风电电气工程自动化问题及应对措施

风电电气工程自动化问题及应对措施

姜涛

黑龙江辰能方正风力发电有限公司 邮编 150822

摘 要：时代在发展，科技在进步，随着经济建设的快速发展，对资源的需求量也在与日俱增，为了减少资源用量的压力，风能作为自然界可再生资源正在被大力推广和使用。在信息时代发展的环境背景下，风电电气工程要将科学技术与环境保护进行有机结合，以此实现风电工程的自动化建设，跟进可持续发展与绿色节约的发展步伐。因此，本文就风电电气工程自动化发展过程中遇到的问题进行简要分析，并制定行之有效的改进措施，以此推动风电工程的稳步发展。

关键词：风电电气工程，自动化，问题，解决对策

一、风电电气工程自动化的概述

1.风电电气工程自动化

风力发电主要是将自然风的动能转换为电能的一种发电形式，利用变电站和配电等方式将电力资源传送到各家各户中，以此满足人们日常生产生活需求。风电电气工程自动化是在电力生产、电力消耗的各个环节上进行充分利用并加以控制实施。自动化控制的过程中包含了电子信息技术、网络控制技术、计算机操作程序以及电力电子技术等。风电电气工程自动化有别于其他建设工程，涵盖了通讯、科技、网络信息等多个领域建设，是未来电气信息工程发展的必然趋势。随着风电电气工程自动化的广泛应用，大幅度的提高了电力系统的供电能力和周转效率。

2.风机控制系统

风机控制系统是确保风电自动化系统正常运行的核心部件，其平稳性好坏与风电自动化程序运行效率高低有着密不可分的联系，也是风能得以高效利用的先决条件。风机控制系统由主控、监控、变频以及变桨控制四个子系统组合而成。通过风机控制系统能够限制风机工作情况，并根据风机实际运行情况对其做出自动调节，从而最大程度的获取风能。此外，在该种环境条件工作还能让电网具有更好的兼容性。

二、风电电气工程自动化中存在的问题

1.脱网问题

在风电电气工程自动化具体实施过程中，经常会出现脱网问题，对风电发电的稳定性带来严重的影响，经过分析，造成脱网问题的主要原因如下：第一，自动化系统自身固有的一些质量问题，在对其进行维修时，使整个自动化系统处于很大的风险之中；第二， 风电场的保护工作执行不到位，对一些风力发电设施的保护没能达到风电场发电规模所需要的保护标准，使自动化系统受到很多潜在危险因素的影响，这些危险因素长期得不到有效改进，久而久之就会出现脱网的现象。

2.风电场集电线路常见故障

集电线路是一种微型电子器件或部件，采用特定的工艺流程，以半导体晶体为媒介封装在管壳内，最终形成具有电路使用功能的微型结构体，是风电发电系统中的重要组成部分，决定风机的发电量和利用效率。由于风力发电处于室外环境，受到大风、雨雪、雷电等自然环境的影响，会对集电线路使用性能和安全性带来极大的安全隐患。经分析，造成集电线路故障的原因主要为风电场设计不合理、施工和投入使用后维护不到位以及设备型号与实际需求不匹配等。风电场在施工建设初期，设计人员如果没有对建设场地的环境条件、地质结构等做到充分的了解，对设备型号的选购未能结合实际需求购置，存在系数偏差等问题，就会导致风电工程在投运后出现风机变压器运行故障、路杆抗风能力差、跌落开关烧损、设备无故跳闸、倒塔以及断线等故障，对风电安全性能带来严重威胁。

3.风电电气设备中齿轮箱常见故障

齿轮箱具有提高风机机组转速的作用，齿轮箱能够将风力运动所产生的动力传送给发动机，以此获得相应的转速。但是，齿轮箱会受到传动轴的耦合、风轮机和发动机自身结构特点、外加润滑剂等因素的影响，在其使用过程中会承受来自静态和动态的负荷压力，从而出现各类故障，影响风力发电效率。

4.变桨系统故障

作为风电机组重要组成部分，变桨系统按照使用性能可分为电气变桨和液压变桨。现阶段在发电工程中我国最常用的就是变桨系统，但是在变桨系统运行期间一旦出现电机机组润滑油添加过多或者不足、电机轴承运转不正常等问题时，就会降低变桨系统散热功能，导致电机过热的现象发生；变桨驱动连接不畅通、旋转装置密实度不够，电机运转时就会出现振动；变桨系统轴承配置出现错误或者润滑油不足等时，会大幅度的降低轴承的运转速度，以上变桨系统故障问题的出现都会影响风力发电的整体效能。

三、风电电气工程自动化中问题的解决措施

1.脱网的有效解决

第一，确保风机机组具有低电压穿越能力。要对风电场进行低电压穿越能力的测试，并将检测报告上报至相关职能部门备案。尽管有一些风电场已经建立了网络系统，但是尚未进行相关测试，必须在完成对其低电压的测试工作后，风电场才能正常投入使用；第二，提高风电场动态无功补偿设备能力，以此保证风电场中所使用的设备设施、电场容量以及传输速度三者之间的高效协调。风电场要对动态无功补偿设备的使用性能以及运行情况做到全面的了解和掌握，针对过程中出现的不符合情况及时进行纠正，并按照分层区的各自特点对机组元件的感应无功功率和最大电容等进行分析并作出准确判断，确保动态调节时间控制在30s内；第三，提升机组和电网间的有效适应性。在经过对机组主控设施和电压保护参数的分析研究后，对风电场内的变压器进行适当的调整，以此满足机组的运行需要。第四，对风电场的收敛装置进行改进，使用小电流的接地系统，能够快速实现故障排查和清理。

2.风电场集电线路故障的应对措施

首先，在风电场设计初期，设计人员要进行实地勘察，了解建设地点的环境条件和地质特点，从而选购适合的电气设备，确保集电线路符合施工作业需求；其次，在施工过程中，施工人员要严格按照建设图纸要求进行，切勿擅自更改施工方案；最后，在集电线路投入使用后， 技术人员要定期组织人员对集电线路进行安全排查，制定维护保养方案及具体维护内容，发现问题及时治理，特别是在恶劣的天气环境下，要加大排查频次和力度，确保集电线路的正常运行。

3.风力发电机的自动化控制优化

风力发电机自动化控制系统是将机械力向电能控制系统转化的驱动力量。尽管早期风力发电系统也进行自动化发电，但是电力系统输出的信号不够稳定，经常出现风速失速的现象，不能保证电荷的平稳传输，无法满足人们的生产生活需求，已经被时代所淘汰。现阶段我国拥有最为先进的自动化控制系统，而恒频变速发电机自动控制系统在变换器和变速变桨距离调节系统的应用，实现了风力发电工程的系统优化。

4.电气自动化控制设备优化策略

首先，提高自动化控制设备的设计水平，对电气元件、产品结构、运行性能等进行深入研究，通过对大量数据的分析，获取有价值的信息，对自动化控制设备进行改良，完善和优化设备结构，提升运行效率；其次，精简设备组装、淘汰老旧元部件、加大设备维护保养频次， 强化隐患排查力度，降低设备损耗率，防止设备带病运转及超负荷运行等；最后，提升人员综合素养，定期组织人员进行相关专业技能的培训，掌握最新的自动化控制技术，丰富操作人员的知识。

5.重视机组维护工作

重视机组日常维护保养工作，从源头上减小机组运行故障的发生率。定期对风机机组检修，如检查控制柜内运行情况、发电机电缆位置是否正确、螺丝及夹板是否有松动等，发现问题及时解决，将质量问题扼杀在萌芽状态中。

四、结束语

总而言之，在我国资源缺乏的当下，风电电气作为目前一种天然形成的可再生资源被广泛应用并成为未来发展的必然趋势。在其实际运行期间依然存在着诸多问题，需要风电企业及相关职能部门相互配合制定行之有效的改进措施，提高风力发电的运行效率。

参考文献

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[2]高毒.谈风电电气工程自动化中的问题及解决对策[J].中国标准化, 2018(14):124-125.

[3]凌莉.电气工程及其自动化中存在的问题及解决对策[J]山东业技术,2016(4)183. 作者简介：姜涛，男，汉，1989.10.10，大专，供用电技术，东北电力大学，助理工程师。