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技术■干货 | 主控系统在风电运维中的重要作用( 二 )


1 主控系统对现场运维的重要作用
风电机组是在无干预的情况下自动完成等风检测、启机并网、正常发电和保护停机等功能[3] 。 在小风或无风 ， 机组发负功时 ， 自动停机进入等风状态；当风速达到启动风速以上, 自动启机、并网发电 。
停机分为两种：正常停机和保护停机 。 除小风停机和人为手动停机外 ， 多数属于保护停机[3] 。 按消除停机所采取方式的不同 ， 保护停机可分为两种 ， 一种是无需人为干预 ， 在适当条件下 ， 由主控发出复位命令 ， 能自动复位并网的保护停机 。 如：塔筒共振、一级振动、高风切除和电网故障等；另一种是需人为干预（故障处理、维修或部件更换等）的保护停机 。 如：“变桨驱动器故障”、“充电器故障”以及“齿轮油冷却风扇故障”等等[4] 。 停机后 ， 及时、迅速地进行机组维修和复位启机 ， 有利于提高机组利用率和发电量 。
1.1主控系统报故障准确对机组维修的重要作用
当外部不满足机组运行条件 ， 或机组自身出现故障时 ， 运行机组自动报故障停机 。 停机故障信息可通过人机界面 ， 主控调试软件 ， 或SCADA后台软件进行查看 。 现场维修人员主要根据主控所采集的各种信息分析、判断和排除机组故障 。 但是 ， 如果主控程序设计够不完善 ， 停机逻辑不够明晰、主控参数设置不合理 ， 或主控硬件抗干扰能力弱等都会造成主控报故障不准确 ， 出现误报故障 。 这不仅会降低利用率和发电量 ， 增加分析、判断机组故障的时间 ， 还会造成部件的错误更换 ， 增加备件用量等 。 因此 ， 主控报故障准确对故障处理起着重要作用 ， 直接关系到现场故障处理效率和运维成本 。
达到主控报故障准确 ， 在开发主控系统时 ， 不仅需要从主控硬件和软件两方面深入研究 ， 而且 ， 还需在机组的长期运行实践中对主控不断改进和完善 ， 以开发出适合风电场环境具有的高质量硬件和主控软件的专业风电机组控制器（主控） 。 例如：丹麦Mita公司生产的专业风电机组主控WP3100 ， 控制器软硬件均是专为风电机组开发 ， 现场运用中不断改进和完善 ， 正因为开发时间较早 ， 就当今的硬件水平和控制器处理能力看来 ， 主控硬件是相当的“落后”了 。 但是 ， 从现场故障维修和维护的角度来看 ， 是一款相当成熟经典的专业风电机组控制器 。 具有较为完善的远程权限管理；能很方便地实现远程现场指挥 ， 远程故障诊断和机组容错运行等 。 其设计的合理内核值得我们研究、学习和借鉴 。
该主控及与之配套的Gateway后台软件 ， 在现场运行机组长时间的使用中 ， 经历了二三十年、几代技术人员的不断更新和完善 ， 其中积累了大量有参考价值的现场维修维护经验 ， 不仅国产主控与之还有一定的差距 。 而且 ， 该公司近些年开发的PLC专业风电机组主控 ， 仅就现场运维的角度 ， 在远程指挥 ， 使用方便等诸多方面和细节上也还存在不小的差距 。
优秀的风电主控系统应具有适用于风电场运行环境完善的硬件设计 。 如主控硬件设计不够完善 ， 会因外界干扰出现故障误报停机 。 干扰可能来自信号输入线路、控制器的信号处理、主控电源供电和电网的高次谐波等 。 例如：某风电场因 “高穿改造” ， 把运行机组上的WP3100主控更换为采用通用PLC工业控制器硬件生产的风电机组主控系统后 ， 报“振动停机故障”次数明显增加 。 当振动信号输入端口加装雷电保护或磁环后 ， 机组报振动停机得到明显改善 ， 这说明这种PLC主控硬件设计不够完善 。 但是 ， 如果不在同一台机组上进行这样的对比 ， 很难锁定PLC主控是因输入信号受到外界干扰而误报振动停机 。 当没有查明振动停机的故障来源时 ， 则可能错误地怀疑并更换振动传感器 ， 怀疑主控与振动传感器之间的接线和配合、机组旋转部件、机组并网的扭矩控制 ， 或风况等 。 这无疑增加了分析和判断振动故障的难度 ， 同时 ， 也变相增加了备件用量和维护成本 ， 也造成了不必要的发电量损失 。


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