风力发电机组运行安全与控制方案分析

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　　【摘 要】目前风电场因为在运行管理、技术质量和配套设施方面存在一定的安全隐患，对于机组运行的安全产生了一定的影响，被相关行业和领域重点关注。对于风电机组产生影响的因素有很多。作为发电系统的重要构成，风电机组的安全稳定性对于系统运行的安全具有十分重要的影响。本篇文章对于风电机组运行的安全和控制方案进行了研究和分析，针对运行过程中产生的相关问题提出了解决的措施，保证电网的基本安全，降低风电安全事故发生的可能性，发挥风力发电的实际效益，推动风电机组的进步和发展。
　　【关键词】风力发电机组；运行安全；分析；
　　引言
　　目前，风电机组运行技术还在应用和发展的过程过中，风电机组因为实际的工作环境比较复杂，在质量和安全方面具有一定的问题，会因为停电故障和技术缺陷导致安全事故的产生，在近些年的发展中，风电机组发展的安全隐患逐渐增加，产生了机舱着火、人员触电、风机倒塌、大面积脱网等事故。随着风力发电的应用和发展，系统运行逐渐转型，形成稳定发展的趋势。针对这种情况，对于风电机组运行的安全进行研究和分析，能够有效的规避和防范系统潜在的安全隐患和产生的风险，通过相关的措施方法，保证机组运行的安全。
　　1 风力发电机组运行详情
　　实际的工作原理是使叶轮处于迎风状态，对于风能进行吸收最终转化成机械能，转动发电机，对于机械能进行转化，形成电能，最后将变压器集成到电网中，完成输出电能的基本任务。目前风电发动机运行的主要方式就是并网运行。对于输出功率进行一定程度的保证，并网风力发电机运用的是恒速恒频和变速恒频的控制方式。为了有效提升风能的转换效率和基本质量，在风力发电技术发展的前提下，通过变桨控制技术保证风速和叶轮的速度一致，由变电流技术控制发电机的转矩，对于电能输出的恒定频率进行保证。变速恒频成为当今阶段风力发电机并网运行的主要控制方法。
　　2 风力发电机组运行安全分析
　　风电机组运行受到各种复杂的负载，外部条件的变化随时都在受到威胁。为了提升风电机组的承载能力，选择用于风电机组制造的材料一般会经过大量的性能和疲劳试验，然后进行筛选。在设备中的金属结构部件一般是由高机械性能材料制成的，在一定程度上能够耐高温、低温，对于产生的腐蚀和冲击能够进行抵抗，实际的使用寿命超过15年。因为风力涡轮机是全天候自动操作设备，实际操作的过程中是自动控制的状态。目前风力涡轮机控制系统以可编程控制器为中心。PLC，传感器，控制器和各种执行器构成了实际的控制系统。当指示器改变时，PLC处理控制器并发出命令以完成各种控制功能。除了使用风电机组控制系统来实现各种控制功能以确保风电机组的安全运行外，目前大多数单元使用独立于传统操作控制系统的安全链保护系统。安全链保护系统采用单回路结构，所有重要的监控点形成单个回路。当机组有任何异常振动，电网异常和极端风速时，安全链立即断开，风电机组停止，从而确保设备的安全性。在风电机组运行控制策略方面，控制技术可以通过俯仰功能有效降低单元操作的负荷，并在机组停止时自动将叶片角度调整到最大叶片角度位置，使风电机组进入安全的位置。在制动系统中，运用三个独立的叶片俯仰机构。当风电机组在极端情况下运行时，通过紧急羽化将叶片恢复到最大叶片角度，以实现制动功能。当风电机组静止时，负载远小于动态负载。因此，通过俯仰和制动来停止风电机组，以实现对装置的安全保护。由风和传动系统引起的振动对操作安全性有影响。在自动偏航系统中，偏航制动器部分地装载有制动负载，这确保了在偏航期间驾驶室的平稳旋转。在使用远程监控和监控系统的风电场中，可以记录风电场所有单元的详细信息，并及时了解风机的运行状态。当设备发生故障报警时，对于维护管理人员进行提醒，进行关机处理，保障设备的安全。
　　3 针对机组运行安全采取的控制措施
　　3.1 定期维修和检查设备
　　要实现风电机组的可靠安全性，就要保证控制系统设施的状态。针对这种情况，要定期的检查软硬件保护设施，设定相关的技术参数，对于机组运行过程中的安全隐患进行及时的消除，对于风险进行预控和防范。除此之外，对于相关设备要进行定期检修，实施主动预防检修措施，例如定期润滑、连接件定期紧固，在巡查和检修作业时遵守安全操作规程，对于机组和人员的基本安全进行保障。
　　3.2 掌控风机的安装质量
　　对于风电场进行建设的过程中，要合理的控制安装风机的固件力矩值，尤其是要严格检查风机的组接元件和电气线缆接头紧固力矩，这在一定程度上能够避免倒塌事故和线路虚接引发的火灾事故。
　　3.3 对特殊危险情况采取措施
　　首先，从机组安全的角度上来说，产生的气候变化以及雷雨电都会造成威胁。针对这种情况，要做好雷电的传导，进行过电保护，对于接地系统进行一定程度的检查处理，防止产生雷击事件。风电机组对于雷电都具有防护措施，但仍旧不能避免产生雷击的可能性。同时，要提升机组人员工作的安全意识，尽管不要在恶劣天气的情况下接触风机，要做好安全防护措施。其次，风电机组在实际运行的过程中，要将风速控制在安全工作的范围内，如果风机过速，对于机组的安全就会产生一定的影响。在这样的基础情况下，对于机组要进行远程操控，避免直接接触。最后，实际的运行状况和天气状况对于机组运行也会产生一定的影响，如果天气比较寒冷、潮湿，叶片就会结冰。启动风机前，要对设施进行处理，保证风机的安全，符合运行的要求后才能进行相关工作。为了防止叶片上的冰块掉下来伤人，人员要远离叶片旋转面下方。
　　3.4 强化风电场管理
　　一部分风电场出现安全事故，分析原因从表面上看是因为对于风机疏于维护管理造成的，但实际上是因为风电场在执行力度上和维护管理方面的缺失。风电机组是动态运行的设备，强化运维管理对于存在的安全隐患进行及时的消除，对于机组运行的状态和基本安全进行一定程度的保障。
　　3.6 采取积极地消防措施
　　机械、电气故障给对于风电机组会产生一定的影响，甚至会引发风电火灾，尽管部分风电场针对这种情况在风机机舱和塔筒平台上上进行了滅火器材的配置，但只能起到简单的灭火，对于严重的事故不能进行更好的控制。为了合理的控制和预防火灾，在无人值守的情况下，要在容易产生火灾的关键点进行预测和布置灭火的措施。相关的专家和学者对于防护风电火灾已经加大了研究的力度，逐渐应用自动化消防系统，提升工作的效率和质量。
　　4 结束语
　　随着经济建设的进步和发展，运用风力进行发电逐渐普遍化，但实际的运行过程中也产生了一系列的问题，对于发电的安全造成了影响。在这之中，最主要的一个问题就是电网以及风机产生故障时，机组为了进行自我保护会进行自动化切除故障，但这种方式也影响了系统运行的安全稳定性。目前，对于智能电网开发和应用的范围逐渐扩大，风机制造生产制造的技术也在不断的进步，针对这种情况，要保证风机运行的安全，通过合理有效的措施进行掌控，开发适用于符合我们国家发电特点的风电机组，优化经济的发展方向，从整体上提升风电运行控制的能力。
　　参考文献：
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　　[2]赵海翔.风电引起的电压波动和闪变研究[D].中国电力科学研究院.2005 年
　　[3]程明，张运乾等.风力发电机发展现状及研究进展[J].电力科学与技术学报.2009年
　　（作者单位：上海振华重工启东海洋工程股份有限公司）
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