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摘要：近几年来，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；运行安全；控制措施
引言
由于风电机组所处的工作环境恶劣，风电技术还在发展完善，一些机组运行质量不稳定，在运行过程中因停电、故障、技术缺陷、安装质量等造成风电事故不断增加，尤其近几年陆续出现风机倒塌、机舱着火、人员触电、机组大面积脱网等事故，成为风电发展的隐患。
我国风力发电经过这些年的快速增长，正逐步向稳定发展转变。在这样的发展阶段，全方位分析风电机组运行安全，有效防范可能发生的各种风险，采取必要的控制措施，不断提高风力发电机组运行安全是十分必要的。
1风力发电机组的运行
风力发电机组的控制系统一般情况下都会有多个CPU参与生产运行，都是采用工业微处理器进行控制的，所以这个工作系统有很强的抗干扰能力。控制系统还会与发电机组直接连接，可以进行远程控制，从而大幅度的降低了运行的工作量。由此可以看出风力发电机组的主要工作内容就是远程的故障排除和运行数据的统计分析这两部分，只要在日常生产中认真做好这两点就可以使风力发电机组非常好的运行。
1.1远程故障的排除
通过远程复位控制以及自动复位控制这两种方式就可以解决风力发电机组运行过程中出现的大部分故障。而且风力发电机组的运行与电网的质量好坏是有很大的关系的，因此在发电的过程中通常采用的都是双向保护。风力发电机组通常都会设置多重的故障保护措施，在生产的过程中如果遇到电网电压或者电频不稳定的情况，就是可以通过自动复位控制来解决的。
除了上述的故障以外，其它可通过远程复位控制来解决的故障还有以下几种：
1）风力发电机组控制器发生误报的故障；
2）各检测传感器误动作；
3）控制器认为风力发电机组运行不可靠。
1.2运行数据的统计分析
在风电场的管理工作当中对风电场设备在运行过程中发生的情况进行认真的统计与分析是工作的主要内容。通过对收集到的数据统计分析得出的结果，前期可以作为风资源评估，风电厂设计以及设备选择的理论依据，后期可以用来考核量化运行维护工作的完成情况。
当然运行工作中的重要内容还包括每个月都要进行的发电量统计报表，这个报表的真实性是和发电场的经济效益有直接关系的。报表的主要内容包括：风力发电单机组的月发电量，场用电量，风力发电机组的正常工作时间，故障时间，标准利用的时间，电网停电及故障时间等。
通过对风力发电机组的功率曲线数据统计与分析，可以为风力发电机组提高出力和提高风能利用率提供实践依据，服务以后的生产运行。
1.3故障原因分析
通过对风力发电机组产生故障的原因进行分析和了解，对故障的成因有了一定的了解，在维护过程中可以减少需要花费的时间，而且也会很大程度上降低故障发生的频率，减少机组的停机时间，使设备得到充分的利用。通过对风力发电机组偏航电机负荷过大的分析，得知有以下几个可能：首先从机械上来说电机输出轴以及键块的损耗、偏航大齿轮折断、偏航滑靴间隙发生变化都可能引起电负荷过大；接着从电气这方面来讲，引起这种故障的可能主要有软偏航块的损坏、偏航接触器的损坏以及软偏触发板的损坏等。
2风力发电机组的运行安全分析
风机借助主动对风方式，保证叶轮长期处于迎风状态，将风能转化成机械能，由驱动发电机转化机械能为电能，最终实现电网电能输送，这是风力发电机组工作的主要原理。风力发电机组需要在野外长期运行，工作条件极其恶劣，人为无法控制自然界风能，导致风力发电机组承受不同类型复杂载荷，一旦外界条件发生变化，给风力发电机组运行安全造成严重威胁。
风力发电机组作为一个全天性自动运行设备，在运行期间能够实现自我控制，且与状态检测、自动运行及无人值守需求相符。从现阶段风力发电机组控制系统来看，其核心是可编程控制器，控制器、传感器、PLC及其他执行机构共同构成了控制系统。传感信号充分反映风力发电机组运行状态，一旦某项指标出现变化，在PLC的处理下，控制器将发出指令以对各项进行控制。由此可见，风力发电机组控制系统与运行安全有着密切联系。
实现风力发电机组运行安全的方式，不仅可以借助风力发电机组控制系统，还可以在常规运行系统中设置安全链保护系统，这种系统主要运用单回路结构。机组出现过速、电网异常、极限风速、变桨超限等故障时，回路能够自动断开，这样能够确保风力发电机组运行安全。
3针对机组运行安全采取的控制措施
3.1设备巡视检查和定期检修
风电机组运行过程中控制系统能否可靠实现各项控制功能，依赖于组成控制系统的软、硬件是否状态良好。因此，经常性地对个体软件、硬件保护措施进行检查，正确设定各项技术参数，及时消除设备隐患，是安全风险预防的重要措施。另外，做好定期检修工作，如定期润滑、连接件定期紧固，实施主动预防检修措施，在巡查和检修作业时遵守安全操作规程，才能保证人员安全和风机运行安全。
3.2风机安装质量控制
在风电场建设期间，对风机安装紧固件力矩值进行控制，特别是对组成风机的各部件连接、电气线缆接头紧固力矩严格检查，这对于风机投产后确保不发生倒塌事故、杜绝线路虚接而引发火灾事故将是十分必要的措施。
3.3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。通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、功率等信息分析，可以提早判断机组运行状况。同时，机组运行参数和报警信息可以即时传输给主控制器，主控制器可以远程操控实现安全控制。
3.4对特殊危险情况采取措施
气候变化，雷雨闪电会对机组安全造成威胁，做好雷电接受和传导系统、过电压保护和等电位连接等防护措施，经常检查接地系统是否良好是防范雷击事件的重要措施。尽管机组有雷电防护装置，但是仍然会有雷击的危险，在雷暴天气时人员不可接近或触摸风机。其次，风机运行时会遇到风速超过其安全工作范围的情况，如果风机过速，功率过发，会对机组的安全运行会产生威胁。在这种情况下要通过远程控制使机组停机，而且人员不得靠近风机。第三，在寒冷和潮湿环境中如果风机停机时间过长，叶片上会有结冰。因此再次启动风机前，必须对绝缘设施进行检查，合格后才允许启机。为了防止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。
3.5加强风电场运维管理
有些风电场发生风机安全事故，从表面上看是由于风机疏于维护造成的，但从深层次分析，是风电场对于维护计划、制度执行不力，管理缺失。风电机组是动态运行的设备，加强运维管理及时消除隐患，才能保证机组运行正常。
3.6采取积极地消防措施
由于电气故障、机械故障和雷击等原因，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气，这只是相对简单的消防措施。在机组无人值守的条件下，对容易引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。目前国内已经开始对风电火灾防护方面进行研究，应用自动消防系统，改变被动消防的做法。通过温感、烟感以及早期烟雾探测器和空气采样探测器等设备对保护区域进行信号采集，将检测信号送到消防控制器，实现报警功能和启动相应介质实施灭火，这种措施应当积极推广。
结语
随着风机生产制造技术的进步和智能电网的开发应用，认真做好风机运行安全与控制措施课题研究，积极开发适用于中国特点的先进风电机组，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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