風機發電系統中變頻器的故障診斷研究

劉少華

中國大唐集團有限公司內蒙古分公司赤峰事業部 內蒙古赤峰 024000

作為一種清潔能源，風能的開發能夠有效緩解我國化石能源緊缺的問題，同時也能促進我國綠色能源應用與發展。近年來，隨著國家大力建設風電項目，有效的緩解我國能源緊缺問題，同時帶來了巨大的生態經濟效益。風電系統中，變頻器作為重要的組成部件，發揮著至關重要的作用。因此，探究變頻器的故障診斷對風電系統的穩定運行具有重要意義。

1 風機發電系統概述

當前我國風力發電系統中的關于風機的選擇需根據實際情況進行選擇，主要采用籠型異步式電機、雙饋式電機以及直驅式電機三種。風機在接入電網過程中，針對變頻處理三種風機系統均有不同特點，其中直驅式風機主要借助電子進行變頻器調控，而雙饋式風機則是通過定子進行變頻調控，基于其各自不同的特點，不同種類的風力發電機對變頻器的具體要求也存在一定差異。因此，在風力發電系統中，要想準確診斷風機發電系統的變頻器故障，必須結合不同風機系統的變頻器工作原理和各自運行特點，采用科學的技術，制定合理的方案，及時檢修和排除風機發電系統的變頻器故障，保證風力發電系統正常運行[1]。

2 風機發電系統變頻器故障診斷分析

2.1 變頻器故障診斷的問題分析

風力發電系統中，風機的變頻器是不可或缺的重要設備之一，其能夠影響整個風機發電系統的正常運行。當前我國風力發電系統運行過程中，面臨諸多不利于風機發電系統變頻器運行的問題，如長期的高溫運行環境會使變頻器的設備元件使用壽命降低，系統也會受到一定損害。目前風力發電系統中常用的風力發電機類型為速恒頻式發電機，這種型號的發電機一旦出現電網故障，很難通過外部因素隔絕和內部因素調節進行處理，因此一旦發生變頻器故障容易影響風機發電系統的整體正常運行。另外，部分風機發電系統的變頻器自動調控能力較差，風力發電機在吸收風能，風力發電機無法在短時間內消耗大量的風能，導致風機發電機組的風能轉化壓力過大，變頻器的極端電壓下調能力減弱，導致其輸電效率和風機運行穩定性都大大減弱。若是在此期間，風機發電系統無法消化風能，則容易導致變壓器的電容和電壓升高，變頻器也會受到嚴重干擾，若不及時處理可能會引發安全事故。

2.2 變頻器的配置故障診斷

變頻器是風機發電系統中重要的系統運行構件，其本身具備電力器械的精密性特點，在變頻器配置安裝過程中，設備元件很容易受到外部環境因素的影響，導致變頻器安裝故障。因此，在安裝配置風機發電系統的變頻器設備時，必須要保障設備安裝流程的可行性和合理性，同時要采取科學的防護措施，從而降低變頻器設備的安裝故障。作為風機發電系統中精密的電子設備，變頻器設備的使用對外部環境較為嚴苛，安裝配置風機發電系統變頻器設備的工作人員應選擇外部天氣環境較為良好的時間進行安裝配置以及后續檢修維護，防止因外部因素對變頻器造成損害，同時也能確保風機發電系統的變頻器處于穩定的狀態[2]。

3 風機發電系統變頻器故障診斷優化技術應用及檢修維護

3.1 通過神經網絡技術處理變頻器故障

神經網絡技術是基于人體神經網絡發展而來，也被稱為人工神經網絡，該項技術通過對大量信息批量處理單元進行互聯形成信息處理網絡，基于對人類大腦簡化、抽象及模擬，具備人腦處理信息的一些基本特征。在進行風機發電系統變頻器故障診斷過程中，利用人工神經網絡技術將模型中顯層和隱層的變頻器數據信息進行科學分析，從而有效判斷風機發電系統中的變頻器故障。在處理變頻器故障的過程中，一旦確定故障類型，檢修維護人員就能做出具有針對性的診斷措施。此外，將人工神經網絡技術應用到變頻器的工作系統中，能夠有效監控變頻器在各種工況下的故障信息，通過人工神經網絡的數據獲取和處理能力，變頻器的故障診斷將更加精準和可靠。

3.2 通過小波分析技術處理收集的變頻器信息

小波分析技術是一種較為先進的數據處理方式，該技術通過小窗口對出具做分析處理，在處理過程中小窗口的狀態可以根據實際情況進行轉變，處理的數據位置也會發生相應的改變。在結合人工神經網絡技術后，利用小波分析技術可以有效的處理人工神經網絡收集的風機發電系統變頻器的運行數據信息，通過小窗口的數據分析，實現對變頻器故障的準確診斷和處理。

3.3 風機發電系統變頻器綜合維護措施

風機發電系統在處理變頻器故障的過程中，必須要提高風機發電系統管理部門以及變頻器檢修技術人員的重視，提高工作人員的責任意識，杜絕不壞不修的工作狀態，風機發電系統管理部門應制定變頻器檢修維護工作方案并督促檢修人員嚴格執行，在安裝配置風機系統變頻器時，應結合實際情況，充分考慮變頻器的工況條件，保障變頻器能夠安全穩定運行。此外，變頻器設備在檢修過程中需要對一些元件進行修理和更換，檢修人員必須保障變頻器的各項絕緣措施做好，避免出現絕緣部位的碳化問題。通話在使用變頻器的過程中，需要確保線路銜接無金屬裸露部位，這樣才能確保變頻器處于穩定的工況狀態。風機發電系統變頻器在故障診斷過程中，應全面核查變頻器設備輸入端、輸出端、整流模塊及逆變模塊等部位，確保各變頻器元器件的運行狀態穩定，降低變頻器故障發生概率[3]。

4 結語

綜上所述，風機發電系統中關于變頻器的故障診斷，必須做好內外部因素分析，科學運用神經網絡技術和小波分析技術開展故障分析。同時，在風機發電系統在變頻器故障診斷期間，需要根據設備運行的功率要求怕判定其運行狀況，并對變頻器的運行數據進行實時管理，這樣可以盡早發現變頻器的內部故障，確保風機發電系統的穩定安全運行。