第六讲 电网故障下风力发电机组的运行控制
风力发电机组的故障处理和运维措施
风力发电机组的故障处理和运维措施摘要：风力发电在为人类带来便捷电力能源的同时，也存在一定的故障隐患，这些故障不仅在一定程度上影响了风力发电机组的正常运转，而且还隐藏着一定的安全事故隐患，一旦发生，就会影响电力供给的稳定性。
为此，我们要定期对风力发电机组进行检测维护，对各种故障采取不同的维护和检修方法，确保风力发电机组能够正常地运转，为社会提供更加丰富的电力资源。
关键词：风力发电设备；巡视检查；运行分析；运维措施引言：风力发电机组在日常使用的过程中，我们必须要对其进行有效的控制管理，以避免在使用的过程中受到各方面因素的影响而出现质量问题，从而导致风力发电机组的工作性能受到了严重的影响。
为此我们就应该对风力发电机组故障产生的原因进行分析，从而采用相应的技术手段来对其进行处理，以确保风力发电机组的正常运行。
1 风力发电的概述在当前我国社会经济发展的过程中，风力放电已经得到了人们的广泛应用，其工作原理主要是通过风力资源来对带动发电设备的运转，从而将风能转变为机械能，再将机械能转化为电能，这样不仅很好的满足了人们的用电需求，还符合当前我国社会经济可持续发展的相关标准，促进我国社会经济建设。
近年来，从当前我国风力发电行业发展的实际情况来看，其建设规模也在不断的扩大，这就为我国构建社会主义和谐社会打下了扎实的基础。
不过其风力发电机组在实际使用的过程中存在着许多的故障问题，这就对风力发电机组的正常运行有着严重的影响，为此我们就像对其故障问题产生的原因进行分析，采用相应的技术手段来对其进行处理，使其工作性能得到有效的保障。
2 风力发电机组常见故障及排除2.1 风轮噪音风轮在转动的时候会发出异常的噪音，产生该故障的原因主要有以下6个方面：一是风轮的轴承损毁或者轴承座松动。
排除的方法是对增速器和风轮轴的同轴度进行重新调整，拧紧固定螺栓，使之牢靠紧固；如果是轴承损坏或者松动，就需要更换轴承，再安装轴承底座。
二是风力发电机组的机舱罩不严或者是松动后又碰触到其他部件。
风力发电的运维与管理技术
风力发电的运维与管理技术风力发电是一种利用风能转化为电能的发电方式，其对环境友好、可再生的特性使其成为了当今主流的清洁能源之一。
然而，与传统燃煤发电厂相比，风力发电需要更复杂的运维与管理技术来确保其可靠性和效益。
本文将探讨风力发电的运维与管理技术，旨在提供一些有用的参考和指导。
一、风力发电的基本原理在谈论风力发电的运维与管理技术之前，我们有必要先了解一下风力发电的基本工作原理。
风力发电利用风力驱动风机叶片旋转，通过转化机械能为电能。
一般来说，风力发电机组由风机叶片、轴承、发电机、传动系统和控制系统等部分组成。
当风速达到一定水平时，风机叶片便开始旋转，带动轴承转动并驱动发电机产生电能。
二、风力发电的运维内容1.例行检查与维护风力发电机组需要进行定期的例行检查与维护工作，以确保各个部件的正常运行。
这包括对风机叶片、传动系统、发电机等关键部件进行检查和维护，及时发现和解决潜在问题。
2.故障排除与修复风力发电机组由复杂的机械和电气系统组成，在运行过程中可能会出现各种故障。
运维人员需具备一定的技术和经验，能够快速准确地排除故障，并进行相应的修复工作，确保发电机组的正常运行。
3.性能监测与优化风力发电机组的性能监测与优化是提高发电效益的重要手段。
通过实时监测各种参数，比如风速、温度、发电功率等，运维人员可以及时发现并解决潜在问题，调整参数以最大化发电效益。
三、风力发电的运维管理技术1.设备管理风力发电机组的运维管理技术包括设备档案管理、设备状态监测和维修管理等。
运维人员需要对每台发电机组进行详细的档案管理，包括资料记录、维修记录等，以便于进行故障排除和维修工作。
同时，运维人员还需要通过设备状态监测，及时了解设备的运行状况，并制定相应的维修计划。
2.数据管理风力发电机组的运维管理还需要进行数据管理，包括数据采集、数据分析和数据存储等。
运维人员需要通过数据采集系统实时获取各种参数数据，并通过数据分析技术进行故障诊断和预测，以便及时采取相应的措施。
电力系统中的风能发电优化与运行控制
电力系统中的风能发电优化与运行控制随着全球能源危机的日益加深，可再生能源的开发和利用成为全球性的热点话题。
而风能作为一种清洁、环保且持续性较好的能源形式，正逐渐发展成为能源产业的重要组成部分。
在电力系统中，风能发电技术的优化与运行控制对于提高风能发电的效率和稳定性具有重要意义。
本文将对电力系统中的风能发电优化与运行控制进行详细探讨。
一、风能发电优化风能发电的优化主要包括风电场布局优化、风机参数优化和风电系统运行调度优化。
首先，风电场布局优化是指在整个风电场范围内合理布置风机的位置，以最大限度地提高风能发电的效率。
通过科学的方法和技术手段，确定风电机组的布置位置，使得风电场在特定的地理和气象条件下能够实现最佳的风资源利用。
布局优化的关键是确定风机之间的最佳排列方式，以减小风机之间的相互干扰，提高风机的利用率和整体发电效率。
其次，风机参数优化是指通过对风机本身的结构和性能进行优化，使其能够更好地适应不同的风速和环境条件，提高风能发电的效率和稳定性。
风机参数优化主要包括风机桨叶的优化设计、风机控制系统的优化和风机运行参数的优化调整等。
通过合理地设计和优化风机的结构和控制系统，提高风机的响应速度和适应能力，使其能够在不同的风速和风向条件下实现最佳的发电效果。
最后，风电系统运行调度优化是指根据电力系统的负荷需求和风电场的风资源情况，合理调度风电系统的运行模式和发电装置，以最大限度地提高风能发电的利用率和稳定性。
运行调度优化主要包括风机的启停控制、风能发电机组的优化调度、风电场与电力系统之间的协调运行等。
通过科学的运行调度策略和技术手段，实现风电系统与电力系统之间的有效协调，提高风能发电的供应能力和稳定性。
二、风能发电运行控制风能发电的运行控制是指对风电场和风能发电机组进行监测和控制，以确保风能发电系统的安全、稳定和高效运行。
风能发电的运行控制主要包括风电场监控、风机运行监测和风机故障诊断与维护等。
首先，风电场监控是指通过实时监测和管理风电场内各个风机的运行状态和发电情况，及时发现和解决潜在的问题，确保风电场的安全和稳定运行。
风电发电机组的控制与管理
风电发电机组的控制与管理随着人们对可持续发展的日益关注，风电作为一种清洁、可再生的能源正越来越受到重视。
而风电发电机组作为风电站的核心部件，其控制与管理也变得至关重要。
一、风电发电机组的工作原理风电发电机组是由三个基本部件组成的，分别是风力涡轮、发电机和控制系统。
当风力涡轮旋转时，通过轴承将旋转力传递给发电机。
发电机则将转动的机械能转换成电能，输出给电网。
二、风电发电机组的控制方式风电发电机组的控制方式分为集中控制和去中心化控制两种。
集中控制是指多个风电发电机组通过一个中央控制中心进行协调和控制；而去中心化控制则是指多个风电发电机组之间进行相互协调和控制。
其中，集中控制方式可以实现对整个风电站的监控和控制，同时也能够进行故障诊断和维护，但存在单点故障和系统复杂度高的问题。
而去中心化控制方式相对来说更加灵活，能够进行分布式处理和自治控制，但也会存在协调和同步的问题。
三、风电发电机组的管理风电发电机组的管理对于保证风电发电系统的稳定运行和提高发电效率是至关重要的。
其管理工作主要包括以下几个方面：1、设备运行维护管理设备的运行维护管理是保证风电发电机组长期稳定运行的基础。
管理人员应定期进行检查和维护，及时发现问题并做出相应的处理。
同时，制定科学合理的保养计划和故障维修措施也是必不可少的。
2、数据采集与分析数据采集和分析是为了保障风电发电机组的长期性能和运行状态的合理性而进行的工作。
通过对数据的采集和分析，可以及时发现发电机组存在的问题，并制定适当的解决办法。
3、性能评估和优化发电机组的性能评估和优化是为了提高发电机组的发电效率和运行质量。
通过对发电机组的性能指标进行分析和评估，可以找到潜在的性能问题，并进行针对性的优化，提高其电网接入能力和发电效率。
四、结论风电发电机组的控制和管理对于保证风电站的可靠运行和提高发电效率有着至关重要的作用。
通过采用适当的控制方式，科学合理的管理方法以及可靠的数据采集和分析系统，可以最大程度地提高风电发电机组的运行效率和可靠性，以支撑清洁能源的可持续发展。
风电场的控制和运行模式
风电场的控制和运行模式引言风能作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到世界各国的重视。
风电场作为风能发电的主要形式，已经成为国内外能源转型的重要一环。
风电场的控制和运行模式是保证风能发电产能的重要保证。
本文将结合风电场的实际情况，系统探讨其控制与运行模式。
一、风电机组控制模式1. 直接驱动控制模式直接驱动风电机组是指在机组旁边直接安装风轮，通过风能转换机构驱动机组发电。
这种方式的控制模式相对简单，经济性更强。
其主要特点为：（1）风轮和发电机直接相连，不需要传动系统，减小了能源传输过程中的能量损失；（2）转速较低，整机噪声较小，适用于近邻场内使用；（3）由于缺乏齿轮传动系统，驱动系统可靠性更高，使用寿命更长；（4）需要风速较高达到额定转速，通常需要一个大的转子和齿轮箱，造成成本较高。
2. 变桨或变桨电液混合控制模式变桨控制模式是指通过调节桨叶具体角度，控制转子转速和功率输出。
这种方式主要由电动和液压驱动两种方式。
其特点为：（1）通过调整桨叶角度来改变风轮输入的能量，从而控制转子转速，实现功率输出的控制。
（2）这种控制方式能够较好地适应变化的风速，并提高整机的效率；（3）需要齿轮箱来将高速风轮转速转化为较低的输出速度，造成传输过程中的损失；（4）设备的复杂性较高，造成成本较高。
二、风电场的运行模式1. 并网模式风电场的并网模式是指将发电的电能通过变电站输送至电网，完成对电网的供电。
这种方式是目前大多数风电场所采用的方式，其特点为：（1）风电场可以实现远程监控、管理和调度；（2）风电场的发电量可以对电网的负荷进行动态调整，保障了电网的稳定运行；（3）并网模式需要与电网进行交互，需要严格遵循各类电网接入要求，并接受各类电网调度命令。
同时，需要经常维护检查，保证运行正常，这也会增加一定的运营成本。
2. 离网模式离网模式是指风电场发电可以不通过电网输送，而是自身充电或者储能系统输送电力。
这种方式的特点为：（1）可以在没有电网的地方利用风能发电，为某些远离电网的乡村或者山区提供电力保障；（2）避免了与电网接入时可能存在的安全隐患，提高了风电场的运行稳定性；（3）离网模式需要单独建立电力输送系统或储能系统，造成成本较高；（4）对于风能充电时间的预估和储能系统的匹配也是需要考虑的问题。
风力发电系统运行及控制方法
风力发电系统运行及控制方法摘要：加强使用各类新能源的发展，风力发电系统作为一种新能源逐渐被应用到人们的生活和工作，利用风力发电系统不仅可以减少煤炭资源的消耗，保护环境，减少环境污染，电力供应质量可以继续为我国提供安全高效的保障。
本文主要研究风力发电系统的运行与控制。
关键词：风力发电系统；运行控制；方法前言：今天，随着技术无污染、高效发展的发展，各国都在积极探索和研究风能和其他新能源的开发，特别是在当前能源短缺的形势下。
风力发电系统的研究越来越重要。
根据各种运行方式和控制技术，风力发电系统可分为定速恒频系统和变速恒频系统，以充分利用风能。
1风力发电系统结构风力发电系统的系统结构，主要由风轮、齿轮箱、发电机和转换器设备和其他设备，风轮主要是用来捕获风能，然后进一步将捕获的风能转化为机械能，机械能可以用到人们生活中的发电中，可以利用风的能量由发电机最终完成发电，然后转移到电网实现发电的目的。
以小型风力发电系统中风力发电机为例简单介绍，小型风力发电系统主要由小型风力发电机、发电机、三相无控整流器、升压变换器、逆变器、滤波器、直流电压负载和负载局部用户部分组成。
和谐运行，促进风电系统正确运行与控制。
在风力发电系统的运行控制过程中，为了实现风力发电机组的最大功率跟踪，对变换器进行了一系列相关的控制研究。
2风力发电系统液压系统综述压力冲击应保持在最小值，压力冲击大能造成危险。
即使在电源故障恢复的情况下，也必须保证安全的工作条件。
下列外部因素不影响液压系统的运行：（1）污染介质；（2）沙尘；（3）杂质；（4）外加磁场、电磁场和电场；（5）阳光；（6）振动。
如果液压系统是保护系统的一部分，电网故障和外部极限温度不应危及系统的正常运行。
同步发电机以恒定的速度运行，它不受连接电网频率作用，也不受转矩的影响。
电网频率所规定的速度也是通常的同步速度。
异步发电机也是一种发电机，它允许一定的偏离，即偏离电网频率所规定的速度。
风电场电气设备中风力发电机的运行维护
风电场电气设备中风力发电机的运行维护风力发电机是风电场的核心设备之一，其运行维护对于风电场的稳定运行和发电效率至关重要。
在风力发电机的运行维护过程中，涉及到电气设备的管理、维护和检修工作。
下面将详细介绍风力发电机的运行维护内容及相关工作流程。
一、风力发电机的基本原理风力发电机利用风能转化为机械能，然后再转化为电能。
其基本原理是当风通过风叶时，使得风叶受力并产生转动，然后通过风力传动装置将旋转的动能传递给发电机，进而产生电能。
风力发电机的核心部件是发电机，它由定子和转子组成，通过电磁感应原理实现电能的转换。
在风力发电机中，电气设备主要是指发电机的内部电气元件、控制系统和电气连接设备等。
二、风力发电机的运行维护内容1. 定期检查和维护电气元件：包括发电机绕组、绝缘件、接线端子、电机线圈等部件，检查是否有损坏、老化、接触不良等情况，及时进行维护和更换。
2. 检查和维护控制系统：包括控制柜、信号传感器、断路器、保护装置、调速器、遥控装置等，检查元件的工作状态和连接情况，及时处理故障和更换失效部件。
3. 发电机的润滑和冷却系统维护：保持发电机轴承、齿轮箱、风叶轴承等部件的润滑和散热系统的正常运行，防止因摩擦引起的故障和损坏。
4. 定期进行风力发电机的转子动平衡检查：防止因振动过大引起的设备损坏以及降低噪音和提高发电效率。
5. 协助维修人员进行检修和维护工作：定期协助维修人员对发电机进行检修和维护，以确保设备的安全运行和稳定性。
1. 制定运行维护计划：根据风力发电机的实际运行情况和制造商的维护要求，制定风力发电机的运行维护计划，包括维护周期、维护内容、维护措施、维护责任人等。
2. 进行定期检查和维护工作：根据维护计划，进行发电机内部电气元件的定期检查和维护工作，及时清洁、润滑、更换损坏部件等。
3. 进行故障排除和修复工作：当发电机出现故障时，及时进行故障诊断和排除工作，保证设备的正常运行。
4. 参与发电机的维修工作：在发电机需要检修和维护时，参与维修工作，协助维修人员进行拆卸、更换、调试等工作。
风力发电控制方法
风力发电控制方法一、引言随着能源需求的不断增长和对环境保护意识的提高，可再生能源的利用越来越受到关注。
其中，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐成为人们广泛采用的发电方式之一。
风力发电的关键是如何有效地控制风力发电机组的运行，以实现最大化的发电效益。
本文将介绍几种常见的风力发电控制方法。
二、定速控制定速控制是风力发电最常用的控制方式之一。
其原理是通过控制风力发电机组的转速保持恒定，使得发电机输出的电压和频率稳定。
在这种控制方式下，风力发电机组的转速通常设定为额定转速，当风速超过额定风速时，会通过控制机组的叶片角度或刹车系统来限制转速，以保护发电机组的安全运行。
三、变速控制变速控制是一种根据风速的变化而调整风力发电机组转速的控制方式。
在低风速时，风力发电机组的转速较低，以保证机组获得足够的启动风速；而在高风速时，转速会逐渐增加，以提高风力发电机组的发电效率。
变速控制能够更好地适应不同的风速条件，提高发电效率，但也增加了控制系统的复杂性和成本。
四、功率控制功率控制是一种以实际输出功率为目标的控制方式。
通过监测风力发电机组的转速、风速和叶片角度等参数，控制系统可以实时计算出最佳的功率输出点，并调整叶片角度和转速以实现最大化的发电效益。
功率控制可以使风力发电机组在不同的风速条件下始终工作在最佳状态，提高发电效率和稳定性。
五、电网并联控制电网并联控制是将风力发电机组与电网连接并行运行的一种控制方式。
通过监测电网的电压和频率等参数，控制系统可以调整风力发电机组的输出功率，使其与电网保持同步运行。
电网并联控制可以实现风力发电的发电功率与电网负荷的匹配，同时也可以提供稳定的电力输出。
六、故障保护控制故障保护控制是一种用于保护风力发电机组安全运行的控制方式。
通过监测发电机组的转速、温度、振动等参数，控制系统可以及时检测到可能存在的故障，并采取相应的措施，如降低转速、切断电网连接等，以防止故障进一步扩大，保护设备和人员的安全。
风力发电机组控制及运行维护技术
风力发电机组控制及运行维护技术摘要：针对风力发电机组，在对其风力发电机组控制进行分析介绍的基础上，对风力发电机组的运行维护进行深入分析，为风力发电的发展奠定坚实基础。
关键词：风力发电机组；机组控制；机组运行维护1.风力发电机组控制因自然风速方向及大小都具有随机变化的特点，且机组切入、切出电网及输入功率方面的限制，所以必须对其进行自动控制。
1.1定桨距失速风力发电这项技术起源于80年代中期，之后在市场中占据很大比例，用于解决并网、运行控制等方面的问题，主要包括以下技术：软并网、自动解缆和空气动力刹车。
安装过程中，桨叶节距角已确定，机组转速主要由电网频率来控制，而输出功率则由桨叶自身基本性能控制。
如果风速超过额定转速，则桨叶可以采用失速调节将功率控制在一定范围内，依靠叶片特殊结构，在遇大风后，从叶片背面经过的气流将出现紊乱，影响叶片的气动效率，对能量的捕获造成限制，最终产生失速。
考虑到失速为典型的气动过程，十分复杂，当风况较不稳定时，难以准确得出实际的失速效果，因此在超过MW级的机组中往往很少使用。
1.2变桨距风力发电在空气动力学方面，如果风速相对较高，则可通过对气流的改变和桨叶节距的调整来改变机组动力转矩，确保输出功率可以保持平稳。
通过对变桨距这一调节方式的应用，能使输出功率的变化曲线保持平滑，阵风情况下，基础、塔筒和叶片冲击比之前提到的失速调节小，能减少材料实际利用率，并减轻机组的整体重量。
这一控制方法的缺点在于必须要有一套完善且复杂的机构来实现变桨距，能对阵风有极快的响应速度，以此从根本上减小或避免因风力波动产生的功率脉动。
1.3主动失速/混合失速发电该技术是上述两项技术的合理组合，在低风速情况下，通过对变桨距技术的应用来提高气动效率，在风机功率达到额定值后，按照与变桨距调节相反的方向对桨距进行改变。
该调节方式会使叶片攻角产生变化，使失速现象更加深入，确保功率输出保持平滑。
因此，它综合了以上两种控制方法的特点及优势。
风力发电机组的控制与保护
具有在高于额定风速时输出功率平稳的特点。当功率 在额定功率以下时，控制器将叶片节距角置于0。附近， 节距角不变，发电机的功率根据叶片的气动性能随风 速的变化而变化，当功率超过额定功率时，变桨距机 构开始工作，调整叶片节距角，使其将发电机的输出 功率调节在额定值附近。
1 概述 2 定桨距风力发电机的控制 3 变桨距风力发电机的控制 4 变速风力发电机的控制 5 控制系统的执行机构 6 偏航系统
1、概述
1.1风力发电机组的控制系统的可靠性直接影响 整个风力发电机组的正常发挥，其精确的控制、 完善的功能将直接影响机组的安全与效率。
1.2风力发电机组控制系统的基本组成 控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、
3 变桨距风力发电机的控制
▪ 3.1结构特点 ▪ 变桨风力发电机组的叶片不再与轮毂固定连接，
而是能够相对转动。 ▪ 从空气动力学角度考虑，当风速过高时，只有
通过调整桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从 而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才 能使功率输出保持稳定。
3.2 变桨距风力发电机组的特性 3.2.1 输出功率特性
5.3电机驱动的变距机 构
变距系统的另一种
驱动方式是电机驱动方 式。由于结构简单，易 于施加各种控制，可靠 性高，使用更为普遍。
图15为变距系统的 一种典型结构，
图15独立变桨距电机执行原理图
6偏航系统
6.1偏航系统的基本结构
图16偏航系统结构
6.2偏航控制系统 偏航系统是一随动系统，当风向与风轮轴线偏离一个
▪ 3.4震动保护：机组应设有三级震动频率保护，震 动球开关、震动频率上限1、震动频率极限
▪ 4电网掉电保护 风力发电机组离开电网的支持是无法工作的， 一旦有突发故障而停电时，控制器的计算机由 于失电会立即终止运行，并失去对风机的控制， 控制叶尖气动刹车和机械刹车的电磁阀就会立 即打开，液压系统会失去压力，制动系统动作， 执行紧急停机。
风力发电机组的控制技术
风力发电机组的控制技术摘要：随着时代的发展科技的进步，我国在不断地向前发展，电力的使用量是衡量一个国家发展的主要依据之一，我国每年的电耗量位居世界前列，发电过程中需要消耗大量的能源，对环境造成一定的影响，所以我国一直致力于利用清洁能源进行发电，其中风力发电就是清洁能源发电的主要手段之一，本文将对风力发电机组的控制技术进行讨论。
关键词：风力发电；风力发电机组；发电机组控制技术风力发电是一种清洁的发电手段，减少了发电对于环境的破坏。
我国国土辽阔，适合风力发电的区域广泛，所以我国在风力发电这一发电技术上取得了长足进步，风力发电机组的控制技术是维持风力发电的最核心技术之一，风力发电机组的控制技术能够为我国风力发电事业提供强大助力。
一、风力发电在进行风力发电机组的控制技术讨论时，首先简述一下风力发电的概念及其适用范围。
风力发电是指将风的动能转化为机械动能，之后将机械动能转化为电能的一种发电手段，并且风力发电在发电过程中不会产生辐射及空气污染情况的发生，是一项清洁的发电技术。
风力发电在我国西部地区使用广泛，风力发电技术在近些年也得到了充分的发展，风力发电又分为水平轴风力发电、垂直轴风力发电、双馈型发电机发电等多种发电模式。
二、风力发电机组想要利用风力进行发电工作，就离不开发电机组的运转，风力发电机组由风轮、发电机组成。
其中发电机又由风轮中所含的叶片、轮毂等部件组成，当叶片受到风力吹动时，会进行旋转，从而将机械能转化为电能。
风力发电机组按照风轮桨叶分类分为定桨型与变桨型两种，按照风轮的转速又可分为定速型、变速型两种[1]。
我国现在已经拥有了风力发电关键零部件的开发制造能力，但是我国的风力发电机组控制技术还有待完善，再简单描述风力发电机组的构成与类型之后，下面将针对风力发电机组的控制技术进行讨论。
三、风力发电机组的控制技术风力发电机组的控制技术，是风力发电的核心，通过控制技术能够提高风力发电的安全性，提高风力发电的发电效率，下面根据风力发电机组的控制技术进行研究讨论。
第六章 风力发电机组的运行调节
下降→阻力增加→叶片失速。 叶片攻角由根部向叶尖逐渐增加，根部先进入失速，随后失速增
大逐渐向叶尖扩展。失速部分功率减少，未失速部分功率仍在增加，
使功率保持在额定功率附近。
定桨距风力发电机组的功率控制
二、定桨距风力发电机组的功率控制方法
程序。
风速
机组的基本运行过程
5、风力发电机组的并网
大发电机向小发电机的切换
❖首先断开大发电机接触器，再断开旁路接触器。由于发电机在此之前 仍处于出力状态，转速在1500r/min以上，脱网后转速将进一步上升。
功率
P1 切换点 P2
大发电机功率曲线 小发电机功率曲线
风速
❖迅速投入小发电机接触 器，执行软并网，由电网 负荷将发电机转速拖到小 发电机额定转速附近。只 要转速不超过超速保护的 设定值，就允许执行小发 电机软并网。
风力发电机组的运行调节
定桨距风力发电机组的功率控制
一、定桨距风力发电机组的特点
主要特点：桨叶与轮毂的连接是固定的，桨叶的迎风角度不随风速变 化而变化。 需解决的问题：1）高于额定风速时桨叶需自动将功率限制在额定功率 附近（失速特性）。
2）脱网（突甩负荷）时桨叶自身具备制动能力。
二、定桨距风力发电机组的功率控制方法
运行状态暂停状态停机状态紧急停机状态机械刹车松开机械刹车松开机械刹车松开机械刹车与气动刹车同时动作机组并网发电风力发电机组空转计算机处于监测状态输出信号被旁路机组自动调向机组调向保持工作状态调向系统停止工作液压系统保持工作压力液压系统保持工作压力液压系统保持工作压力叶尖阻尼板回收或变桨处于最佳角度叶尖阻尼板回收或变节距角在90o叶尖阻尼板弹出或变距系统失去压力机组的基本控制要求运行暂停停机急停机组的基本控制要求工作状态之间转变急停停机
风电场电气设备中风力发电机的运行维护
风电场电气设备中风力发电机的运行维护一、风力发电机的运行原理风力发电机是利用风能转化为电能的设备，其运行原理是通过风力驱动风力发电机的叶片转动，叶片转动带动发电机转子旋转，并通过发电机产生电能。
风力发电机的运行受到风速、叶片设计和机械传动系统等多个因素的影响，需要在不同风速下进行自动调节，保证发电机的安全稳定运行。
二、风力发电机的常见故障和维护1. 叶片损坏在风力发电场的运行过程中，叶片是承受风力作用最直接的部件，受到风力和恶劣天气的影响，容易发生裂纹、变形和脱落等损坏。
对于叶片的定期检查和维护非常重要，一旦发现叶片有损坏情况，需要及时更换或修复，以保证风力发电机的正常运行。
2. 机舱内部故障风力发电机的机舱内部主要包括发电机、齿轮箱和控制系统等部件，这些部件的故障往往会影响整个风力发电机的运行。
发电机的温度、振动和电流等参数需要进行实时监测，一旦发现异常情况，需要及时进行维修和保养。
齿轮箱和控制系统等部件也需要定期检查，保证其正常工作。
3. 发电机绝缘老化风力发电机在长期运行过程中，绝缘材料会受到风雨侵蚀和高温影响，导致绝缘老化，进而产生绝缘击穿故障。
为了保证发电机的安全运行，需要定期进行绝缘检测和维护，及时更换老化严重的绝缘材料。
4. 电气系统故障风力发电机的电气系统是其重要的组成部分，包括发电机定子绕组、集电环、变流器等，这些部件的故障会直接影响风力发电机的发电效率和稳定性。
对于电气系统的定期检查和维护非常重要，一旦发现电气故障，需要及时进行修复和更换。
5. 风力发电机的润滑风力发电机的齿轮箱和轴承等部件需要进行润滑，以减少摩擦和磨损，确保其正常运行。
对于风力发电机的润滑系统需要定期检查和维护，确保润滑油的质量和添加量符合要求，以延长风力发电机的使用寿命。
1. 定期巡检风力发电机的运行维护要进行定期巡检，对发电机的叶片、机舱内部、绝缘材料、电气系统和润滑系统等进行全面的检查和评估，及时发现和解决潜在的故障和问题。
风力发电机组的系统控制
风力发电机组的系统控制随着环境保护意识的不断提高和能源危机的加剧，风力发电作为一种清洁、可再生的能源利用方式，逐渐受到人们的关注和推广。
而风力发电机组的系统控制是实现稳定、高效发电的重要保障。
一、风力发电机组的系统组成和工作原理风力发电机组由风轮、转速控制系统、发电机和电力转换器等组成。
当风轮受风的作用旋转时，转动产生动能被传给发电机，经过电力转换器转化成交流电并输出。
其中，转速控制系统对风轮的转动进行调节，保证发电机在最大效率下运转。
二、风力发电机组的系统控制策略1.转速调节：转速调节是风力发电机组的基本控制策略。
其目的是保证风轮叶片旋转的速度达到最优区间，从而提高发电机的输出功率。
转速调节主要分为机械、电子和混合控制等方式。
机械控制：传统的机械控制方式采用转向浆的机械设计，通过改变羽片的角度来控制风轮转速。
该方式简单、成本低但稳定性不够。
电子控制：通过控制发电机转子上的磁场来改变发电机的输出功率，进而实现转速控制。
该方式精度高、稳定性好但成本较高。
混合控制：将机械和电子控制方式的优点结合起来，增强控制系统的稳定性和可靠性。
混合控制方式是当前主流的转速调节方式。
2.偏航控制：偏航控制是风力发电机组的必要控制策略，用来控制风轮的方向。
在复杂的气象条件下，通过偏航控制将风轮转向风向，并在突发的气象变化中及时调整风轮方向，减小因系统失控导致的风力发电机组运行出现事故。
3.电网支撑和功率平衡控制：电网支撑和功率平衡控制是指将风力发电机组的输出能量与电网负荷之间建立反馈控制，保证电能质量和电力系统的稳定性。
在市场化环境，对接电网的风力发电机组还需要实现功率平衡控制，控制机组的风电功率与基础负荷之和保持稳定。
三、风力发电机组的系统控制优化随着风力发电行业的快速发展，风力发电机组的系统控制的优化已成为实现高效、稳定发电的重要途径。
通过优化转速调节、偏航控制、电网支撑和功率平衡控制等关键系统控制策略，可以实现以下目标：1.提高机组发电效率，降低运行成本；2.提高机组的响应速度，保证风场运行的稳定性；3.实现对风力资源与市场需求的动态调整，提高风力发电系统的灵活性；4.通过风力发电机组的智能化控制系统，实现设备状态监测、故障诊断等高端需求。
风力发电机组故障处理与运维措施
风力发电机组故障处理与运维措施摘要：风力发电是现阶段我国大力发展的清洁绿色发电新技术，是应对能源危机的重要手段，保证风力发电机组运行的安全性与稳定性，是当下的重要研究内容。
为此，本文论述了风力发电机组故障处理及运维措施，以供同行人士参阅和借鉴。
关键词：风力发电机组；故障处理；运维措施前言：基于科学发展观中的可持续发展理念和要求，有关企业和相关部门需有效推广风能这个清洁型能源，并将风力发电机组日常维护工作认真做好，在防控重大自然灾害方面，需要对应急预案及处理措施编制等加以完善，落实风电场安全生产管理，全面提高风机维护管理水平。
1风力发电机组常见运行故障1.1轴承故障1.1.1电腐蚀失效所谓的电腐蚀指变频器供电双馈发电机容易产生电流流过轴承状况。
轴承电腐蚀通常为电流在通过滚动体时，从一个滚道流动到另个滚道的情况。
放电荷持续时间会直接影响到电腐蚀引发的轴承损坏，通常，有电腐蚀的轴承外表暗淡，会有诸多直径是5-8μm的融溶小坑产生。
1.1.2磨损失效基于理论视角而言，轴承内通常不会有磨损，但有外界颗粒污染进入至轴承或润滑不充分时，易有磨损产生。
如果停机状态，轴承自身震动也会有磨损情况出现。
1.1.3润滑失效润滑是影响滚动轴承稳定性及使用期限的一个关键方面。
润滑剂可有助于生成保护性油膜，对接触面进行分隔滚动，能避免金属直接接触。
有很多场所可以安装风力发电机，发电机在不同气候环境下，应同环境变化适应。
发电机内部的润滑油也要适应此类变化，特定的工作环境下不能准确预测参数，可能因润滑剂不当的选择，润滑效果可能会受到影响。
若轴承润滑量不充分，金属表面易疲劳与磨损，最终会使轴承寿命受到影响。
1.2变流器故障变流器中的一个重要组件就是风力发电机，其功能为随着叶轮转速持续改变下，调控输出端电压水平，控制原理为，确保变流器内的电压电平及频率能够同电网电压电平及频率间一致。
通常，引发变流器故障的一个重要因素就是电力电压，若电流及电压太高，那么变流器设备易过热，而电流电压过低又会有欠电压状况产生，一旦出现上述异常，那么会使变流器开关超出设备正常运用可承受的电压电流极限，进而出现变流器故障，一旦情况严重，会出现被击穿损坏情况。
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主要内容
一
电网电压跌落的危害
二
永磁同步电机的低电压穿越
三
双馈电机的低电压穿越
欧洲E.ON标准中的LVRT能力曲线
该标准规定了在电网电压跌落到某一幅值时，风力发电机能否跳机，以及与电网 维持连接多长时间方可跳机。
U UN
1 0.9
0.5
0.15 0
0 125
625
1000
2000
3000
t (ms)
电网故障下DFIG风电系统运行 • DFIG低电压穿越运行的控制目标：
(1) 保持电网故障期间不脱网运行，以防发电 机从电网解列引发弱电网更大的后继故障； (2) 保持连续、稳定地提供无功功率以协助电网 电压恢复，减小电网电压崩溃的可能； (3) 释放故障能量，抑制短路电流，保护励磁变 频器和直流母线电容； (4) 保持电磁转矩瞬态幅值在转轴和齿轮可承受 范围之内(约2～2.5倍额定转矩)； (5) 延缓转速上升，防止飞车。
考虑到两ＰＷＭ变换器的控制方式∶
转子侧变换器 传统矢量控制 网侧变换器
定子电压定向（SVO） 定子磁链定向（SFO）
理想电网
定子电压定向（SVO）
定向基准为电网电压 电网故障时将失控
隐患！
电网故障下变速恒频双馈异步风力发电机的运行和控制
电网故障下DFIG风电系统运行
不同电网故障下DFIG的控制策略@
电网故障下DFIG风电系统运行
风轮机 定子侧开关 齿轮箱 功率开关 电网 变压器 Icrow Rcrow GTO Crowbar 转子侧变换器 电容 网侧变换器 (GSC) (RSC)
DFIG
带 Crowbar 保护的变速恒频双馈异步风力发电系统 示意图
电网故障下DFIG风电系统运行
提出新型双dq PLL 解决电网电压不对称故障下电压同步信号的有效检测.
将电网电压向量Us分解为正序向量Us+和负序向量Us-，分别变换到正向同步旋 转d+q+坐标系和反向同步旋转dq坐标系中，以实现正、负序间的解耦；再通过 分相序调节，获得正序和负序分量的频率、相位和幅值，为风电机组的故障运 行提供依据。 q q
U s
' '
d
d
U s
@故障电网条件下的全新锁相环技术研究已获得初步成果并已申请专利保护.
DFIG风电系统后续研究工作展望
电网故障时不平衡电压系统向正、负序对称分量系统的 无时延控制@是实现电网故障下DFIG有效动态控制、 实现电网故障穿越运行的技术前提， 须从理论、技术、实现诸方面深入研究和解决。
@电网故障时不平衡电压系统向正、负序对称分量系统的无时延控制技术研究已获得初步成果并
c)网侧电流(标幺值)
永磁同步发电系统低电压保护策略
永磁同步 发电机 发电机侧变流器 网侧变流器 电网 Udc Cdc
风力机
在电网电压突降的瞬间，风电机组的能量无法完全输出到电网， 剩余的能量一部分转化为转子动能、一部分通过给变流器直流 侧电容充电转化为电势能、此外也有可能通过储能/耗能电路释 放；这个能量释放的过程很容易引起转子的超速、机端交流电 压的升高和直流侧电容电压的升高，严重威胁风机机组和变流 器器件的安全。解决低电压过程中转子超速、交流电压和直流 电压的升高，是PMSG实现LVRT的主要问题。
DFIG风电系统后续研究工作展望
DFIG风电机组的运行控制主要是功率控制，因此电网故障 不平衡电压下正序、负序、有功、无功功率指令的控制算法、 根据功率指令形成的正、负序d-q轴电流的快速有效调节、以及 如何综合分量电流最终形成实际电流控制指令而又保证转子侧 变流器不过流是实现风电系统广义低电压穿越的 技术核心和实现基础。
PMSG实现LVRT的硬件拓扑方法
(1)在直流母线上接耗能单元，当检测母线电压过高时消耗掉多余 的能量。 (2)在直流母线上接额外的储能单元，当检测直流母线电压过高时 转移多余的能量，故障恢复后将所存储的能量馈入电网。 (3)增加变流器容量。
机侧变流器
机侧变流器 网侧变流器
永磁发电机
网侧变流器 电网
第六讲
电网故障下风力发电机组的
运行与控制
湖南大学电气与信息工程学院
黄 科 元
博士
2011年4月
背景
随着风电机组在电力系统中的增加和单机容量的快 速提高，发电机与电网之间的相互影响也越来越大， 必须将风力发电机与电网作为一个整体来实施运行 控制。为此，各大电力公司、特别是欧洲的电网运 营商纷纷出台了风力发电设备的并网规范，并且从 电力系统稳定的角度出发，要求发电机组在电网故 障、电网电压跌落时能够保持不脱网运行，即要求 风电机组具备低电压穿越(Low Voltage Ride Through， LVRT)能力。
小值电网电压对称故障，采用改进SFO、SVO控制策略；
小值电网电压不对称故障，采用基于SFO、SVO的新型不对称控制策略； 大值 电压跌落或严重电压不平衡时，以保护有限容量变换器 不过流和直流环节无过电压为目标的快速短接保护(Crowbar)技术。 拓展的DFIG “低电压穿越（Low-Voltage Ride-Through， LVRT）”运行
1
/(p.u)
0 -1 -2 0
0.5
t/(s)
1
1.5
三相电压不对称跌落
电压跌落的危害
电力系统故障往往会导致风电机组机端电压降低，引起机组定 子和转子电流增加，直流电压快速升高，电机转子加速等有可 能损坏机组元器件的一系列问题，进而导致风电机组的保护性 切机，这会引起电网的扩大化故障，给电网的恢复稳定运行造 成严重的负面影响。
DFIG风电系统后续研究工作展望
工作展望
后续研应集中在真实电网条件下的运行控制, 包括 电网电压跌落下的低电压穿越以及电网不对称故障下的 运行控制, 以获得具有自主知识产权的关鍵技术。 构建适用于广义低电压穿越（LVRT）运行的DFIG风电机组 控制模型。即电网故障、电压不平衡下，包括DFIG本体、 转子侧变换器、网侧变换器在内完整的DFIG风电机组 正、负序d-q轴控制模型，以形成整个DFIG风电系统故障 穿越运行分析、控制方案设计的依据。
电网电压跌落检测 是
否
直流侧过电压检测 故障时无功补偿 控制 是
否 调整发电机转速 偏离最佳尖速比
Crowbar动作储 存多余的能量
是 电网电压跌落检测 否 是
直流侧过电压检测 否 否 直流侧电压检测 ≤Udc >Udc
直流侧欠电压检测 是 Crowbar动作释 放能量支撑母 线电压
正常时无功补偿 控制
永磁发电机
机侧变流器 网侧变流器 电网
V1
V1
V2
VD1 L VD2
R
储能设备
R
备用变流器
1) 耗能法
2) 储能法
c) 增加容量
其他辅助策略
1） 桨距角控制
在发生电网电压跌落故障时，引用紧急变桨控制，使风力机的桨距角迅速 增加，从而使风力机所捕获的机械转矩迅速减小，减少风力发电系统 机侧变流器的输出功率，缓解直流侧与电网侧的功率不平衡。
开始
电网故障下DFIG风电系统运行
非理想电网条件下 （电网电压对称跌落、不平衡等故障） 风机单机容量 增加（ MW级）
GRID CODE
要求
DFIG风电机组能够在电网出现连续对称或不对称故障时 仍保持不脱网穿越运行（Fault-Ride Through， FRT）！
电网故障下DFIG风电系统运行
1.5
1.2 1.1
2 1
Um /(p.u)
Udc/(p.u)
1 0.9
/(p.u) i
abc
1
0 -1
0.5
0 0
0.2
0.4 t/(s)
0.6
0.8
1
0.8 0
0.2
0.4 t/(s)
0.6
0.8
1
-2 0
0.2
0.4 t/(s)
0.6
0.8
1
a)电网电压峰值(标幺值)
b)直流母线电压(标幺值)
DFIG风电系统后续研究工作展望
研究快速短接保护装置的 优化电路结构 投入和切除时间的选择 网侧变换器的无功补偿控制 对形成大值电网电压故障下DFIG风电机组的有效 保护、有利于电网故障后电网电压的快速恢复 十分关键。
DFIG风电系统后续研究工作展望
风电机组的运行控制多采用电网电压定向的矢量控制, 为获得 控制基准, 常采用鎖相环对电网电压频率、相位进行检测。 电网故障下电压不对称, 包含负序分量及各类谐波, 必须研究 故障电网条件下的全新锁相环技术@, 以构成不对称电网条件下 正、负序系统分解的基础和实施有效控制的前提。
已申请专利保护.
The End
1）叶尖速比控制
调整发电机的转速让风力机的叶尖速比脱离最佳叶尖速比，减少风力发电 系统机侧变流器的输出功率，亦能有效缓解风力发电系统在低电压运 行时，直流侧与电网侧的功率不平衡，实现低电压穿越运行。
0.6 0.5
Cp
0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2 4 6 8 10 12 14
lamda
开始
仅当电网电压在时间或数值上处于图示曲线下方时，风机才允许解列；而在曲线 以上区域，风机应保持并网，等待电网恢复。 在图中可以看到，当电压跌落到15%～45%时，要求风机一直提供无功支持，并应 能保持并网至少625ms。而在电压跌落到90%以上时风机应一直保持并网运行。
电网故障的主要类型
2
U
abc
三相电压对称跌落
调整发电机转速 至最佳尖速比
首先通过网侧电压的监 测，一旦发现电网电压 发生跌落故障，网侧变 流器即刻运行低电压故 障时无功补偿控制策略， 直流母线电压由直流侧 Crowbar限制于母线最 大允许电压，并在同时 调整发电机转速使其偏 离最佳尖速比，减少发 电机的输出功率。