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摘要：目前，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，积极开展风力发电产业对于降低煤炭资源使用量，减少空气污染有十分重要的作用。风力发电系统在恶劣的自然环境下工作，运行过程中很容易出现这样或者那样的问题，可利用状态监测和故障诊断技术对风力发电系统运行状态进行实时监测，对故障进行诊断，确保整个系统安全稳定运行。本文结合当前情况，就风力发电系统状态监测和故障诊断技术的发展现状和监测诊断技术进行了分析。
关键词：风力发电系统；状态监测；故障诊断；技术研究
引言
近年来随着环境的污染，作为新能源风力发电将被广泛的运用于各个行业，风力发电场一般均在比较偏远的地带，在恶劣的环境下，对于风力发电机组的复杂多变的故障问题以及难以统一信号的监测技术难题，从风力发电机故障较多的地方入手，在依据不同监测下的数据为切入点，分析风力发电机组在发电过程中常出现的问题，对于风力发电机的监测和故障技术问题更深入的研究。
1大型风力发电机组简介
在进行风力发电的过程中，发电机组由风轮、风力发电机、机械传动系统、塔架和电控系统组成。其中叶片是主要的零件，而且在能量转化的时候也起到重要的作用，成本占机组总成本的15%~20%。通过风力使叶片进行转动，从而让转子旋转，把风能变为机械能，保证风力发电的正常进行。建设风电场一般选在偏远地区，在其运营过程中会出现故障，需要人工维护、进行实时的监控等。由于叶片处在高空，而且体积大，不容易进行及时的监控，所以针对其可能会出现的问题不易在第一时间发现并解决。假如没有在第一时间发现出现的问题，就会在很大程度上使其发生故障，从而造成经济损失。
2风力发电系统状态监测
2.1风力发电系统状态监测的效益分析
风力发电系统状态监测和故障诊断技术可以很好的减少不必要的维护和操作，可以帮助风场及时发现发电系统中的电气故障，从而有效避免重大安全事故发生，同时还能够预防连带故障的发生。风力发电系统状态监测还能够帮助技术人员及时发现一些极端外部环境下如发电系统结冰、波浪导致的塔架共振，从而帮助电厂及时采取防护措施，避免大故障的发生，最终降低维护费用，减少因为故障而导致的停机时间。风力发电系统状态监测能够持续掌握风力发电系统的运行状态数据，这对于今后的设计和改进都具有现实的意义，从侧面进一步支持了风力发电产业的发展。
2.2发电机
发电机是风力发电机机组的核心零部件。发电机的功能是将有风力带带动风叶旋转的机械能转化为电能的，发电机的正常运行是保障风能转化为电能的基础。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆发电机长期处于电磁交互的环境下，从而造成发电的故障主要有发电机运行的振动过大、发电机过热以及定子线圈短路等多样问题。根据发电机的常出现故障以及故障问题的总结，对于发电机故障的诊断方法是基于定子与转子的电流、电压信号以及输出功率的状态。通过定子电流信号的分析可将发电机的故障进行识别从而快速判断出故障。
2.3光纤传感器监测
现在一些风电叶片已经使用了光线检测系统，实现叶片的实时监控，光纤传感器和应变片在工作过程中存在很大的差异，光纤传感器是利用光为载体，使用光线进行信息的传递。所以，使用光纤传感器会有光纤的一些优点：电绝缘性好、抗电磁干扰、灵敏性好等等。通过使用叶片里的光纤光栅传感器，把应力应变信息传递下去，对叶片的故障进行监控。光纤风机叶片监控系统包括光纤传感器、传输光线、解调仪表、数据传输模块。在叶片的合理位置安装光纤传感器，专业人员对传感器传递给解调仪的信息进行合理的分析研究，从而对叶片的情况进行实时的监控。
2.4设备的检修
对于风力发电机组的运行而言，设备的安全质量直接决定了发电的质量，一旦其中某一部件或者某一设备出现问题均会直接影响风力发电机组的正常运行。因此，在风力发电机组的工作与运行过程中，需要定期的对其各项设备以及各个部件进行定期的检修与维护，不仅仅要保证各个零部件和设备的质量，还应该保证各个部件以及设备的参数设置正确，能够正常运行。当检测中发现问题之后，需要根据问题以及潜在安全隐患进行分析，采取有效的方法和技术手段来排除安全隐患。针对问题解决问题，针对安全隐患排除隐患，有效规避风力发电机组故障风向。另外，对于这种户外工作的发电机组而言，不良天气尤其需要加强检测维护，根据预测的极端天气开始前需要对风力发电机组进行一次全面临时检查，保证当前风力发电机组的状态能够很好应对不良天气状况，保证其正常运行。对于工作人员而言，还应该不断的加强专业素养和技术水平，以满足风力发电机组设备检修的实际要求。
2.5风力发电系统状态监测技术分析
对于风力发电系统来说，状态监测技术主要分为以下几个方面。首先，振动监测。振动监测是目前应用最为广泛的一种技术，齿轮箱中部件在运行过程中，测试得到相应的振动信号，通过对振动信号进行分析以及和正常状态下振动信号对比，出现故障后发出警报信号。振动监测包含了幅域统计分析法、时频域的幅值谱分析法，功率谱密度分析等。在风力发电系统应用振动监测技术有其独特的特点，其实现了低转速动态荷载，相对于功率输出损失，风力发电系统状态监测设备投入较高。在对机舱振动分析过程中，为了消除风轮转速的影响，振动信号应该采用等旋转角采集；其次，油液监测。这方面监测主要包含油液品质检查，铁屑检查，有时还会涉及到油虑压降检查和油温温度检查；再次，过滤参数监视。这是保证风力发电系统安全稳定运行最常规的方法；最后，性能参数检查。主要通过风力发电系统实际的输出功率特征，将其实际的输出功率和正常的输出功率相对比，当实际功率超出一定范围之后，风力发电状态监测系统就会认为发生故障，发出相应的警报。
2.6叶片
叶片是风力发电机组中一个必不可少的组成部分，它就想鸟儿的翅膀带动其飞行，它是带动发电机运动的主要部分。一个叶片的长度一般在40米左右，体积较大一般都是纤维增强复合材料，一旦发生故障不仅会对发电造成影响同时也会对发电机组带来不可估计的损伤。叶片常年在外线风吹日晒更有些地区的环境恶劣对于叶片的表面会有一定的腐蚀，甚至有些部分还伴随一些裂缝。对于叶片的故障主要是对其进行受力的分析，基于叶片在故障的运行效果与正常时的运行是完全不同的，我们对叶片的检测主要是利用光纤的光栅传感器对叶片的应力应变的变化范围进行分析。分析的结果从而得出叶片的运行状态，光纤光栅传感器在恶劣环境中的运用是比较适合的。这也是选用它的主要原因。
结语
综上所述，随着社会的发展，对于风电机组的可靠性要求越来越高，要求能够对其故障问题进行更加准确的监控。为了保证风电行业的不断进步，有关部门要大力支持新能源机构，通过使用相关的云数据技术，对发电叶片的监控手段进行不断的研究和创新，开发更加实用的在线监测系统。
参考文献
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[2]姜海蓉,王研艳,杨明.风力发电机设计与研究综述[J].江苏科技信息,2017,(17):44-48.
论文作者:李艳明
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第02期
论文发表时间:2019/6/17
标签：叶片论文; 风力发电论文; 故障论文; 系统论文; 状态论文; 发电机论文; 光纤论文; 《当代电力文化》2019年第02期论文;