岳軍

摘要：在當前風力發(fā)電中，風電機組是不可缺少的重要組成部分，其運行的平穩(wěn)性能夠直接影響到電力生產效率和生產質量，因此，要想確保風力發(fā)電的更向前發(fā)展，首要任務就是要提高風電機組的運行性能。但是在其實際運行過程中，卻經常會出現氣滑環(huán)接觸不良的問題，進而導致變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)之間出現信號中斷現象，從而不僅影響了機組的正常運轉，而且給相關供電企業(yè)也會造成一定的經濟損失，因此，要想改善現狀，就要尋找一條便捷有效的途徑來對風電機組運行中這種常見故障問題進行全面解決。本文也會針對電氣滑環(huán)的缺陷原因提出相應的解決方案，以便有關人士參考。

關鍵詞：風電機組;電氣滑環(huán)接觸不良問題;解決方案;研究分析

對于風電機組來說，變槳系統(tǒng)是其最重要的元器件之一，主要安裝在機組輪毅中，可以在機組運行時隨著電功率及風速的變化對槳葉槳距角進行有效調整，并在與主控系統(tǒng)進行良好通信的基礎上，促使槳葉轉換到相應位置上，進而高效穩(wěn)定地完成發(fā)電任務。由此可見，變槳系統(tǒng)與主控系統(tǒng)有著十分緊密的聯系，而且兩者的通信質量在很大程度上決定了風電機組能否正常運行。但是現實情況卻并非如此，由于大部分風電機組的主控與變槳系統(tǒng)之間采用現場總線通信方式相互聯系，中間旋轉接觸部分采用電氣滑環(huán)相連接，所以一旦電氣滑環(huán)出現接觸不良的情況，勢必會影響主控與變槳系統(tǒng)之間的通信效果，進而降低風電機組的運行效率，因此，為了避免這種情況的發(fā)生，就要對滑輪接觸不良問題進行深入分析，并在此基礎上采取針對性措施進行有效處理和解決。

1.電氣滑環(huán)的缺陷原因分析

電氣滑環(huán)內部的組成部分主要包括多個環(huán)道和電刷，其中，環(huán)道會隨著風電機組輪毅的旋轉而旋轉，而電刷則依附在環(huán)道上并與其進行電氣連接，進而形成電氣通道。另外，電氣滑環(huán)的環(huán)側與變槳系統(tǒng)相連，而電刷一側與主控系統(tǒng)相連，當風電機組在長期運行過程中出現明顯的振動反應時，很容易會導致滑環(huán)內部所連接的電纜插針出現松動現象，進而導致滑環(huán)出現接觸不良的情況。同時，當環(huán)道與電刷長時間摩擦后，也會使環(huán)道上產生一定的磨屑物，這樣就會對那些電壓較低以及較弱的通信數據信號造成相應的影響，使其在傳送過程中出現時斷時續(xù)的情況，通信故障由此產生。在對這種故障問題進行解決時，大部分電氣工程師都會通過增加滑環(huán)通道數量的方法來進行處理，這種處理方式雖然具有一定的應用成效，但只能暫時得到緩解，并不能從根本上進行消除，長此以往，還會再次因滑環(huán)接觸不良而導致變槳和主控系統(tǒng)之間出現通信故障，因此，要想徹底改善現狀，就要對數據無線通信技術加大研究力度，進而從物理層面出發(fā)實現主控與變槳系統(tǒng)之間的無線通信連接，這樣才能有效替代電氣滑環(huán)功能，避免其因接觸不良而影響到主控和變槳系統(tǒng)的通信效果，從而使得風電機組無法正常運轉[1]。

2.相關解決方案分析

為有效解決主控和變槳系統(tǒng)的通信質量，其關鍵任務是利用無線通信的連接技術來取代電氣滑環(huán)的功能，即在原有現場總線連接的基礎上，在滑環(huán)某處多設置一個加入無線通信裝置的斷點，這樣才能保證主控及變槳系統(tǒng)之間的數據信號達到點對點的無線傳輸目的，進而更好的保障通信效果。

2.1無線通信設計思路分析

在斷點處加入的無線通信設備裝置是由無線通信技術和單片機制造形成的線路所組成，其中一組與主控系統(tǒng)連接，另外一組與變槳系統(tǒng)相連接。在數據發(fā)送過程中，單片機可以對與系統(tǒng)連接的數據信息進行全面采集，并利用無線通信技術對這些數據信息進行有效識別和分析，進而在此基礎上對無線通信模塊進行準確定義，從而構成發(fā)射模式，將通信數據調制成相應的無線發(fā)射信號，最終通過天線進行無線傳送。在這一過程中，單片機的實質功能是要將無線通信模塊定義為接收模式，這樣當模塊接收到相應的無線信號后，就可對信號進行解調，并將其恢復至現場總線協(xié)議下的通信數據信號，進而直接傳送至主控或變槳系統(tǒng)中。此外，由于單片機能夠對端口進行有效擴展，并且會隨著集成電路的大規(guī)模發(fā)展，豐富芯片功能，所以目前單片機已成為構建各類現場總線數據通信協(xié)議標準的可擴展接口，但對于風電機組而言，其主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間的現場總線數據通信協(xié)議卻不需要作任何修改，只需將數據包傳送給單片機，這樣單片機就能可以此為依據對接收的數據進行相應的轉換，并將其傳送給相對應的主控或變槳系統(tǒng)。

2.2無線通信設計要點分析

風電機組在設計過程中，必須對無線通信模塊的單片機引腳與單片機的控制引腳進行合理連接，同時，單機片可實施編程，在編程無線通信模塊時要依據模塊工作時序波形圖來編寫程序，并在數據發(fā)送前，將其中一組無線通信模塊調制成發(fā)射模式，另一組調制成接收模式，并且還要針對從接收模式狀態(tài)切換成發(fā)射模式狀態(tài)，預留出相應的延遲時間，這樣待所有數據發(fā)送完畢后，無線通信模塊會先置于接收模式，直到接收到另一側的數據命令后才能切換成發(fā)射模式，進而對準備發(fā)射或繼續(xù)接收的數據進行再一次發(fā)射，并且還要對這些數據包格式進行預先設定。另外，風電機組的主控系統(tǒng)在與變槳系統(tǒng)進行通信時，前者一般是在機組啟機、停機或自然風速發(fā)生較大變化時，向變槳系統(tǒng)發(fā)送相應的指令，而變槳系統(tǒng)則是隨時、連續(xù)地將各類信號發(fā)送給主控系統(tǒng)，如槳距角度信號、變槳電機溫度信號、備用電池電壓信號燈，基于此，后者功能可以定義為數據發(fā)送裝置，而前者功能則可定義為數據接收裝置[2]。

2.3無線通信抗干擾設計分析

由于風電機組機艙內部空間面積較大，且涉及的各類形狀的金屬設備較多，那么數據的傳輸可利用開放式短距離無線通信裝置，促使無線信號通過金屬物表面產生漫反射傳播，進而更好地提高信號強度，避免數據包本身以及同步信號出現丟失的情況，實現機組的正常運行。另外，機組機艙內部還包含多種發(fā)電機和電動機，這些設備在啟停過程中很容易給無線通信裝置帶來較大的干擾，進而使其數據傳輸效果受到一定的影響，基于此，要想避免這種情況的發(fā)生，就要確保無線傳輸信號要具備較強的抗干擾和糾錯碼能力，其中，后者功能的實現可以在單片機進行程序編寫時來進行，尤其是要對數據校驗程序的編寫提出要為嚴格的要求，而后者功能的實現則要從多個方面進行考慮，不僅要對無線信號的發(fā)射功率、頻帶范圍等進行合理設計，而且還要對機艙內的各類金屬設備進行可靠接地，以便可以確保機艙各部位都能處在等電位上，這樣才能有效接收無線信號，避免對金屬設備表面造成漫反射影響。此外，為了對外界干擾因素進行有效屏蔽，減少無線信號自身的漫反射干擾，還要將兩個天線置于同一個帶接地的圓形金屬容器內。

結束語：

綜上所述，風電機組在運行過程中，一旦其電氣滑環(huán)出現接觸不良的情況，就會影響主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)之間的通信效果，進而給整個機組的穩(wěn)定運行造成很大阻礙。因此，要想避免這種情況的發(fā)生，就要對主控和變槳系統(tǒng)間的現場總線通信在旋轉部位上設置的電氣滑環(huán)連接方式替換成無線通信連接方式，這樣既可以避免因電氣滑環(huán)因接觸不良而導致主控和變槳系統(tǒng)之間產生通信中斷問題，同時也能有效降低機組運行能耗，提高主控和變槳系統(tǒng)的抗干擾能力和易于擴展、易于集成等應用功能，進而更好的保障機組的運行效率和運行質量。

參考文獻

[1]楊曉林.風力發(fā)電機組滑環(huán)問題研究[J].電力與能源進展，2020，（02）：77-78.

[2]柯劍，孟祥瑞，李皎.滑環(huán)故障分析及優(yōu)化方案淺析[J]第三屆中國風電后市場專題研討會，2019，（08）：32-33.