谈风电电气工程自动化中的问题及解决对策李日宽

谈风电电气工程自动化中的问题及解决对策李日宽

李日宽

（国家电投新疆能源化工哈密有限公司新疆哈密839000）

摘要：在全球资源枯竭的形势下，风能作为一种清洁的、可再生的自然资源，被广泛应用到生活和生产中。在这种背景下，风能作为一种清洁的、可再生能源得到了大力的应用和推广。在信息化技术的引导下，风电电气工程充分将科学技术与环保有效结合在一起，实现了风电电气工程的自动化，符合当前经济发展、节约环保的特点。本论文以风电电气工程自动化为研究出发点，对其中存在的问题进行了详细的论述，并在此基础上提出了相应的解决措施。

关键词：风电；电气工程；自动化；问题；对策

引言

电气工程及其自动化涉及了计算机技术、电机电器技术、机电一体化技术和网络控制技术等，其广泛应用于人们生活当中，其应用范围包含各个领域。与传统的煤、石油、天然气等资源不同，风能属于一种可再生资源，不会随着使用而减少，且我国风能资源相对比较丰富，根据全国的风能资源普查结果显示：中国陆地风能距离地面10m高度的经济可开发量高达2.53亿kW，近海地区的风资源比这一数据明显升高了3倍左右。在这种情况下，随着风能开发技术的不断发展，风力发电已经成为我国继水电之后的最重要的一项举措。

1风电电气工程自动化

风力发电是利用风能进行发电。风力电气工程自动化，顾名思义就是从电力生产到电力消费的每一个环节、每一个层次中都充分利用了自动化进行控制。在这一过程中，涉及到了大量的电子信息技术，如：电力电子技术、网络控制技术、计算机技术等。与其他的工程相比较，风电电气工程自动化具有较强的复杂性、综合性，是电气信息领域的一个新兴领域。

从某种程度上来讲，风电电气工程自动化的广泛应用，在很大程度上提升了整个电力系统的运行效率。对于风电电力系统来说，主要是通过各种电力设施，收集大自然界中的风能资源，并将其进行转化为电能，之后在进行输电、变电、配电，最终将电力资源输送到用电户终端，以满足社会生产和生活的需求。尤其是在新的形势下，随着生活、生产用电量的急剧增加。在这种情况下，只有通过电力工程自动化，不断提高电力系统的运行效率，才能有效保障生活、生产各个领域内的正常用电，推动我国经济的进一步发展。

2风电电气工程自动化中存在的问题

在风电发电的过程中，由于风能快速发展、大规模风电机组的投入运行导致负荷不稳定，以至于在具体的风力发电中，不少风电机组频频出现运行故障，直接对风力发电的稳定性、安全性产生了不利的影响。具体来说，我国风电电气工程自动化过程中，主要存在的问题主要有以下几方面：

其一，脱网。在大多数风电电气工程自动化中，频繁脱网现象较为严重，严重影响了风力发电的稳定性。而在研究中发现，导致风电电气工程自动化出现频繁脱网的主要原因有：电气工程自动化系统中本身存在一定的故障问题，以及恢复期间，整个系统处于暂太弱生存性；风电场的保护策略、保护方案无法满足大规模风电集中并网的要求，以至于两者之间出现一定的挑战，从而导致脱网现象频频发生。

其二，风电机组故障。在风电电气工程自动化系统中，风电机组主要是利用风轮对风能进行接收，并将其转化为机械能，之后再利用风轮将机械能传送出去。可以说，在这个风电电气工程自动化系统中，风电机组尤为关键，同时也是最为薄弱的一个环节。在风力发电期间，风电机组常常会发生故障。集中表现在以下两个方面：

（1）风轮故障

在风电机组中，风轮负责捕获风中的能量，主要由叶片和轮毂组成。其中，叶片主要是在外界空气气流的作用下，驱动风轮转动，只有通过轮毂将扭矩传送到风电机组的传动系统中。在这一过程中，叶片在气动力、重力和离心力的作用下，常常出现叶片挥舞、叶片摆振和叶片扭转等叶片振动故障。

（2）变桨系统故障

变桨系统是风电机组的重要组成部分，根据变桨系统驱动力的不同，又可进一步具体划分为液压变桨和电气变桨。在这两种变桨模式中，液压变桨主要有液压设备提供驱动，而电气变桨则是现阶段风电电气工程自动化中最常用的变桨系统，主要由变桨电机、变桨电机驱动器、齿轮箱、变桨轴承和变桨系统控制器所构成。在这一系统中，一旦电机轴承出现故障、变桨系统振动过大、电机润滑油脂过多或者过少的现象，就会导致整个变桨系统出现伺服电机过热的现象；而当变桨驱动耦合不好、旋转部分有所松动的情况下，就会出现伺服电机振动过大的现象；而当变桨系统中轴承安装出现偏差，或者轴承润滑不良的时候，就会导致变桨系统中减速器轴承失效，从而对整个风电电气工程自动化产生重要的影响。

3风电电气工程自动化中问题的解决措施

3.1脱网的有效解决措施

根据引发风电电气工程自动化出现脱网的原因，应做到以下几点：

第一，确保风电机组具有优秀的低电压穿越能力。根据国家能源局的相关规定，风电场必须要对低电压的穿越能力进行现场检测，并将检测合格报告相调度机构提交；而对于已经并网，但仍未进行低电压的穿越能力检测的风电场，应尽快完成。

第二，不断提高风电场动态无功补偿装置的性能，以有效确保风电场的容量、配置与相应速率相互满足。为了有效预防脱网现象，风电场应对其无功补偿装置的相关配置、性能等进行详细的检查，对于无功调节能力不满足要求的应及时进行整改。并根据无功分层区的平衡原则，对装置的最大容性、感性无功容量进行专门的分析，保证动态调节的相应时间控制在30s以下。

第三，全面提升风电机组对电网的适应性。对风电机组中的主控定值、电压保护等各项数据进行详细的研究，对于风电场中的升压变压器、箱式变压器的分接头位置进一步进行优化和调整，使得二者能够最大限度的配合；

第四，完善风电场汇集系统中小电流接地系统。对目前风电场汇集系统中小电流接地系统加强研究，对其35KV和10KV的小电流接地系统进一步进行改造和完善，以实现风险常的汇集线发生单相故障的时候，能够快速切除，从而有效避免故障的进一步扩大。

3.2加强风电机组的检修和日常维护

针对风电机组运行过程中出现的故障问题，除了进行故障检修之外，最重要的是加强风电机组的定期检修和日常维护工作，以最大限度降低风电机组的故障发生率。

第一，定期检修。对风电机组进行日常维护检修、定期维护检修等方式，可以实际发现风力发电机组的故障，并及时进行排除，从而有效提高整个风电机组的运行效率。这就要在日常、定期检修过程中，对风电机组的各个电气设备，尤其是针对容易出现故障的部位进行检修，保证其处于良好的运行状态。

第二，日常维护。在风电机组的日常维护中，经常会出现一些故障需要马上进行现场排除。排除之后进行必要的维护，如：安全平台和梯子的螺栓是否存在松动的情况，控制监控柜的内部是否存在烧焦的现象，发电机的电缆是否出现偏移，夹板是否出现松动，轴承是否存在异常响动等。并在此基础上，结合日常检修的结果，采用有针对性的维护方法，加强日常维护。

结语

综上所述，受到多种因素的影响，风电电气工程自动化过程中暴露的问题日益增多，严重影响了风电发电的安全性和经济性。在这种情况下，必须要针对所暴露出的问题，采取有效的解决措施，有效降低风电电气工程自动化过程中故障的发生了，进而有效提升整个电力系统的运行效率，以最大限度保证社会生产、人们生活的正常用电。

参考文献

[1]王云鹏.风电项目电气安装工程问题浅析[J].工程技术：文摘版，2017(11)：00234-00236.

[2]李霞.——以电气工程及其自动化专业为例[J].工程技术：文摘版，2015(8)：00150-00151.