風(fēng)電電氣工程自動化問題及解決對策論文

　　摘要：伴隨經(jīng)濟(jì)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(fēng)能作為一種清潔的、可再生能源得到了大力的應(yīng)用和推廣。在信息化技術(shù)的引導(dǎo)下，風(fēng)電電氣工程充分將科學(xué)技術(shù)與環(huán)保有效結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電電氣工程的自動化，符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展、節(jié)約環(huán)保的特點(diǎn)。本論文以風(fēng)電電氣工程自動化為研究出發(fā)點(diǎn)，對其中存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的解決措施。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)電；電氣工程；自動化；問題；對策

　　在全球資源枯竭的形勢下，風(fēng)能作為一種清潔的、可再生的自然資源，被廣泛應(yīng)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(fēng)能屬于一種可再生資源，不會隨著使用而減少，且我國風(fēng)能資源相對比較豐富，根據(jù)全國的風(fēng)能資源普查結(jié)果顯示：中國陸地風(fēng)能距離地面10m高度的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量高達(dá)2.53億kW，近海地區(qū)的風(fēng)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(fēng)能開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)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(fēng)電電氣工程自動化

　　1.1風(fēng)電電氣工程自動化

　　風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)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(fèi)的每一個環(huán)節(jié)、每一個層次中都充分利用了自動化進(jìn)行控制。在這一過程中，涉及到了大量的電子信息技術(shù)，如：電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等。與其他的工程相比較，風(fēng)電電氣工程自動化具有較強(qiáng)的復(fù)雜性、綜合性，是電氣信息領(lǐng)域的一個新興領(lǐng)域。從某種程度上來講，風(fēng)電電氣工程自動化的廣泛應(yīng)用，在很大程度上提升了整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。對于風(fēng)電電力系統(tǒng)來說，主要是通過各種電力設(shè)施，收集大自然界中的風(fēng)能資源，并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化為電能，之后在進(jìn)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(yùn)行效率，才能有效保障生活、生產(chǎn)各個領(lǐng)域內(nèi)的正常用電，推動我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

　　1.2風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

　　在整個風(fēng)電電氣工程自動化系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)最為關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電工程自動化的關(guān)鍵性設(shè)備，也是整個風(fēng)機(jī)的重要組成部分。通過風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)工作進(jìn)行良好的限度，并根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以最大限度的捕獲風(fēng)能，并在此基礎(chǔ)上保證電網(wǎng)兼容性良好的。一個風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順利與否，直接關(guān)系著風(fēng)電電氣工程自動化的進(jìn)程，影響了風(fēng)能是否得到了最大化的利用。

　　2風(fēng)電電氣工程自動化中存在的問題

　　就目前而言，風(fēng)力發(fā)展已經(jīng)在我國得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在風(fēng)電發(fā)電的過程中，由于風(fēng)能快速發(fā)展、大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組的投入運(yùn)行導(dǎo)致負(fù)荷不穩(wěn)定，以至于在具體的風(fēng)力發(fā)電中，不少風(fēng)電機(jī)組頻頻出現(xiàn)運(yùn)行故障，直接對風(fēng)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(fēng)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(fēng)電電氣工程自動化中，頻繁脫網(wǎng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性。而在研究中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致風(fēng)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(fù)期間，整個系統(tǒng)處于暫太弱生存性；風(fēng)電場的保護(hù)策略、保護(hù)方案無法滿足大規(guī)模風(fēng)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(dǎo)致脫網(wǎng)現(xiàn)象頻頻發(fā)生。其二，風(fēng)電機(jī)組故障。在風(fēng)電電氣工程自動化系統(tǒng)中，風(fēng)電機(jī)組主要是利用風(fēng)輪對風(fēng)能進(jìn)行接收，并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，之后再利用風(fēng)輪將機(jī)械能傳送出去。可以說，在這個風(fēng)電電氣工程自動化系統(tǒng)中，風(fēng)電機(jī)組尤為關(guān)鍵，同時也是最為薄弱的一個環(huán)節(jié)。在風(fēng)力發(fā)電期間，風(fēng)電機(jī)組常常會發(fā)生故障。集中表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）風(fēng)輪故障在風(fēng)電機(jī)組中，風(fēng)輪負(fù)責(zé)捕獲風(fēng)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(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，只有通過輪轂將扭矩傳送到風(fēng)電機(jī)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(zhuǎn)等葉片振動故障。（2）變槳系統(tǒng)故障變槳系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，根據(jù)變槳系統(tǒng)驅(qū)動力的不同，又可進(jìn)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(shè)備提供驅(qū)動，而電氣變槳則是現(xiàn)階段風(fēng)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(jī)、變槳電機(jī)驅(qū)動器、齒輪箱、變槳軸承和變槳系統(tǒng)控制器所構(gòu)成。在這一系統(tǒng)中，一旦電機(jī)軸承出現(xiàn)故障、變槳系統(tǒng)振動過大、電機(jī)潤滑油脂過多或者過少的現(xiàn)象，就會導(dǎo)致整個變槳系統(tǒng)出現(xiàn)伺服電機(jī)過熱的現(xiàn)象；而當(dāng)變槳驅(qū)動耦合不好、旋轉(zhuǎn)部分有所松動的情況下，就會出現(xiàn)伺服電機(jī)振動過大的現(xiàn)象；而當(dāng)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(dǎo)致變槳系統(tǒng)中減速器軸承失效，從而對整個風(fēng)電電氣工程自動化產(chǎn)生重要的影響。

　　3風(fēng)電電氣工程自動化中問題的解決措施

　　針對風(fēng)電電氣工程自動化過程中存在的主要問題，筆者認(rèn)為可從以下幾方面進(jìn)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(fēng)電電氣工程自動化出現(xiàn)脫網(wǎng)的原因，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：第一，確保風(fēng)電機(jī)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(guān)規(guī)定，風(fēng)電場必須要對低電壓的穿越能力進(jìn)行現(xiàn)場檢測，并將檢測合格報告相調(diào)度機(jī)構(gòu)提交；而對于已經(jīng)并網(wǎng)，但仍未進(jìn)行低電壓的穿越能力檢測的風(fēng)電場，應(yīng)盡快完成。第二，不斷提高風(fēng)電場動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的性能，以有效確保風(fēng)電場的容量、配置與相應(yīng)速率相互滿足。為了有效預(yù)防脫網(wǎng)現(xiàn)象，風(fēng)電場應(yīng)對其無功補(bǔ)償裝置的相關(guān)配置、性能等進(jìn)行詳細(xì)的檢查，對于無功調(diào)節(jié)能力不滿足要求的應(yīng)及時進(jìn)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(jìn)行專門的分析，保證動態(tài)調(diào)節(jié)的相應(yīng)時間控制在30s以下。第三，全面提升風(fēng)電機(jī)組對電網(wǎng)的適應(yīng)性。對風(fēng)電機(jī)組中的主控定值、電壓保護(hù)等各項數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的研究，對于風(fēng)電場中的升壓變壓器、箱式變壓器的分接頭位置進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使得二者能夠最大限度的配合；第四，完善風(fēng)電場匯集系統(tǒng)中小電流接地系統(tǒng)。對目前風(fēng)電場匯集系統(tǒng)中小電流接地系統(tǒng)加強(qiáng)研究，對其35KV和10KV的小電流接地系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行改造和完善，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)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(jìn)一步擴(kuò)大。

　　3.2加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的檢修和日常維護(hù)

　　針對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障問題，除了進(jìn)行故障檢修之外，最重要的是加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的定期檢修和日常維護(hù)工作，以最大限度降低風(fēng)電機(jī)組的故障發(fā)生率。第一，定期檢修。對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行日常維護(hù)檢修、定期維護(hù)檢修等方式，可以實(shí)際發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障，并及時進(jìn)行排除，從而有效提高整個風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率。這就要在日常、定期檢修過程中，對風(fēng)電機(jī)組的各個電氣設(shè)備，尤其是針對容易出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行檢修，保證其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。第二，日常維護(hù)。在風(fēng)電機(jī)組的日常維護(hù)中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障需要馬上進(jìn)行現(xiàn)場排除。排除之后進(jìn)行必要的維護(hù)，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(nèi)部是否存在燒焦的現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)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(chǔ)上，結(jié)合日常檢修的結(jié)果，采用有針對性的維護(hù)方法，加強(qiáng)日常維護(hù)。

　　結(jié)束語

　　綜上所述，隨著風(fēng)力資源的進(jìn)一步開發(fā)，以及風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模運(yùn)行。受到多種因素的影響，風(fēng)電電氣工程自動化過程中暴露的問題日益增多，嚴(yán)重影響了風(fēng)電發(fā)電的安全性和經(jīng)濟(jì)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(fēng)電電氣工程自動化過程中故障的發(fā)生了，進(jìn)而有效提升整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以最大限度保證社會生產(chǎn)、人們生活的正常用電。

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