摘要：近几年来，随着我国经济的快速发展，人们对生活的显著提高，能源需求不断增加，不可再生能源逐渐减少，无污染、可再生能源受到各个国家的高度重视。风力发电机组的开发与应用，能够提供清洁能源，减少能源应用给环境造成的破坏。然而，因风力发电机组配套设施的缺乏、运行管理措施不完善等问题，增加了安全隐患的存在。现就风力发电机组运行安全进行分析，提出了一种新型风力联合发电系统及安全运行控制有效措施。
关键词：风力发电机组；控制措施；运行安全
引言
大多数风力发电机组运行的环境极其恶劣，加之长期在野外运行，导致其在运行期间出现故障、停电等问题，同时，还因安装质量及技术缺陷，引发风电安全事故。在我国风力发电技术逐渐发展的背景下，风力发电机组安全运行受到越来越多的重视，只有采取有效措施对风力发电机组运行进行控制，才能确保风力发电机组安全运行，减少安全事故的发生。
1风力发电机组运行相关介绍
风力发电机组运转原理是风机经过主动对风方式，使叶轮不断处于迎风状态，吸收风能并转化为机械能，驱动发电机旋转从而将机械能转换成电能，最终经变压器并入电网，完成向电网保送电能的任务。并网运转已成为风力发电机组的主要运转方式。为了保证输出电能频率恒定，并网型风电机组主要采用恒速恒频和变速恒频这两种控制方式。过去，风力发电多采用恒速恒频技术。随着风电技术的展开，为了进步风能转换效率，应用变桨距技术使叶轮的转速能够跟随风速变化，经过变流技术完成对发电机的转矩控制，从而保证输出电能频率恒定。变速恒频成为目前风力发电机组并网运转的主要控制方式。
2风力发电机组的运行安全分析
由于风力发电机组长期在野外运转，工作条件恶劣，自然界的风能不受人为控制，有些风区极端风速可达50m/s以上，风机运转过程接受着各种复杂载荷，外界条件的变化随时要挟着风机运转安全。为了加强风机承载才能，风机制造所选用的资料普通都经过大量的性能实验和疲倦实验然后进行选择肯定，金属构造件选用耐高温、抗低温、耐腐蚀、耐冲击等机械性能优秀的资料，资料的运用寿命超越20年。在构造设计方面，也采用增强构造。风力发电机组是全天候自动运转的设备，整个运转过程都处于自动控制中，电控系统要可以满足风力发电机组无人值守、自动运转、状态监测的央求。当前风力发电机组的控制系统以可编程控制器为中心，控制系统由PLC、传感器、控制器以及各种执行机构组成。传感信号标明了机组运转状态，当各项指标发生变化时，经过PLC处置，由控制器发出指令完成各项控制功用。因而，控制系统的功用及其牢靠性直接影响着风力发电机组的运转安全。除了应用风机电控系统来完成各项控制功用从而保证风机安全运转以外，目前多数机组采用了一套独立于常规运转控制系统的安全链维护系统。安全链维护系统采用单回路构造，一切重要监测点组成一个单回路。当机组发生超凡振动、过速、扭缆、变桨超限、电网异常、呈现极限风速等任何一个缺陷时，该回路断开，即安全链断开，风机立刻紧急停机，从而保证机组的安全。在风机运转控制战略方面，变桨距控制技术经过变桨功用能够有效降低机组运转接受的载荷，在机组停机时自动调整桨叶角至最大桨叶角位置，使风机处于安全位置。在制动系统中，采用三套独立的叶片变桨机构，当风机运转遇到极端状况，经过紧急顺桨使叶片回到最大桨叶角，完成气动刹车功用。由于风机在静态时所遭到的载荷要远远小于动态载荷，因而，经过变桨和气动刹车使风机进行运转，完成机组安全维护。风机在运转过程中遭到风力和传动系统惹起的振动对运转安全是有影响的。目前的风机叶片都增加了却构阻尼，这样可以有效消弭叶片在高风速下运转时的有害摆振。在风机设计上经过模态剖析，使机组的转速、叶片、塔架、传动链固有频率分开，经过控制加阻的办法，降低机组的振动。在风机的机舱里装置有振动传感器，当检测到机组振幅超越限定值时，风机立即报警停机。在自动偏航系统中，偏航制动器加有局部刹车载荷，使得偏航过程不时有阻尼存在，这样可以保证机舱偏航时平稳转动。在风电场应用远程监测监视系统，能够记载风电场一切机组的细致状况，及时控制风机运转状态。当机组呈现 缺陷报警时，能够提示运维护人员及时处置，并完成远程停机，从而可以及时对机组做出安全维护。
3新型风力联合发电系统设计
本文提出一种新型风力联合发电系统，以保障风力发电机组运行安全。该系统是太阳能与风能联合发电系统，由计量装置、风力发电机、逆变器、光伏组件、并网控制器、系统控制器、蓄电池共同组成，计量装置、逆变器、蓄电池与并网控制器需要连接起来。该系统中的控制器包含单片机、电压采样模块、BUCK电路及电流采样模块，其中BUCK电路包含开关管Q2、电阻Ｒ、电容C、开关管Q1、二极管D1及电感L，电感L一段连接二极管D1负极及开关管Q1源级，电阻Ｒ与二极管D1正极相连，电容C的一段与电阻Ｒ另一端相连，电感L与电容C另一段相连，蓄电池两端与电压采样模块并联，提供时与单片机相互连接，电流采样模块与单片机与电阻Ｒ相连，开关Q1的栅极与单片机相连，光伏组件正极与风力发电机正极分别与开关管Q1漏极相连，二极管D1负极与开关管Q2漏极相连，二极管D1正极和源级相连，光伏组件负极、风力发电机负极与二极管D1正极相连，单片机分别与过放保护继电器K2、过充保护继电器K1连接，蓄电池间与电感L间连接过充保护继电器K1，负载与蓄电池间连接过放保护继电器K2，负载包括交流负载与直流负载，开关管Q1与Q2全部是MOSFET管，BUCK电路包含储能电容Cin与二极管D2，储能电容Cin与开关管Q1漏极间连接二极管D2负极，光伏组件正极、风力发电机正极与正极相连，触摸显示屏与警示灯与单片机相连。借助该系统，能够有效控制风力发电机组运行，在给蓄电池充电的状况下，能够点跟踪最大功率，实现资源有效利用，给予蓄电池过放保护与过充保护的状况下，确保风力发电机组安全运行。
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4风力发电机组的控制措施分析
在应用新型风力发电机系统后，能够保障风力发电机组的安全运行。从目前来看，风力发电机组在电气控制、材料选用及设计方面取得显著突破，然而仍无法避免机组事故的发生，所以，需要采取有效措施对风力发电机组进行控制。
4.1风电机组运行期间，控制系统硬件与软件能否保持良好状态，直接影响着控制系统每项控制功能能否顺利实现。所以，需要定期对硬件与软件进行维护，保证每项技术参数设置合理，将设备存在的安全隐患消除。此外，还要做好检修工作，例如定期紧固连接件、定期润滑。并在检修与巡查过程中，严格遵循安全操作规范、规程，确保风机、人员运行安全。
4.2控制风机安装质量
建设风电厂过程中，要控制紧固件力矩值，尤其是构成风机每个不见电气线缆接头及连接紧固性，该项检查，直接影响到因线路虚接造成火灾事故及倒塌事故的发生。然后，加大对风机运行数据监测、分析。数据监测主要包含电网数据监测、功率监测、转速监测和温度监测等。通过分析控制柜温度、三相电压、功率、频率、机舱温度、发电机绕组温度等相关信息，能够对风力发电机组运行情况进行监测、判断，此外，发现机组的报警信息与运行参数信息能够直接向主控制器传递，进而实现远程操控。
4.3做好特殊情况危险处理工作
气候变化，雷雨闪电会对机组安全形成要挟，做好雷电承受和传导系统、过电压维护和等电位衔接等防护措施，经常检查接地系统能否良好是防备雷击事情的重要措施。虽然机组有雷电防护安装，但是依然会有雷击的风险，在雷暴天气时人员不可接近或触摸风机。其次，风机运转时会遇到风速超越其安全工作范围的状况，假如风机过速，功率过发，会对机组的安全运转会产生要挟。在这种状况下要经过远程控制使机组停机，而且人员不得靠近风机。第三，在冰冷和湿润环境中假如风机停机时间过长，叶片上会有结冰。因而再次启动风机前，必需对绝缘设备进行检查，合格后才允许启机。为了避免叶片上的冰块掉下来伤人，人员不要停留在叶片旋转面下方。
4.4做好风机运行数据监测分析工作
数据监测包括温度监测、转速监测、功率监测、电网数据监测等等。经过对异常数据如发电机绕组温度、控制柜温度、机舱温度、叶轮转速、三相电压、电流、频率、功率等信息剖析，能够提早判别机组运转情况。同时，机组运转参数和报警信息能够即时传输给主控制器，主控制器能够远程操控完成安全控制。
4.5加强风电场运维管理
有些风电场发生风机安全事故，从外表上看是由于风机疏于维护形成的，但从深层次剖析，是风电场关于维护方案、制度执行不力，管理缺失。风电机组是动态运转的设备，增强运维管理及时消弭隐患，
才能保证机组运转正常。
4.6采取积极地消防措施
由于电气缺点、机械缺点和雷击等原因，可能引发风电火灾事故。目前许多风电场在风机机舱和塔筒平台上配置了灭火器，这只是相对简单的消防措施。在机组无人值守的条件下，对容易惹起火灾的关键点采取探测预警和实施主动灭火，才能有效控制火灾发生。目前国内曾经开端对风电火灾防护方面进行研讨，应用自动消防系统，改动被动消防的做法。经过温感、烟感以及早期烟雾探测器和空气采样探测器等设备对维护区域进行信号采集，将检测信号送到消防控制器，完成报警功用和启动相应介质实施灭火，这种措施应当积极推行。
结语
现阶段，我国风力发电存在一系列安全问题，当风机出现故障或者存在闪变、电网故障时，风力发电机组能够进行自我保护，这给电网安全运行造成一定影响。应用新型风力联合发电系统能够实现风力发电机组安全运行。但在风力发电机组运行过程中，应做好数据分析、监测工作，加大风力机组设备定期检查力度，处理好特殊情况，以对风力发电机组运行安全进行控制，向经济优化控制方向发展，必将会使风电运行控制能力得到显著提高。
参考文献
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论文作者:李岩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/4
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