一、风电电气工程自动化的概述
1.1 电气控制技术概述 就目前的情况看，这一技术已经被应用到了包括电厂等各领域当中。以风力发电为例，相对于火力以及水力发电等，风力发 电受自然环境影响严重，一旦气压以及空气温度等发生了变化， 其发电过程也会受到影响，因此可以说，其发电过程具有不稳定 性。为了提高风力发电效率，我国已经对发电机组的叶片直径进 行了改良，一定程度上使得发电效率得到了提高，但鉴于风力发 电所面临的自然环境的恶劣性，想要使发电过程能够更加顺利的 实现，还必须加强对整个运行过程控制，这样才能达到更好的控 制效果…。电气控制技术的出现为控制过程的实现提供了途径， 将其应用到风力发电过程中，已经成为了该领域发展的必然环节。
1.2 风电电气工程自动化的关键 风机控制系统是国内风电设备制造业中最关键却也是最薄弱的环节，也是实现风气电气工程自动化的关键设备。它是风机的 重要组成部分，承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获 以及保证良好的电网兼容性等重要任务，主要由监控系统、主控 系统、变桨控制系统以及变频系统 ( 变频器 ) 几部分组成。风机 控制系统的任务不仅仅是实现对风机的高度自动化监控以及向电 网供电，而且还必须通过合适的控制实现风能捕获的最大化和载 荷的最小化。风机控制系统其本身具有的特殊性和复杂性，保障 了风电电气工程自动化的进程，确保风能的最大化利用。
二、风电电气工程自动化中的问题及解决对策
2.1 脱网 造成风电机组脱网现象由诸多因素造成，此类问题的发生给电网系统带来很大的危害。其原因主要表现在以下几点：
（1）对于运行中的风电机组来说，如果不具备低电压穿越 能力，那么风机很可能会面临大规模脱网的风险，这是风电机组 发生脱网事故的主要因素。现如今，投入运行的风电机组由于研 发时间较早，相关技术还不够成熟，因此大多数都不具备面临电 网电压下降时的低电压穿越能力。当电网系统的电压突然下降到 正常电压的 70% 的时候，便会出现风机脱网现象。也有一些风电 机组经过技术改造具备了一定的低电压穿越能力，但是由于没有 经过实验论证，同时也缺乏权威机构对其低穿效果的检测，因此 风电机组还是会有发生脱网的隐患。
（2）大部分的风电机组由于存在着一定的设计缺陷，对无 功进行调节能力较差。由于无功补偿装置响应速度较慢，设备的 启动时间通常就要花费几分钟，远远达不到满足电网运行的标准， 对动态无功也就起不到调节作用。因此，风电机组一旦发生低电 压穿越失败的问题，也会造成其发生大面积脱网的现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与此同时， 当电网系统因故发生电压上升时，由于风电机组的过电压保护启 动，造成风电机组出口断路器动作，从而发生跳闸，也就导致了 机组脱离电网运行的现象，进一步扩大了事故的发生。就风电机 组目前的运行状况来看，由于大部分风机尚未具备动态无功的调 节能力，因此都处于系统额定功率因数下运行，如果想要调节无 功功率，就必须要在升压站装设无功功率补偿装置。
（3）在目前，有许多投产的风电机组由于自身的配置以及 参数的要求达不到电网系统所要求的标准，缺乏对电网的适应能力。主要表现在机组的保护以及定值整定方面与电网不一致，因 此风电机组也会面临发生脱网的风险。此外，由于风电厂的选址 大都位于地处偏远、自然条件恶劣的地区，因此对设备的维护方 面有可能会出现问题，导致风电机组的设备性能出现一定的下降。 容易导致风机发生事故，进而出现脱网的隐患。
2.2 风电机组故障 风力发电机的基本功能是利用风轮接收风能 , 并将其转换成机械能 , 再由风轮轴将机械能传送出去。风力发电机的工作原理 是 : 空气经风轮叶片产生升力或阻力 , 推动叶片转动 , 将风能转 化成机械能。并网型风力发电机组的功能是将风中的动能转化成 机械能 , 再将机械能转换为电能 , 输送到电网中。
（1）风轮
风轮是获取风中能量的关键部件 , 由叶片和轮毂等组成。叶 片具有空气动力外形 , 在气流作用下产生力矩驱动风轮转动 , 然 后通过轮毂将扭矩传送到传动系统。在叶片的故障中 , 叶片的振 动是主要的故障形式。叶片在气动力、重力和离心力作用下 , 会 产生挥舞、摆振和扭转这三种振动形式。挥舞是指叶片垂直于旋 转平面方向上的弯曲振动 ; 摆振是指叶片在旋转平面内的弯曲振 动 ; 扭转是指叶片绕其变矩轴的扭转振动。
（2）变奖系统
根据变桨系统的驱动力不同 , 可以将其分为液压变桨和电气 变桨。液压变桨由液压设备提供驱动 ; 电气变桨更加灵活方便控 制 , 是现阶段风电机组主要应用方向 , 其主要由变桨电机、变桨 电机驱动器、齿轮箱和变桨轴承以及变桨系统控制器组成。
三、结束语
综上所述，窥一斑而见全面，风电电气工程自动化不单对电 力企业收益有很大影响，与国民经济和人们工作生活也有重大关 联。面对该状况，国家和相关企事业单位应当由实际情况出发， 不断进行人才充备同时对相关制度予以完善和创新，除此以外， 要积极鼓励那些专业人士加入进来，完善与研究风机机组设备， 共同促进我国风电电气自动化事业可持续发展。
参考文献：
[1] 薛迎成，邰能灵，宋凯 . 变速风力发电机提供调频备用容 量研究 [J]. 电力自动化设备，2016（04）
[2] 吴乐强 . 风力发电电气控制技术发展的研究 [J]. 工程技术 : 全文版，2016（28）.
论文作者:李依聪
论文发表刊物:《大众科学》2017年11期
论文发表时间:2018/8/1
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