風電電氣工程自動化問題及解決對策論文

　　摘要：伴隨經(jīng)濟的不斷發(fā)展，資源枯竭已經(jīng)成為全球性的問題。在這種背景下，風能作為一種清潔的、可再生能源得到了大力的應用和推廣。在信息化技術的引導下，風電電氣工程充分將科學技術與環(huán)保有效結合在一起，實現(xiàn)了風電電氣工程的自動化，符合當前經(jīng)濟發(fā)展、節(jié)約環(huán)保的特點。本論文以風電電氣工程自動化為研究出發(fā)點，對其中存在的問題進行了詳細的論述，并在此基礎上提出了相應的解決措施。

　　關鍵詞：風電；電氣工程；自動化；問題；對策

　　在全球資源枯竭的形勢下，風能作為一種清潔的、可再生的自然資源，被廣泛應用到生活和生產(chǎn)中。與傳統(tǒng)的煤、石油、天然氣等資源不同，風能屬于一種可再生資源，不會隨著使用而減少，且我國風能資源相對比較豐富，根據(jù)全國的風能資源普查結果顯示：中國陸地風能距離地面10m高度的經(jīng)濟可開發(fā)量高達2.53億kW，近海地區(qū)的風資源比這一數(shù)據(jù)明顯升高了3倍左右。在這種情況下，隨著風能開發(fā)技術的不斷發(fā)展，風力發(fā)電已經(jīng)成為我國繼水電之后的最重要的一項舉措。

　　1風電電氣工程自動化

　　1.1風電電氣工程自動化

　　風力發(fā)電是利用風能進行發(fā)電。風力電氣工程自動化，顧名思義就是從電力生產(chǎn)到電力消費的每一個環(huán)節(jié)、每一個層次中都充分利用了自動化進行控制。在這一過程中，涉及到了大量的電子信息技術，如：電力電子技術、網(wǎng)絡控制技術、計算機技術等。與其他的工程相比較，風電電氣工程自動化具有較強的復雜性、綜合性，是電氣信息領域的一個新興領域。從某種程度上來講，風電電氣工程自動化的廣泛應用，在很大程度上提升了整個電力系統(tǒng)的運行效率。對于風電電力系統(tǒng)來說，主要是通過各種電力設施，收集大自然界中的風能資源，并將其進行轉化為電能，之后在進行輸電、變電、配電，最終將電力資源輸送到用電戶終端，以滿足社會生產(chǎn)和生活的需求。尤其是在新的形勢下，隨著生活、生產(chǎn)用電量的急劇增加。在這種情況下，只有通過電力工程自動化，不斷提高電力系統(tǒng)的運行效率，才能有效保障生活、生產(chǎn)各個領域內的正常用電，推動我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展。

　　1.2風機控制系統(tǒng)

　　在整個風電電氣工程自動化系統(tǒng)中，風機控制系統(tǒng)最為關鍵，是實現(xiàn)風電工程自動化的關鍵性設備，也是整個風機的重要組成部分。通過風機的控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對風機工作進行良好的限度，并根據(jù)實際情況對其進行自動調節(jié)，以最大限度的捕獲風能，并在此基礎上保證電網(wǎng)兼容性良好的。一個風機控制系統(tǒng)，主要包括四部分，即：監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)。風機控制系統(tǒng)運轉順利與否，直接關系著風電電氣工程自動化的進程，影響了風能是否得到了最大化的利用。

　　2風電電氣工程自動化中存在的問題

　　就目前而言，風力發(fā)展已經(jīng)在我國得到了廣泛的應用。但是，在風電發(fā)電的過程中，由于風能快速發(fā)展、大規(guī)模風電機組的投入運行導致負荷不穩(wěn)定，以至于在具體的風力發(fā)電中，不少風電機組頻頻出現(xiàn)運行故障，直接對風力發(fā)電的穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生了不利的影響。具體來說，我國風電電氣工程自動化過程中，主要存在的問題主要有以下幾方面：其一，脫網(wǎng)。在大多數(shù)風電電氣工程自動化中，頻繁脫網(wǎng)現(xiàn)象較為嚴重，嚴重影響了風力發(fā)電的穩(wěn)定性。而在研究中發(fā)現(xiàn)，導致風電電氣工程自動化出現(xiàn)頻繁脫網(wǎng)的主要原因有：電氣工程自動化系統(tǒng)中本身存在一定的故障問題，以及恢復期間，整個系統(tǒng)處于暫太弱生存性；風電場的保護策略、保護方案無法滿足大規(guī)模風電集中并網(wǎng)的要求，以至于兩者之間出現(xiàn)一定的挑戰(zhàn)，從而導致脫網(wǎng)現(xiàn)象頻頻發(fā)生。其二，風電機組故障。在風電電氣工程自動化系統(tǒng)中，風電機組主要是利用風輪對風能進行接收，并將其轉化為機械能，之后再利用風輪將機械能傳送出去�？梢哉f，在這個風電電氣工程自動化系統(tǒng)中，風電機組尤為關鍵，同時也是最為薄弱的一個環(huán)節(jié)。在風力發(fā)電期間，風電機組常常會發(fā)生故障。集中表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）風輪故障在風電機組中，風輪負責捕獲風中的能量，主要由葉片和輪轂組成。其中，葉片主要是在外界空氣氣流的作用下，驅動風輪轉動，只有通過輪轂將扭矩傳送到風電機組的傳動系統(tǒng)中。在這一過程中，葉片在氣動力、重力和離心力的作用下，常常出現(xiàn)葉片揮舞、葉片擺振和葉片扭轉等葉片振動故障。（2）變槳系統(tǒng)故障變槳系統(tǒng)是風電機組的重要組成部分，根據(jù)變槳系統(tǒng)驅動力的不同，又可進一步具體劃分為液壓變槳和電氣變槳。在這兩種變槳模式中，液壓變槳主要有液壓設備提供驅動，而電氣變槳則是現(xiàn)階段風電電氣工程自動化中最常用的變槳系統(tǒng)，主要由變槳電機、變槳電機驅動器、齒輪箱、變槳軸承和變槳系統(tǒng)控制器所構成。在這一系統(tǒng)中，一旦電機軸承出現(xiàn)故障、變槳系統(tǒng)振動過大、電機潤滑油脂過多或者過少的現(xiàn)象，就會導致整個變槳系統(tǒng)出現(xiàn)伺服電機過熱的現(xiàn)象；而當變槳驅動耦合不好、旋轉部分有所松動的情況下，就會出現(xiàn)伺服電機振動過大的現(xiàn)象；而當變槳系統(tǒng)中軸承安裝出現(xiàn)偏差，或者軸承潤滑不良的時候，就會導致變槳系統(tǒng)中減速器軸承失效，從而對整個風電電氣工程自動化產(chǎn)生重要的影響。

　　3風電電氣工程自動化中問題的解決措施

　　針對風電電氣工程自動化過程中存在的主要問題，筆者認為可從以下幾方面進行有效的解決和完善：

　　3.1脫網(wǎng)的有效解決措施

　　根據(jù)引發(fā)風電電氣工程自動化出現(xiàn)脫網(wǎng)的原因，應做到以下幾點：第一，確保風電機組具有優(yōu)秀的低電壓穿越能力。根據(jù)國家能源局的相關規(guī)定，風電場必須要對低電壓的穿越能力進行現(xiàn)場檢測，并將檢測合格報告相調度機構提交；而對于已經(jīng)并網(wǎng)，但仍未進行低電壓的穿越能力檢測的風電場，應盡快完成。第二，不斷提高風電場動態(tài)無功補償裝置的性能，以有效確保風電場的容量、配置與相應速率相互滿足。為了有效預防脫網(wǎng)現(xiàn)象，風電場應對其無功補償裝置的相關配置、性能等進行詳細的檢查，對于無功調節(jié)能力不滿足要求的應及時進行整改。并根據(jù)無功分層區(qū)的平衡原則，對裝置的最大容性、感性無功容量進行專門的分析，保證動態(tài)調節(jié)的相應時間控制在30s以下。第三，全面提升風電機組對電網(wǎng)的適應性。對風電機組中的主控定值、電壓保護等各項數(shù)據(jù)進行詳細的研究，對于風電場中的升壓變壓器、箱式變壓器的分接頭位置進一步進行優(yōu)化和調整，使得二者能夠最大限度的配合；第四，完善風電場匯集系統(tǒng)中小電流接地系統(tǒng)。對目前風電場匯集系統(tǒng)中小電流接地系統(tǒng)加強研究，對其35KV和10KV的小電流接地系統(tǒng)進一步進行改造和完善，以實現(xiàn)風險常的匯集線發(fā)生單相故障的時候，能夠快速切除，從而有效避免故障的進一步擴大。

　　3.2加強風電機組的檢修和日常維護

　　針對風電機組運行過程中出現(xiàn)的故障問題，除了進行故障檢修之外，最重要的是加強風電機組的定期檢修和日常維護工作，以最大限度降低風電機組的故障發(fā)生率。第一，定期檢修。對風電機組進行日常維護檢修、定期維護檢修等方式，可以實際發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電機組的故障，并及時進行排除，從而有效提高整個風電機組的運行效率。這就要在日常、定期檢修過程中，對風電機組的各個電氣設備，尤其是針對容易出現(xiàn)故障的部位進行檢修，保證其處于良好的運行狀態(tài)。第二，日常維護。在風電機組的日常維護中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障需要馬上進行現(xiàn)場排除。排除之后進行必要的維護，如：安全平臺和梯子的螺栓是否存在松動的情況，控制監(jiān)控柜的內部是否存在燒焦的現(xiàn)象，發(fā)電機的電纜是否出現(xiàn)偏移，夾板是否出現(xiàn)松動，軸承是否存在異常響動等。并在此基礎上，結合日常檢修的結果，采用有針對性的維護方法，加強日常維護。

　　結束語

　　綜上所述，隨著風力資源的進一步開發(fā)，以及風電機組的大規(guī)模運行。受到多種因素的影響，風電電氣工程自動化過程中暴露的問題日益增多，嚴重影響了風電發(fā)電的安全性和經(jīng)濟性。在這種情況下，必須要針對所暴露出的問題，采取有效的解決措施，有效降低風電電氣工程自動化過程中故障的發(fā)生了，進而有效提升整個電力系統(tǒng)的運行效率，以最大限度保證社會生產(chǎn)、人們生活的正常用電。

　　參考文獻

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