干貨 | 主控系統(tǒng)在風電運維中的重要作用

2020-05-06 來源：《風能產(chǎn)業(yè)》作者：王明軍楊曉濤瀏覽數(shù)：3390

本文從滿足現(xiàn)場需要的角度，闡發(fā)優(yōu)秀的主控系統(tǒng)對風電機組現(xiàn)場維修、維護的重要作用。通過改進和完善主控系統(tǒng)與之相關(guān)的功能，有利于提高現(xiàn)場運維的技術(shù)水平，幫助現(xiàn)場人員迅速分析、診斷、處理機組故障。最終實現(xiàn)降低度電成本的目的。

　　摘要：本文從滿足現(xiàn)場需要的角度，闡發(fā)優(yōu)秀的主控系統(tǒng)對風電機組現(xiàn)場維修、維護的重要作用。通過改進和完善主控系統(tǒng)與之相關(guān)的功能，有利于提高現(xiàn)場運維的技術(shù)水平，幫助現(xiàn)場人員迅速分析、診斷、處理機組故障。最終實現(xiàn)降低度電成本的目的。

　　關(guān)鍵詞：主控性能；故障停機；現(xiàn)場運維；數(shù)據(jù)采集與儲存；故障診斷與處理

　　前言

　　隨著計算芯片處理能力的不斷增強，工業(yè)控制器不斷更新。“大數(shù)據(jù)和人工智能”的不斷發(fā)展，我國各行各業(yè)在人工智能研究方面都取得了不小的成就。不少風電企業(yè)為研發(fā)對單機、機群和環(huán)境具有“超感知”能力的智能機組進行了大量地投入，人工智能也自然成了當今風電的研究和發(fā)展方向之一。然而，現(xiàn)場投運的任何一臺機組，在其壽命期內(nèi)，均會因各種原因報故障停機，或出現(xiàn)部件損壞，需要登機或遠程維修后，機組方能并網(wǎng)；運行機組還需要現(xiàn)場人員登機進行定期維護和檢修，方能保證機組安全，切實減少和避免機組潛在故障，使機組預(yù)防檢修落到實處。因此，保障現(xiàn)場機組維修維護的順利實施，是風電場現(xiàn)場運維的根本；是機組長期、穩(wěn)定及安全運行的保障；是機組正常運行不可或缺的基本條件。這也是風電“大數(shù)據(jù)和人工智能”所不可替代的。

　　隨著風電機組大型化趨勢的發(fā)展及風電技術(shù)的進步，一方面，機組部件越來越多，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜；另一方面，機組安全與可靠性是機組運行的基本前提，對機組安全的要求也越來越高。為保證機組安全，機組的眾多部位采用了多重保護和冗余設(shè)計。這不僅增加了機組生產(chǎn)成本，更增加了部件損壞幾率和故障點，這就決定了分析與處理機組故障的難度越來越大，對現(xiàn)場運維技術(shù)水平的要求也越來越高。

　　大型風電機組均有變頻器，以變頻器為例，隨著海上機組的發(fā)展，如今多個風電整機廠家已推出了10MW機組，組成部件不斷增多；機組及變頻器結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜；單機停機損失也越來越大。變頻器不僅是機組的重要組成部分，而且，對機組安全起著相當重要的作用。質(zhì)量優(yōu)異、技術(shù)成熟的變頻器，各種保護電路也應(yīng)設(shè)計得相當完善。如動力電纜出現(xiàn)短路，需“瞬間”觸發(fā)變頻器報故障停機，箱變斷路器跳閘，以避免電纜、變頻器或機組燒毀事故的發(fā)生[1]。利用完善的保護措施使機組及變頻器安全得到保護，但是，完善的保護措施往往會使變頻器故障維修的技術(shù)難度增大，在分析、判斷和維修變頻器故障時，需要豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗和相當高的技術(shù)水平。如現(xiàn)場維修人員技術(shù)水平不夠高，現(xiàn)場經(jīng)驗不夠豐富，可能因分析和判斷故障機組困難，造成大量不必要的備件消耗，長時間地大面積停機等，因此業(yè)內(nèi)形成了一個較為奇怪現(xiàn)象，越是保護電路完善，質(zhì)量優(yōu)良的變頻器，越是沒有市場，例如：法國ALSTOM變頻器（國內(nèi)引進的“科浮德”變頻器），其保護措施完善，在現(xiàn)場也被眾多的變頻器故障所證實。然而，不少已經(jīng)并網(wǎng)運行多年的ALSTOM變頻器機組，經(jīng)過“低穿”、“高穿”改造，把原變頻器控制板改造成保護電路不完善的國產(chǎn)變頻器控制板，有的改造甚至直接導(dǎo)致了機組燒毀事故的發(fā)生。究其原因，與其保護電路設(shè)計得相對完善，變頻器維修難度很大，需要較高的技術(shù)水平和現(xiàn)場經(jīng)驗不無關(guān)系[2]。而風電機組又時常安裝在人跡罕至的陸地，或一望無垠的海上。條件艱苦，技術(shù)力量薄弱。因此，有必要采取切實可行有效措施為現(xiàn)場運維服務(wù)。

　　在風電機組設(shè)計階段就需要考慮到部件損壞及現(xiàn)場故障分析、判斷與處理的方便問題，并把現(xiàn)場維修、維護方便放在重要位置。在變頻器、主控及SCADA后臺軟件設(shè)計階段就需要考慮設(shè)計各種工具和手段，以便在遠程控制中心通過主控、變頻器調(diào)試軟件及SCADA后臺軟件實現(xiàn)機組的遠程故障診斷與容錯運行等；在處理疑難故障時，能通過經(jīng)驗豐富技術(shù)人員的遠程指導(dǎo)，縮短故障處理的時間。

　　1主控系統(tǒng)對現(xiàn)場運維的重要作用

　　風電機組是在無干預(yù)的情況下自動完成等風檢測、啟機并網(wǎng)、正常發(fā)電和保護停機等功能[3]。在小風或無風，機組發(fā)負功時，自動停機進入等風狀態(tài)；當風速達到啟動風速以上, 自動啟機、并網(wǎng)發(fā)電。

　　停機分為兩種：正常停機和保護停機。除小風停機和人為手動停機外，多數(shù)屬于保護停機[3]。按消除停機所采取方式的不同，保護停機可分為兩種，一種是無需人為干預(yù)，在適當條件下，由主控發(fā)出復(fù)位命令，能自動復(fù)位并網(wǎng)的保護停機。如：塔筒共振、一級振動、高風切除和電網(wǎng)故障等；另一種是需人為干預(yù)（故障處理、維修或部件更換等）的保護停機。如：“變槳驅(qū)動器故障”、“充電器故障”以及“齒輪油冷卻風扇故障”等等[4]。停機后，及時、迅速地進行機組維修和復(fù)位啟機，有利于提高機組利用率和發(fā)電量。

　　1.1主控系統(tǒng)報故障準確對機組維修的重要作用

　　當外部不滿足機組運行條件，或機組自身出現(xiàn)故障時，運行機組自動報故障停機。停機故障信息可通過人機界面，主控調(diào)試軟件，或SCADA后臺軟件進行查看?，F(xiàn)場維修人員主要根據(jù)主控所采集的各種信息分析、判斷和排除機組故障。但是，如果主控程序設(shè)計夠不完善，停機邏輯不夠明晰、主控參數(shù)設(shè)置不合理，或主控硬件抗干擾能力弱等都會造成主控報故障不準確，出現(xiàn)誤報故障。這不僅會降低利用率和發(fā)電量，增加分析、判斷機組故障的時間，還會造成部件的錯誤更換，增加備件用量等。因此，主控報故障準確對故障處理起著重要作用，直接關(guān)系到現(xiàn)場故障處理效率和運維成本。

　　達到主控報故障準確，在開發(fā)主控系統(tǒng)時，不僅需要從主控硬件和軟件兩方面深入研究，而且，還需在機組的長期運行實踐中對主控不斷改進和完善，以開發(fā)出適合風電場環(huán)境具有的高質(zhì)量硬件和主控軟件的專業(yè)風電機組控制器（主控）。例如：丹麥Mita公司生產(chǎn)的專業(yè)風電機組主控WP3100，控制器軟硬件均是專為風電機組開發(fā)，現(xiàn)場運用中不斷改進和完善，正因為開發(fā)時間較早，就當今的硬件水平和控制器處理能力看來，主控硬件是相當?shù)?ldquo;落后”了。但是，從現(xiàn)場故障維修和維護的角度來看，是一款相當成熟經(jīng)典的專業(yè)風電機組控制器。具有較為完善的遠程權(quán)限管理；能很方便地實現(xiàn)遠程現(xiàn)場指揮，遠程故障診斷和機組容錯運行等。其設(shè)計的合理內(nèi)核值得我們研究、學習和借鑒。

　　該主控及與之配套的Gateway后臺軟件，在現(xiàn)場運行機組長時間的使用中，經(jīng)歷了二三十年、幾代技術(shù)人員的不斷更新和完善，其中積累了大量有參考價值的現(xiàn)場維修維護經(jīng)驗，不僅國產(chǎn)主控與之還有一定的差距。而且，該公司近些年開發(fā)的PLC專業(yè)風電機組主控，僅就現(xiàn)場運維的角度，在遠程指揮，使用方便等諸多方面和細節(jié)上也還存在不小的差距。

　　優(yōu)秀的風電主控系統(tǒng)應(yīng)具有適用于風電場運行環(huán)境完善的硬件設(shè)計。如主控硬件設(shè)計不夠完善，會因外界干擾出現(xiàn)故障誤報停機。干擾可能來自信號輸入線路、控制器的信號處理、主控電源供電和電網(wǎng)的高次諧波等。例如：某風電場因 “高穿改造”，把運行機組上的WP3100主控更換為采用通用PLC工業(yè)控制器硬件生產(chǎn)的風電機組主控系統(tǒng)后，報“振動停機故障”次數(shù)明顯增加。當振動信號輸入端口加裝雷電保護或磁環(huán)后，機組報振動停機得到明顯改善，這說明這種PLC主控硬件設(shè)計不夠完善。但是，如果不在同一臺機組上進行這樣的對比，很難鎖定PLC主控是因輸入信號受到外界干擾而誤報振動停機。當沒有查明振動停機的故障來源時，則可能錯誤地懷疑并更換振動傳感器，懷疑主控與振動傳感器之間的接線和配合、機組旋轉(zhuǎn)部件、機組并網(wǎng)的扭矩控制，或風況等。這無疑增加了分析和判斷振動故障的難度，同時，也變相增加了備件用量和維護成本，也造成了不必要的發(fā)電量損失。

　　再進一步分析，從振動輸入信號受干擾可知：該振動信號是數(shù)字信號，進入主控的振動輸入端口之前，是采用雙絞線傳輸，雖然輸入信號線外有屏蔽層，并做了良好接地，但是，風電場的電力環(huán)境惡劣，會由于各種原因受到其他電信號或電磁信號的干擾。而主控與變槳控制器之間通信，也是采用雙絞線傳輸?shù)臄?shù)字信號，可能在線路上或滑環(huán)旋轉(zhuǎn)處受到外界的干擾，依據(jù)處理振動誤報的經(jīng)驗，為避免“變槳通信故障”誤報，也采取了相同的措施，結(jié)果收效明顯。“變槳通信故障”的誤報問題如不能及時處理，則可能因故障分析和判斷錯誤，造成變槳通訊滑環(huán)的大量更換等，從而增加了機組的維修成本和備件用量。因此，從現(xiàn)場運維和主控報故障準確的角度來看，硬件落后的不是WP3100控制器，而是看似“先進”的PLC主控系統(tǒng)，正是通過兩種主控的風電場機組實際運行和硬件之間的對比，才迅速找到了PLC主控誤報故障的真實來源，以及PLC主控系統(tǒng)在硬件設(shè)計上的缺陷。而其他因主控問題而造成的誤報停機故障就很難查明了，需要在現(xiàn)場機組運行、維修和維護的具體實踐中不斷改進和完善主控系統(tǒng)。

　　大型風電機組一般有大功率變頻器，會產(chǎn)生大量的高次諧波，風電場機組的工作環(huán)境比一般的市電工作環(huán)境惡劣，需要主控硬件具有很高的抗干擾能力。這些采用通用PLC控制器硬件生產(chǎn)的主控，在設(shè)計時如果沒有專門對風電場的惡劣環(huán)境條件予以充分地考慮和現(xiàn)場實踐，當運用于風電場機組主控系統(tǒng)進行故障信息處理時，出現(xiàn)偏差和誤報故障就難以避免。

　　主控軟件對停機故障設(shè)定的控制邏輯關(guān)系到機組報故障準確。機組控制參數(shù)設(shè)置不合理，同樣會影響到報故障準確的問題。例如：機組的超速參數(shù)設(shè)置缺乏系統(tǒng)分析和現(xiàn)場實踐，沒有理順參數(shù)之間的關(guān)系，會導(dǎo)致設(shè)置值不合理，增加停機次數(shù)，誤報故障 [5]。

　　主控系統(tǒng)報故障準確是主控的基本功能，并對現(xiàn)場運維起著極其重要的作用。在判斷主控優(yōu)劣時，應(yīng)抓住軟件的完善成度和硬件的抗干擾能力等，把主控報故障準確，滿足現(xiàn)場機組維修和維護要求，現(xiàn)場使用方便放在首位[6]。在這些基本功能得到充分實現(xiàn)的前提下，再進一步通過主控系統(tǒng)實現(xiàn)機組的“人工智能”和“超感知”能力等，否則，將得不償失。

　　1.2主控數(shù)據(jù)采集與儲存對運維的作用

　　WP3100主控具有合理的數(shù)據(jù)采集與儲存功能，是后臺軟件和故障信息查詢的根本來源。機組維修維護時可根據(jù)現(xiàn)場運維需要，可通過后臺SCADA軟件或運用主控調(diào)試軟件，隨時提取主控數(shù)據(jù)。例如：在機組定期維護檢查發(fā)電效率是否變化時，可運用主控調(diào)試維修軟件很方便地在機艙上從主控讀取數(shù)據(jù)，形成功率曲線，再與這臺機組上一年的歷史功率曲線數(shù)據(jù)進行比較，以檢查機組的葉片對零、風向標、風速儀及功率曲線控制參數(shù)是否存在問題。這極大地方便了現(xiàn)場的故障診斷與故障檢查。

　　主控的信息采集與儲存同機組維修密切相連。例如：機組的某個溫度傳感器出現(xiàn)了瞬間跳變，主控會報“溫度傳感器故障”停機，因在主控中詳細記載了每一個溫度傳感器近期12個月、一個月、一天之內(nèi)及20年的最高值、最低值和平均值，并且把近期毫秒級的故障變動都會捕捉到主控之中。分析、檢查故障時通過人機界面、后臺SCADA或主控調(diào)試軟件，檢查到某個溫度傳感器的故障跳變及數(shù)值，以便迅速鎖定“溫度傳感器故障”的故障來源。再如：在登機進行定檢維護時，依據(jù)主軸剎車器的維護記錄，如發(fā)現(xiàn)某機組主軸剎車片磨損太快，在主控中可迅速查明近期的剎車器動作次數(shù)，及機組近期的所有故障信息，便于分析和查明磨損太快的原因，還可能發(fā)現(xiàn)先前沒有發(fā)現(xiàn)的問題，或機組的潛在故障等。

　　WP3100的主控硬件和基礎(chǔ)軟件均是為風電機組專門開發(fā)，能完全依據(jù)現(xiàn)場機組的日常維修和定期維護需要進行信息采集和存儲，因此，盡管主控存儲量極為有限，但對機組維修、維護有用的重要信息均能在主控中通過人機界面查找，或采用主控調(diào)試軟件讀取。

　　如果以不適當?shù)姆绞皆谥骺卮鎯?，在檢查故障時，就很難知道機組故障時具體狀況，給機組維修帶來困難。如僅在SCADA后臺軟件中采集和存儲這些信息，在機艙上進行機組維修和維護時，就不能便捷的查到機組信息，無疑給機組維修和維護帶來了困難。還可能因數(shù)據(jù)包的丟失，或通訊中斷，而丟失掉眾多的“瞬間”信息，這無形增加了故障分析的難度。

　　WP3100的機組重要數(shù)據(jù)均存儲在每一臺機組的主控之中，這為現(xiàn)場運維提供了方便；該主控還通過多種措施保證機組所有運行數(shù)據(jù)的準確性和連續(xù)性，為及時、準確地了解任何一臺機組的長期運行狀況提供了依據(jù)。在現(xiàn)場調(diào)試完成以后，機組進入并網(wǎng)運行時，可通過高級權(quán)限給所有主控數(shù)據(jù)復(fù)位、置零。為保證每臺機組運行數(shù)據(jù)的連續(xù)性，在主控出現(xiàn)故障需要更換時，則用主控調(diào)試軟件下載主控參數(shù)和數(shù)據(jù)。在更換主控或主控底層軟件后，再把這臺機組先前的主控參數(shù)和數(shù)據(jù)上傳。這樣保證了主控系統(tǒng)和主控底層軟件的更換，不會成機組數(shù)據(jù)的丟失。另一方面，主控數(shù)據(jù)可通過環(huán)網(wǎng)實時地傳給后臺Gateway軟件，也可以在需要的時候再通過Gateway軟件從主控讀取數(shù)據(jù)。把機組數(shù)據(jù)存儲在每一臺機組的主控系統(tǒng)之中，保證了每一臺機組參數(shù)設(shè)置的個性和運行數(shù)據(jù)的連續(xù)性。為保證重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在主控中儲存20年不會丟失分散了風險，為分析和總計機組的長期運行狀況提供了技術(shù)支持。例如：20年的機組故障、利用率、功率曲線和發(fā)電量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，都應(yīng)采用適當?shù)姆绞酱鎯υ谥骺刂?，便于查詢和機組故障的分析等，主控數(shù)據(jù)是根據(jù)現(xiàn)場維修與維護的經(jīng)驗和需要進行采集和存儲的，極大地方便了機組運維。這為機組維護和維修提供了信息保證，與分布式風電機組的信息存儲與故障查詢相適應(yīng)。

　　某些利用通用PLC硬件生產(chǎn)的國產(chǎn)主控系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集與存儲上存在先天不足。大量的基礎(chǔ)信息只能在后臺SCADA軟件中存儲。這就是說，每臺機組詳細的功率曲線、利用率和發(fā)電量信息等均只能通過后臺SCADA軟件進行采集和存儲。而在信號傳輸過程中存在數(shù)據(jù)包丟失問題，還可能出現(xiàn)機組與后臺之間通訊中斷的情況，這種致命的缺陷使數(shù)據(jù)的完整性與連續(xù)性大打折扣，因此，時常會出現(xiàn)整個風電場給電網(wǎng)的上網(wǎng)發(fā)電量比后臺軟件統(tǒng)計的發(fā)電量還要高的情況，也難以保證機組利用率的真實性和功率曲線的完整性。

　　1.3利用主控實現(xiàn)遠程故障診斷與機組容錯運行

　　通過主控系統(tǒng)的多級權(quán)限管理，在風電場的集中監(jiān)控室，或遠程控制中心對機組進行遠程操控，以適當?shù)姆绞綄崿F(xiàn)遠程故障診斷和遠程技術(shù)指導(dǎo)；實現(xiàn)“集中監(jiān)控，區(qū)域維修”指揮現(xiàn)場；以容錯運行的方式實現(xiàn)機組遠程故障處理。這些功能和目標的實現(xiàn)均依賴于主控程序和后臺軟件，而主控系統(tǒng)又在其中起著關(guān)鍵性的作用。

　　首先，在控制中心通過SCADA后臺軟件對機組主控系統(tǒng)的遠程操控，實現(xiàn)變槳系統(tǒng)、變頻器和發(fā)電機等重要部件的遠程故障診斷與技術(shù)指導(dǎo)。

　　WP3100主控具有可通過Gateway后臺軟件進行遠程操控，并可設(shè)置為不同狀態(tài)的硬件端口，以及大量與機組故障診斷有關(guān)的可修改參數(shù)，極大地方便了遠程及現(xiàn)場的故障診斷。例如，判斷機組的“異常振動”是否與并網(wǎng)后有關(guān)。故障檢查時，需要暫時甩開變頻器，讓機組在不同轉(zhuǎn)速下空轉(zhuǎn)運行。對于WP3100主控，只需修改相關(guān)參數(shù)，改變相應(yīng)的主控硬件端口狀態(tài)，屏蔽相關(guān)狀態(tài)碼，就能實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下的機組空轉(zhuǎn)運行，很容易判斷出機組振動是否與并網(wǎng)加載有關(guān)，給遠程故障檢查和判斷帶來了方便。

　　在風電場的集控室，或遠程控制中心，還可以修改主控參數(shù)與操作變頻器的調(diào)試軟件相結(jié)合，實現(xiàn)對雙饋機組變頻器的疑難故障診斷；進行遠程技術(shù)指導(dǎo)，協(xié)助現(xiàn)場人員判斷變頻器故障和發(fā)電機故障等。

　　其次，在滿足機組及部件安全的條件下，通過主控參數(shù)修改、故障屏蔽和容錯技術(shù)等手段實現(xiàn)機組的容錯運行[7]。

　　實現(xiàn)遠程指揮現(xiàn)場、技術(shù)指導(dǎo)、故障診斷與容錯運行的必要條件：

　　第一，對主控系統(tǒng)、后臺SCADA軟件和變頻器的特殊要求。

　　如通過遠程VPN登陸，或手機APP上網(wǎng)，為保證符合相關(guān)規(guī)定及機組安全。主控軟件應(yīng)具有完善的登陸權(quán)限設(shè)置，能實現(xiàn)多級權(quán)限管理；能通過遠程操控主控輸入輸出端口的狀態(tài)，修改參數(shù)和屏蔽故障等；在SCADA后臺軟件上，設(shè)計由便于指揮現(xiàn)場的操作界面；獨立于風電場SCADA環(huán)網(wǎng)通訊之外，變頻器能單獨通過環(huán)網(wǎng)通信接到集控室，或遠程控制中心，能通過變頻器調(diào)試軟件實現(xiàn)對變頻器遠程操控，查看故障、勵磁和并網(wǎng)等。

　　第二，在產(chǎn)品設(shè)計上，采用冗余設(shè)計，有充分的余量。

　　在設(shè)計時，機組應(yīng)有多重保護和冗余的硬件設(shè)置。如：每臺機組安裝兩個風速儀、兩個風向標，每支葉片均有兩個檢測葉片角度的編碼器等。當兩傳感器中的一個出現(xiàn)故障后，便于采用修改參數(shù)容錯，使機組恢復(fù)運行。

　　第三，采用軟件和硬件容錯技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計[7]，機組故障停機后，利用容錯技術(shù)恢復(fù)機組運行。

　　為加強現(xiàn)場管理，彌補現(xiàn)場技術(shù)力量薄弱的不足。在完善權(quán)限管理及安全管理的基礎(chǔ)上，通過互聯(lián)網(wǎng)或手機APP實現(xiàn)機組的遠程故障診斷與容錯運行，對偏遠陸地，尤其是海上機組具有重要的意義。

　　1.4 國產(chǎn)主控系統(tǒng)存在的一些問題

　　目前，國產(chǎn)風電機組主控系統(tǒng)大都采用整機廠家自主開發(fā)的PLC主控。硬件普遍采用國外通用PLC工業(yè)控制器，如：倍福、西門子、巴赫曼、丹控和橫河等。在硬件廠家提供的基礎(chǔ)軟件上，或利用國外軟件公司的通用PLC操作系統(tǒng)，很便捷地進行PLC編程就能開發(fā)出風電機組主控系統(tǒng)，省去了主控硬件和基礎(chǔ)軟件開發(fā)。主控開發(fā)工作主要就集中在利用通用PLC編程上，仿照成熟專業(yè)的主控系統(tǒng)實現(xiàn)機組的基本控制功能；利用最新研究成果，實現(xiàn)機組的“人工智能”和 “超感知”能力，等等。這極大地方便了主控開發(fā)，縮短了不斷滿足業(yè)主、電網(wǎng)特殊需求及風電高端產(chǎn)品開發(fā)的時間。

　　然而，我國的風電行業(yè)發(fā)展較晚，國產(chǎn)主控系統(tǒng)開發(fā)更晚，缺乏風電場實踐和風電機組的長期運行經(jīng)驗，研發(fā)人員不能把更多的機組運行經(jīng)驗和維護維修經(jīng)驗匯集其中。盡管通用PLC工業(yè)控制器生產(chǎn)的主控系統(tǒng)，大都能滿足機組的控制要求，但是，主控硬件和基礎(chǔ)軟件都是通用產(chǎn)品，并非專為風電機組設(shè)計，不能與風電機組及現(xiàn)場運維的特殊要求很好地契合。與國際知名風電企業(yè)的專業(yè)風電機組主控系統(tǒng)相比，在重要信息采集與存儲；抗干擾能力；報故障準確；現(xiàn)場維修方便；通過主控進行遠程故障診斷與處理，以及通過良好的控制策略保護機組關(guān)鍵部件等諸多方面還存在著差距。還不能充分滿足風電場機組維修和定期維護的需要。

　　隨著PLC控制器硬件的技術(shù)進步，處理能力不斷增強，業(yè)內(nèi)普遍對主控控制策略及“智能化”方面關(guān)注度較高，把適應(yīng)電網(wǎng)的“低穿”、“高穿”功能和業(yè)主的某些特殊要求放在首位。這也促使了國產(chǎn)機組的主控軟硬件不斷升級改造，而在風電機組故障處理與機組維護要求方面，往往被忽視或考慮不足。

　　有的風電場自機組投運以來，已經(jīng)歷了兩次、甚至3次的主控系統(tǒng)更換。因業(yè)主和電網(wǎng)的特殊要求。國產(chǎn)主控的軟件更新更快，同一主控系統(tǒng)其軟件版本多種多樣，以至于一個風電項目就有一個主控軟件版本。這樣，無法保證不同風電機組主控參數(shù)設(shè)置的個性，很能讓機組設(shè)置到最佳狀態(tài)。機組運行數(shù)據(jù)失去了有效性和連續(xù)性，不利于對運行機組實施長期的系統(tǒng)分析和現(xiàn)場經(jīng)驗的總結(jié)，對主控系統(tǒng)的后期完善也極為不利。

　　從國產(chǎn)主控開發(fā)的現(xiàn)狀來看，我國風電企業(yè)對專用的風電機組主控硬件開發(fā)和專用主控基礎(chǔ)軟件的研究幾乎還是空白，缺乏對風電主控的深入研究。國產(chǎn)主控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家還需汲取國外專業(yè)主控廠家的先進經(jīng)驗，在機組的長期運行和現(xiàn)場維修維護中，不斷地總結(jié)經(jīng)驗，生產(chǎn)出適合現(xiàn)場運維的高質(zhì)量主控。

　　2利用在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)協(xié)助現(xiàn)場運維

　　如今國內(nèi)對采用狀態(tài)監(jiān)測進行故障診斷的研究較多。利用專門的在線檢測傳感器、主控系統(tǒng)，或SCADA后臺軟件所采集到的數(shù)據(jù)，監(jiān)測傳動系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)等的內(nèi)部故障，優(yōu)化維修策略、減少非計劃停機次數(shù)和降低機組的運行維護費用等。在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能對系統(tǒng)的各種機械參數(shù)和電氣參數(shù)等進行監(jiān)測，并將采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，從而正確定位各系統(tǒng)的故障[8]，及時判斷部件存在的問題和隱患。通過油液監(jiān)測、振動監(jiān)測、溫度監(jiān)測、應(yīng)變力監(jiān)測等。對主軸、齒輪箱、發(fā)電機變頻器、葉片和螺栓等部件進行監(jiān)測［9-11］。

　　風電機組故障原因復(fù)雜，故障原因和故障機理之間存在著極大的不確定性，可通過人工智能的方法來診斷機組的故障，因此，故障診斷方法可以分為兩大類：基于數(shù)學模型的方法；基于人工智能的方法 [12]。還可以利用狀態(tài)監(jiān)測進行故障診斷以及風電機組預(yù)防性機會維修策略[13]等，在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)與現(xiàn)場機組維修與定期維護配合，不斷通過現(xiàn)場實踐得到驗證和經(jīng)驗總結(jié)，給現(xiàn)場運維以輔助。

　　3結(jié)語

　　隨著風電技術(shù)的進步，機組結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，機型多種多樣，現(xiàn)場維修和定期檢修所遇到的問題千變?nèi)f化，隨機性很大，也極端復(fù)雜。不少問題需要深入現(xiàn)場實際；依據(jù)現(xiàn)場的具體情況，具體問題具體分析；根據(jù)現(xiàn)場需要和經(jīng)驗，及時收集相關(guān)信息。也只有這樣，才能使現(xiàn)場問題得到及時、準確、有效地解決，使降低運維成本、提高發(fā)電量的具體措施落到實處。主控系統(tǒng)對現(xiàn)場運維有著的重要作用，采取有效措施使國產(chǎn)主控系統(tǒng)更好地滿足現(xiàn)場維修和定期維護的需要。實現(xiàn)遠程故障診斷與處理，彌補現(xiàn)場技術(shù)力量薄弱的不足，達到降低運維成本，提高發(fā)電量的目的。

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