还能够进一步提升风力发电的整体效率，以此提高风力发电在我国供电中的占比，使我国能够走上可持续发展的路径。

参考文献：

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