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風電電氣工程自動化問題及解決對策論文
摘要：伴隨經濟的不斷發展，資源枯竭已經成為全球性的問題。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保有效結合在一起，實現了風電電氣工程的自動化，符合當前經濟發展、節約環保的特點。本論文以風電電氣工程自動化為研究出發點，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中。與傳統的煤、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高度的經濟可開發量高達2.53億kW，近海地區的風資源比這一數據明顯升高了3倍左右。在這種情況下，隨著風能開發技術的不斷發展，風力發電已經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
風力發電是利用風能進行發電。風力電氣工程自動化，顧名思義就是從電力生產到電力消費的每一個環節、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的運行效率。對于風電電力系統來說，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，以滿足社會生產和生活的需求。尤其是在新的形勢下，隨著生活、生產用電量的急劇增加。在這種情況下，只有通過電力工程自動化，不斷提高電力系統的運行效率，才能有效保障生活、生產各個領域內的正常用電，推動我國經濟的進一步發展。
1.2風機控制系統
在整個風電電氣工程自動化系統中，風機控制系統最為關鍵，是實現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，可實現對風機工作進行良好的限度，并根據實際情況對其進行自動調節，以最大限度的捕獲風能，并在此基礎上保證電網兼容性良好的。一個風機控制系統，主要包括四部分，即：監控系統、主控系統、變槳控制系統、變頻系統。風機控制系統運轉順利與否，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，風力發展已經在我國得到了廣泛的應用。但是，在風電發電的過程中，由于風能快速發展、大規模風電機組的投入運行導致負荷不穩定，以至于在具體的風力發電中，不少風電機組頻頻出現運行故障，直接對風力發電的穩定性、安全性產生了不利的影響。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。在大多數風電電氣工程自動化中，頻繁脫網現象較為嚴重，嚴重影響了風力發電的穩定性。而在研究中發現，導致風電電氣工程自動化出現頻繁脫網的主要原因有：電氣工程自動化系統中本身存在一定的故障問題，以及恢復期間，整個系統處于暫太弱生存性；風電場的保護策略、保護方案無法滿足大規模風電集中并網的要求，以至于兩者之間出現一定的挑戰，從而導致脫網現象頻頻發生。其二，風電機組故障。在風電電氣工程自動化系統中，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。可以說，在這個風電電氣工程自動化系統中，風電機組尤為關鍵，同時也是最為薄弱的一個環節。在風力發電期間，風電機組常常會發生故障。集中表現在以下兩個方面：（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）變槳系統故障變槳系統是風電機組的重要組成部分，根據變槳系統驅動力的不同，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，而電氣變槳則是現階段風電電氣工程自動化中最常用的變槳系統，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控制器所構成。在這一系統中，一旦電機軸承出現故障、變槳系統振動過大、電機潤滑油脂過多或者過少的現象，就會導致整個變槳系統出現伺服電機過熱的現象；而當變槳驅動耦合不好、旋轉部分有所松動的情況下，就會出現伺服電機振動過大的現象；而當變槳系統中軸承安裝出現偏差，或者軸承潤滑不良的時候，就會導致變槳系統中減速器軸承失效，從而對整個風電電氣工程自動化產生重要的影響。
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脫網的有效解決措施
根據引發風電電氣工程自動化出現脫網的原因，應做到以下幾點：第一，確保風電機組具有優秀的低電壓穿越能力。根據國家能源局的相關規定，風電場必須要對低電壓的穿越能力進行現場檢測，并將檢測合格報告相調度機構提交；而對于已經并網，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。為了有效預防脫網現象，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，對于無功調節能力不滿足要求的應及時進行整改。并根據無功分層區的平衡原則，對裝置的最大容性、感性無功容量進行專門的分析，保證動態調節的相應時間控制在30s以下。第三，全面提升風電機組對電網的適應性。對風電機組中的主控定值、電壓保護等各項數據進行詳細的研究，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中小電流接地系統。對目前風電場匯集系統中小電流接地系統加強研究，對其35KV和10KV的小電流接地系統進一步進行改造和完善，以實現風險常的匯集線發生單相故障的時候，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，可以實際發現風力發電機組的故障，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故障的部位進行檢修，保證其處于良好的運行狀態。第二，日常維護。在風電機組的日常維護中，經常會出現一些故障需要馬上進行現場排除。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，控制監控柜的內部是否存在燒焦的現象，發電機的電纜是否出現偏移，夾板是否出現松動，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，以及風電機組的大規模運行。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，嚴重影響了風電發電的安全性和經濟性。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生了，進而有效提升整個電力系統的運行效率，以最大限度保證社會生產、人們生活的正常用電。
參考文獻
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