张帅 郭佰峰
内蒙古华电新能源分公司 内蒙古呼和浩特市 014080
摘要：在风电场中，电气设备主要包括以下方面:一是发电机组;二是为箱式变压器;三是集电线路;四是主变压器;五是配套的控制设备。现如今在我国风力发电的过程中，一个主要的工作任务便是要对这些设备进行妥善的维护和管理，如果在风电场中一些电气设备出现故障问题，例如机械摩擦出现过热或者叶片损坏以及尺寸故障等问题，这些都是作为风电场电气设备中比较常见的一些故障问题。基于此，本文章对风力发电机组控制系统故障诊断进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：风力发电机组；控制系统；故障诊断
引言
电气控制系统主要是通过电气元件来对某个对象或者某些对象进行控制，从而保证被控设备安全、可靠的运行。电气控制系统只有在安全稳定运行的基础上，才能够满足生产工艺的运行要求。在实际运行过程中，电气控制系统会受到各种因素的影响而发生故障，进而影响到生产工艺的正常运行，威胁到企业的安全生产。
1对风力发电机的概述进行分析
对于风力发电机而言，在实际进行运行的过程中，其工作原理主要是将其风能进一步转变成为机械能，之后机械能将会带动着风力发电机的转子进行相应的旋转，最终得到电能。对于风力发电机而言，其类型相对较多，主要是可以分为异步风力发电机和同步风力发电机以及水平轴风力发电机等。
2风力发电机组控制系统故障
2.1风力发电机组振动故障
风力发电机组振动超限类故障较为常见，不仅因为风电机组结构，细长的叶片及塔筒，沉重的机舱容易产生振动。还有多环节的传动链及偏航系统；复杂的控制策略，开关过程、控制过程，加之一系列动态载荷，如：阵风、湍流、波浪（海上风机）、地震、叶轮转动等；都有容易激发机组的强烈振动；另外测量回路中测量本体，线路虚接及干扰问题造成的测量信息错误引发故障也占了该类故障触发相当大的比重。以上提及的部分都使得该故障频次较高。相反目前风电机组普遍仅安装了机舱水平方向（X前后、Y左右、Z上下）加速度传感器，又无机组主要部件固有频率仿真结果，一旦发生实际振动，很难找到振动部位，在无经验可循的情况下便大大增加了处理难度。
2.2电气元件常见故障
因为电气控制系统主要是由各种电气元件和配电线路组成的，所以在控制系统中的主要故障也是发生在这两个部分，比较常见的故障类型主要有线路接触不良、短路、电源缺相。线路是为各个电气元件输送电流的重要载体，但是在使用过程中，线路长期暴露在空气中，可能会与空气中的氧气发生氧化反应，也会因为空气中细小的灰尘堆积而导致线路接触不良而造成开关短路，从而影响到整个控制系统的正常运行。短路是电气控制系统中最为常见的故障类型，但是成因较多。发生短路对电气控制系统所带来的损害较大，在短路发生的瞬间所产生的电流可能会造成电气元件的烧毁。控制系统中的线路质量下降、绝缘失效都会导致短路故障，线路连接不合理也会发生短路，无论哪种原因出现的短路，都会对整个控制系统造成不可逆的损害。在交流异步电动机使用的过程中，因为三相电源所包含的一相熔断器熔断就可能导致电源缺相故障，电流会显著高于额定值，严重的情况下还能造成电动机被烧毁。在电气控制系统实际运行中，还会有其他故障现象，所以可根据实际情况采取相应的解决措施。
2.3通道故障
自动化通道是电力系统中将厂站端数据传送到主站端控制中心的传输介质，是变电站内数据传输的必经之路，因此通道的正常运行对于调度主站实现对变电站的有效监视有着十分重要的作用。通道故障分为网络通道故障和串口通道故障。
网络通道故障一般是指主站无法Ping通变电站的远动装置，而串口通道故障一般为上行通道和下行通道至少有一路中断由于自动化设备长期运行，网络设备会随着传输负担的增加而发生通道堵塞，降低通道传送信号的准确性，且当数据网设备、远动装置、网络安全装置等配置出现问题时，也会造成通道故障，从而引起主站与厂站间信息传输的失真、不及时或中断等现象，使调度主站无法进行对变电站的有效监控。
3风力发电机组控制系统故障诊断及维护
3.1随车诊断
风力发电机电控系统，具有自诊断系统，该系统只有在出现故障时，才会发生其作用。除了风力发电机电控系统拥有此功能外，其它类型的电子管理系统也拥有此功能，故障诊断程序不在电子控制模块，而是储存在电动单元中，如果发动机处于停止状态，故障诊断功能是不发挥作用的，只有正常运行，才能监测发动机机械状态，监测发动机整个工作过程，监测电控系统的所有部件是否正常。
3.2数据监测与故障判断
风电集控运行往往涉及多个不同型号、不同厂家的风力发电机组，由于控制系统、风机类型、报警系统以及风机的数量等等一系列问题以目前的技术水平仍无法在同一界面进行显示及系统的整合。因此，不仅仅要求集控运行对风机状态的监控、启、停及一些简单的操作，更要求对不同型号风机的构造、发电原理、主要系统进行全面了解，将风机知识与日常监控数据、状态及故障报警相结合，在工作中不断学习、总结，提升自身的专业水平，打破对风机故障判断的局限性，提升对数据判断的准确性，为维检人员风机故障的查找和处理提供依据，为风机的消缺和定期维护项目提供依据，有效提升了发电运行效益。
3.3车外诊断
由于风力发电机电控系统比较复杂，所以并不是所有的故障都能利用本身故障诊断功能准确查明，需要借助各种诊断仪器实施全面的检测，才能找出故障的准确位置，查明故障原因，对于维修人员而言，必须要专业的技术和对诊断仪器的熟练使用。另外维修人员是故障诊断的主要参与者，所以维修效率和诊断精度都会受维修人员的能力以及故障诊断仪器的影响。
3.4应用网络安全管理平台实现远程管控
为保证电控系统的安全稳定运行，避免数据盗取和黑客攻击等恶意行为，电控系统自动化中需部署大量的安全防护设备。但由于安全设备安放在各个发电站中，这就造成了网络安全装置分布广泛，统一维护管理困难的问题。针对这一情况，目前多地区省市公司采取了搭建网络安全管理平台的方法，网络安全管理平台（以下简称“网安平台”）的主要作用在于对变电站内的安防设备进行实时监护。除此之外，该平台还可以按照时间对设备的运行状态数据进行储存，形成设备运行日志，并可根据日志情况，提出相关维护或故障处理建议，而且当出现网络配置故障时，网安平台还可以通过远程登录方式对相关安防设备进行故障处理。这样，不仅加强了自动化设备的安全防护，还减少了设备故障处理前往现场的次数，为高效处理发电站内自动化设备故障提供了良好的方法。
结束语
总之，在风力发电机电控系统全面发展的背景下，必须要拥有一套完整成熟的系统故障诊断方法，这样才能确保故障得以准确、高效的处理，发挥风力发动机的作用和价值，另外维修人员影响到故障诊断和维修效率，必须要提高维修人员的专业技能，确保风力发电机电控系统高效检修。
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