雙饋風(fēng)電機(jī)組故障分析及對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響研究

胡峰

摘? ?要：本文針對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組故障的相關(guān)性內(nèi)容進(jìn)行分析，包括機(jī)艙振動(dòng)故障、液壓系統(tǒng)故障、偏航系統(tǒng)故障等，通過研究故障期間機(jī)組有功控制、故障期間機(jī)組無功控制、故障清除后機(jī)組有功恢復(fù)控制對(duì)于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，其目的在于加快故障處理速度，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，通過分析該情況對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，對(duì)于提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有著積極地意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)艙振動(dòng)故障? 偏航系統(tǒng)故障? 機(jī)組有功控制

在傳統(tǒng)能源損耗速度不斷加快的背景下，新能源的利用價(jià)值也在逐漸凸顯出來。風(fēng)力發(fā)電作為新型發(fā)電方式，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用體系也在不斷成熟。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，雙饋風(fēng)電機(jī)組是目前應(yīng)用非常廣泛的發(fā)電主體結(jié)構(gòu)，受到所處工作環(huán)境、機(jī)組本身質(zhì)量、人為操作等因素影響，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些運(yùn)行故障類問題。

1? 雙饋風(fēng)電機(jī)組故障分析

1.1 機(jī)艙振動(dòng)故障

在雙饋風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，機(jī)艙振動(dòng)故障屬于較為常見的故障類型。結(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致該故障產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)闄C(jī)組內(nèi)部剎車盤運(yùn)行異常，或者結(jié)構(gòu)中存在著其他雜物，而且剎車卡鉗不能在第一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行松閘操作，這些問題都會(huì)引起機(jī)艙振動(dòng)故障的產(chǎn)生。針對(duì)此類問題，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，需要對(duì)剎車盤上的異物進(jìn)行及時(shí)清除，確保結(jié)構(gòu)中沒有異物之后，對(duì)剎車卡鉗的靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)，適當(dāng)上緊或者松開，確保結(jié)果運(yùn)行穩(wěn)定性。

另外，對(duì)于振動(dòng)傳感器的相關(guān)接線情況進(jìn)行檢查，從而降低該故障的發(fā)生幾率。

1.2 液壓系統(tǒng)故障

液壓泵不能正常工作有可能是液壓泵損壞，相應(yīng)的控制器出現(xiàn)故障，或者是部分油管堵塞使相關(guān)斷路器出現(xiàn)跳閘。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，應(yīng)該首先檢查油泵電機(jī)的控制線路，確認(rèn)是否有接線松動(dòng)或者油泵電機(jī)損壞的情況。排除這兩種情況后，可以判斷為油管堵塞造成的故障。這時(shí)，應(yīng)該先泄掉液壓站的壓力，再清理相關(guān)油管堵塞物或者更換油管。如果液壓站出現(xiàn)液壓油位低或液壓油低于警戒線的情況，這時(shí)則需要檢查液壓站，確認(rèn)打壓和泄壓能否正常進(jìn)行。如果沒有問題，則再檢查液壓線路的油路是否有漏油現(xiàn)象。

1.3 偏航系統(tǒng)故障

如果風(fēng)機(jī)不斷向一個(gè)方向偏航，達(dá)到偏航位置警戒線后就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的扭纜限位開關(guān)，系統(tǒng)則會(huì)出現(xiàn)偏航系統(tǒng)故障。這時(shí)，應(yīng)首先在 SCADA 系統(tǒng)的主界面查看風(fēng)機(jī)的風(fēng)向角度是否顯示正常：如果顯示不正常，出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象，則是風(fēng)向傳感器發(fā)生故障，需要進(jìn)行更換;如果風(fēng)向傳感器正常，則需要檢查偏航控制線路，檢驗(yàn)風(fēng)機(jī)的左右偏航是否正常;如果是由風(fēng)機(jī)的限位開關(guān)觸發(fā)的，則最好對(duì)風(fēng)機(jī)的偏航角度進(jìn)行重新校零。

1.4 發(fā)電機(jī)故障

在發(fā)電機(jī)故障處理過程中，主要從以下幾方面入手：第一，發(fā)電機(jī)軸承溫度出現(xiàn)了異常變化情況。此類問題的發(fā)生，其主要原因是軸承結(jié)構(gòu)潤滑度不足或者軸承中心線不吻合，針對(duì)前者只需要及時(shí)補(bǔ)充潤滑油，便可以解決此類問題，若軸承中心線不吻合，則需要重新對(duì)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，并對(duì)已經(jīng)損壞的軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)更換。第二，電刷故障引起的發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障，此時(shí)需要對(duì)碳刷結(jié)構(gòu)損傷情況進(jìn)行分析，及時(shí)更換受損嚴(yán)重的碳刷，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[1]。

1.5 齒輪箱故障

在齒輪故障分析過程中，其常見的表現(xiàn)形式為齒輪箱出現(xiàn)低油位的情況，導(dǎo)致此類情況出現(xiàn)的主要原因有齒輪箱連接管出現(xiàn)破裂，或者油管內(nèi)被異物填充，導(dǎo)致了阻塞情況的出現(xiàn)。在對(duì)此類故障進(jìn)行處理時(shí)，需要做好油箱結(jié)構(gòu)、油管結(jié)構(gòu)、齒輪箱底部是否存在裂縫，同時(shí)對(duì)于油管的通暢性進(jìn)行檢測，若發(fā)現(xiàn)破損或者堵塞的情況，及時(shí)進(jìn)行堵漏或者清理的工作，從而提升結(jié)構(gòu)的運(yùn)行的穩(wěn)定性[2]。

1.6 電源故障

除了上述故障內(nèi)容以外，電源故障也屬于時(shí)常會(huì)發(fā)生的故障。針對(duì)此類故障，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，可以借助SCADA 系統(tǒng)來觀察目前機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)機(jī)組無電，塔底有電的情況，那么此時(shí)應(yīng)檢查底部結(jié)構(gòu)通路情況，校驗(yàn)線路是否存在短路情況。若發(fā)現(xiàn)線路一切供電正常，那么需要將檢查重點(diǎn)放在箱變結(jié)構(gòu)是否存在問題，逐步排查故障內(nèi)容，確保機(jī)組運(yùn)行的可靠性[3]。

2? 于雙饋風(fēng)電機(jī)組故障對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響

2.1 故障期間機(jī)組有功控制

在對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行故障期間的有功控制時(shí)，可以利用能夠靈活變化的負(fù)電阻來完成這一操作。在具體操作過程中，可以假定目前功率保持不變，將得到的相關(guān)公式代入到相應(yīng)的計(jì)算公式當(dāng)中，根據(jù)所得到的參數(shù)信息來完成圖表制作，從而提高分析結(jié)果的直觀性。在出現(xiàn)相關(guān)性故障前，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)機(jī)組的發(fā)電功率位于a點(diǎn)。在出現(xiàn)機(jī)組故障之后，系統(tǒng)的發(fā)電功率開始上升，在某一區(qū)間時(shí)達(dá)到了最大數(shù)值P1，同時(shí)加速面積也在此時(shí)達(dá)到了最大數(shù)值。隨后功率曲線開始下移，雖然增加了結(jié)構(gòu)的加速面積，其增加量為Sbefc，但是整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻在下降，功角的穩(wěn)定性也在不斷下降[4]。

2.2 故障期間機(jī)組無功控制

與有功控制相對(duì)應(yīng)的便是在故障期間的無功控制，該過程也可以用負(fù)電抗來表示。同樣借助相應(yīng)計(jì)算公式來完成數(shù)據(jù)處理，得到機(jī)組與加速面積之間的關(guān)系。

在出現(xiàn)相關(guān)性故障前，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)機(jī)組的發(fā)電功率位于a點(diǎn)。在出現(xiàn)機(jī)組故障之后，系統(tǒng)的發(fā)電功率開始上升，在某一區(qū)間時(shí)達(dá)到了最大數(shù)值P1，同時(shí)加速面積也在此時(shí)達(dá)到了最大數(shù)值。隨后功率曲線開始下移，雖然增加了結(jié)構(gòu)的加速面積，其增加量為Sbefc，該面積出現(xiàn)了明顯縮小的情況，但是從整體情況來看，功角的穩(wěn)定性也在不斷下降。

2.3 故障清除后機(jī)組有功恢復(fù)控制

在完成故障清除之后，機(jī)組的運(yùn)行情況比較穩(wěn)定，在對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)，可以利用一可靈活變化的負(fù)電阻來表示這一過程。代入公式處理分析之后。

故障清除后雙饋風(fēng)電機(jī)組的有功恢復(fù)控制使機(jī)組有功恢復(fù)快時(shí)功率曲線P3右移Δα12角度和下移ΔH幅度，有功恢復(fù)越快，功率曲線右移和下移得越多。故障清除后雙饋風(fēng)電機(jī)組有功恢復(fù)增加了最大減速面積，對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性有利。

3? 結(jié)語

綜上所述，在可利用資源的總量逐漸減少的背景下，新能源的市場占比也在逐漸提升。風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔能源發(fā)電模式，具有非常強(qiáng)的可操作性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過加強(qiáng)雙饋風(fēng)電機(jī)組故障對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響情況分析，一方面，可以找到系統(tǒng)運(yùn)行過程的平衡值，提高機(jī)組運(yùn)行效率。另一方面，對(duì)于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有著積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫云鵬.雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器開路故障分析研究[D].沈陽工程學(xué)院，2018.

[2] 楊儒龍，劉述喜.雙饋風(fēng)電機(jī)組常見故障分析與處理[J].設(shè)備管理與維修，2018（8）：63-65.

[3] 周定亞.雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器故障分析研究[D].沈陽工程學(xué)院，2018.

[4] 田新首，王偉勝，李琰.雙饋風(fēng)電機(jī)組故障行為及對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2018，39（10）：16-21.