电网故障下直驱永磁风力发电机组机侧变流器改进控制策略
变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真
变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真 刘 军,何玉林,李 俊,黄 文 (重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆市400030) 摘要:在分析变速变桨距风力发电机组基本控制策略的基础上,提出一种扩大过渡区的改进控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据改进的控制策略设计了3个控制器平滑过渡方案,实现对该策略的最佳跟踪。运用MAT LAB 仿真平台模拟了改进控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明了改进控制策略的正确性及控制器设计的有效性。 关键词:风力发电机组;变速变桨距;控制策略;扩大过渡区;平滑控制 收稿日期:2010 06 23;修回日期:2010 10 09。重庆市科技攻关重点项目(CST C2007A A3027)。 0 引言 风力发电机组的控制技术由原来单一的定桨距失速控制转向变桨距变速控制,目的是为了防止风能转换系统承受的载荷过重,从风场中最大限度地捕获能量以及为电网提供质量较好的电能。然而,风力发电机组作为一种复杂的、多变量、强耦合、非线性的系统,要想减小风力机载荷以延长其使用寿命,抑制功率波动以降低对电网的不利影响,控制策略的选取及控制器的设计至关重要[1 6]。 本文通过对变速变桨距风力发电机组基本控制策略的分析,针对过渡区运行过程中出现的功率波动大及突变载荷强等情况,提出一种改进的控制策略来减缓此种影响。为最佳跟踪改进的控制策略,设计了3个控制器以实现3个运行区间的平滑过渡。同时应用M ATLAB 仿真平台对变速变桨距风力发电机组运行特性进行了仿真,结果表明了所提出方案的合理性和可行性。 1 基本的变速变桨距控制策略 如图1所示,在转速 转矩平面图中,曲线A BC 描述了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略。在低风速区,风电机组从切入风速为V in 的A 点到风速为V N 的B 点,沿着C pmax 曲线轨迹运行,此区间称为恒C p 运行区。由于在B 点发电机转速达到了其上限值 N ,当风速从V N 上升到V N 时,转速将恒定在 N ,提升发电机转矩使风电机组达到其额定功率,在图1中为BC 段,也称为恒转速区或过渡区。当风速超过额定风速V N 时,变桨距系统将开 始工作,通过改变桨距角保持功率的恒定,风电机组将持续运行在C 点,直到风速超过切出风速V out ,此区间称为恒功率区,而此区间内桨距角控制方式采用统一桨距控制,它是指风力机所有桨距角均同时 改变相同的角度[7 8] 。在此需要注意的是:若最大功率P N 曲线与C pmax 曲线的相交点在额定转速极限值左侧,就会造成风电机组在未达到额定转速时,已进入失速状态,相应的A B 区间将被缩小,这时就需 对整个风电机组额定点进行重新选取。 图1 变速变桨距风力发电机组控制策略Fig.1 C ontrol strategy of the variable speed pitch controlled wind turbine driven generator system 从图1可以看出,3个区间工作点的划分非常明显,而控制器的设计与工作点的选取有着必然的联系,因此,基本的变速变桨距风电机组通常会设计2个独立的控制器,一个用来跟踪参考速度,另一个用来跟踪额定功率。由于2个控制器都有各自的控制目标,在运行过程中相互独立,然而在工作点附近,2个控制器又相互制约,这种制约就会导致风电机组在C 点控制系统的调节能力下降,在突遇阵风 82 第35卷 第5期2011年3月10日Vo l.35 N o.5M ar.10,2011
风力发电机组检修作业危险点及安全措施
风力发电机组检修作业 危险点及安全措施 2015年7月 目录 一、登塔作业 (2)
二、风机机舱内的工作 (3) 三、进入风机轮毂内的工作 (4) 四、机舱外作业 (5) 五、风机定检作业 (5) 六、电气回路上的工作 (6) 七、液压扳手使用 (7) 八、大力矩 (7) 九、液压系统上的工作 (8) 十、齿轮箱注油、取油样 (9) 十一、齿轮箱、液压站渗、漏油消缺 (10) 十二、风机变流器检修工作 (10) 十三、风机轴系上的工作 (11) 十四、发电机对中 (11) 十五、调整、更换滑环、碳刷 (12) 十六、控制系统工作 (12) 十七、现场复位操作 (12) 十八、风机通信系统上的工作 (13) 十九、风机机舱及塔筒内动火作业 (13) 二十、使用机舱升降机的工作 (14) 二十一、风机大部件更换 (14) 二十二、导电轨（或母线夹板）、电缆调整 (16) 二十三、安全工器具的使用 (17) 二十四、风机工作中中暑 (17) 二十五、风机维护时车辆停放 (18) 一、登塔作业 危险点： 1、高空坠落、落物
2、机械伤害 3、人身触电 安全措施： 1、特殊气候情况下（东汽风机风速超过 18m/s、雷电天气）严禁进行登塔检修作业。 2、身体不适、情绪不稳定，不得登塔作业。 3、在接近风机时要注意从风机上坠下物体伤人，如螺栓、工具、积雪、冰块等，更不要在塔架下休息。 4、在攀爬之前，必须穿戴好合格的安保用品:工作服、安全帽、头灯、手套、安全鞋、安全带、双钩安全绳，必须仔细检查梯架、安全锁扣、安全带和双钩安全绳，确保安全合格后，方可攀爬。 5、登塔前清空口袋，确保工具包无破损零配件、油脂及工具等单独放在工具袋内，在攀登时把工具包与安全带相连或者背好。携带工具的人应后上先下。 6、登塔前必须确定风机运行方式为“手动停机”，并在转换开关上悬挂“禁止操作，有人工作”标识牌。 7、手中不能有任何物品, 鞋上的泥、油污等必须清理, 爬塔时保证三点接触。 8、当进到塔筒时不要站在梯子的正下方，防止从风机上掉下螺栓、工具等物品。 9、在无法使用助爬器登塔维护检修时，不得两人在同一段塔筒内同时登塔，在一人到达上一节休息平台时将双钩安全绳挂钩挂在挂靠点上,并将平台盖板关闭后，另一人方可继续攀爬。 10、如在工作中，不需要使用吊车或出舱，安全带应放置在顶段塔筒顶部平台处，以防止安全带卷入旋转部件里。 11、登塔时，必须随身配备两种通迅工具，确保通信畅通。 12、使用助爬器登、下塔时，必须要调节到适合自己体重的档位。 13、使用助爬器登塔时，一人登至机舱后，发出准确信息，第二个人得到信息后，方可再次使用助爬器。 14、登塔时，到达爬梯尽头后，必须将双钩安全绳悬挂在固定、牢靠位置后，在拆取助爬器挂钩和安全滑块。待到达平台，确定安全后，在取下双钩安全绳。 15、用助爬器下塔时，必须先将双钩安全绳悬挂在固定、牢靠位置后，在安装安全滑块、助爬器挂钩。在下塔过程中务必使用安全滑块，双手依次紧握爬梯，双脚不得同时离开爬梯。 二、风机机舱内的工作 危险点： 1、人身触电 2、高空坠落、落物 3、机械伤害 4、高温烫伤 5、吸入有毒气体及碳粉 安全措施：
风力发电并网技术及电能质量控制策略
风力发电并网技术及电能质量控制策略 发表时间：2018-08-20T17:02:21.880Z 来源：《红地产》2017年8月作者：熊毅 [导读] 随着我国科学技术的发展，社会的进步，加上矿物资源越来越贫乏， 随着风力发电技术的不断发展，已经从过去的小型风力发电机独立运行发展为大型发电机组并网运行，也就是常说的风力发电场并网运行。采用这种运行方式以后，不但提高了对风力的利用率，还在电能供给方面做出了卓越的成绩。在电能的质量控制面，因为风力发电并网技术的实行，使电能质量控制达到了良的效果，从而在根本上改变了人们的用电状况，为人们的工作和生活增添了一份助力。 1 风力发电的原理和技术 空旷的原野和辽阔的海面是风能的优质资源，风力发电是利用大自然中的空气以一定速度流动所产生的风能驱动风车的叶片旋转，将此旋转运动在增速机中转速提升，在由此产生的力矩带动下，发电机组中的导体通过切割磁力线产生感应电动势，外接闭合回路在导体中会有电流产生，实现风能向电能的转换。依据目前的风车技术，只要风速大于 3 米 / 秒便可以产生电能，实现发电目的。 风力发电机一般有风轮、偏航装置、发电机组、塔架、限速安全机构和储能用蓄电池等部件构成。风轮是由，个或、个叶片组成的集风装置，它的作用是采集风的动能转变为风轮旋转的机械能。风轮后面的调向器也叫尾舵，它的功能是控制风轮的迎风方向，使风轮随时面对风向，最大限度地获取风能。限速安全机构的作用是对风轮的转速予以一定的限制，使之在规定的范围内保持相对稳定，起到保证风力发电机限速平稳运行的作用。塔架则是机组的承载和风轮的支撑机构。 由于自然界的风速极不稳定，其很强的随机性和间歇性致使风力发电机的输出功率也极不稳定，高峰和低谷落差甚大，所以，风力发电机发出的电能不能直接用在电负载上，而是先用铅酸蓄电池储存起来，以保持风力发电系统持续稳定的供电运行状态。 2 风力发电并网技术 风电并网技术，是发电机输出电压，在频率、幅值和相位以上及电网系统电压是一致的。而随着风电机组容量的逐渐增大，风电电力并网的时候对电网的冲击也随之增大，因此选择科学的风电并网技术是十分必要的。 2.1 同步风力发电机组并网技术 同步发电机在运行的过程当中，一方面要输出有功功率，而另一方面则需提供无功功率，此外还需周波稳定及质量高，所以被广泛采用。然而怎么将这项技术与风电机组的并网结合起来也是一个问题，通常因风速不稳定等因素造成了转子转矩的不稳定，在并网的时候调速的性能不能达到精度要求，若不采取有效的控制，就会出现无功振荡或失步的问题。特别是重载情况，结果可能会更加的严重。但是近些年，随着科学技术不断提高，新型的电力电子技术能够在一定的程度上处理好这个问题，例如说一些变频装置。所以同步风力发电机组并网技术应当给予足够重视。 2.2 异步风力发电机组并网技术 与同步风电机组并网技术不同，异步风电机运行的过程当中，其主要凭借转差率调整负荷，因此调速的精度要求较低，也不需要同步设备与整步操作，只需要在其转速接近同步转速的时候，就能够轻松的并网。风电机组配用异步发电机，优点就在这项技术控制装置相对较为简单，在并网之后无振荡与失步问题，并且运行稳定及可靠。而缺点是直接并网可能会造成大冲击电流出现，降低电压，从而对系统运行的安全造成一定影响，系统的本身没有无功功率，其需要进行无功补偿。若不稳定系统频率太低的话，就会使电流剧增及电压过载。因此，对异步风电机组要进行严格的监视，并采取有效的措施，才能够保证发电机组的安全运行。 3 电能质量控制策略 3.1 改善电能质量 电能质量就是电力系统中电能的质量，理想的电能应该是美对称的正弦波，但有些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。很多城市的电能质量较低，对人们的生活和工作产生了很大的影响，因此必须改善电能质量。主要方法为：首先可以改善电功率因数，使无功就地平衡，但要注意的是，一定要合理选择供电半径。其次要合理选择供电系统线路的导线截面，但要注意合理配置变电与配电设备，防止其过负荷运行。第三要适当设置调压措施，例如串联补偿、变压器加装有载调压装置、装同期调试相机或者静电电容器等。以上三种措施，在实际的用中对电能质量的改善具有良好的效果，可以大力推广。同时，我们要注意及时对百姓的用电情况进行调查，找出不足之处，以便于对电能质量及时进行改善。 3.2 提高电能质量 电能质量的高低影响着人们的日常生活和工作，因此在改善电能质量的基础上，必须有所提高。很多城市的电能质量虽然得了改善，但还是没有办法满足人们的需求，因此，提高电能质量成为了人们的迫切要求，对于科研人员来说也是一项重要的任务。要想提高电能质量，首先要找出供电电压超过允许偏差的原因，经过大量的调查和研究，我们发现原因主要有三点，一是冲击性负荷、非对称性负荷的影响；二是调压措施缺乏或使用不当；三是线路过负荷运行。根据上述三点原因，使用风力发电并网技术可以有效的提高电能质量，不仅节省了运营成本，而且对风能的利用率也提高了不少。 4 结束语 综上所述，研究风力发电并网技术及电能质量控制策略对确保电网电能质量具有重要的作用。因此要进一步提高风力发电并、网技术及电能质量控制策略，这样才能促进整个电力系统的稳定运行。 参考文献： [1] 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 电子制作 ,2014(01):266. [2] 齐洁 , 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 企业研究 ,2014(02):153. [3] 魏巍 , 关乃夫 , 徐冰 . 风力发电并网技术及电能质量控制 [J]. 吉林电力 ,2014,42(05):24-26. [4] 樊裕博 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].科技传播 ,2015,7(21):43-44. [5] 邹金运 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].黑龙江科技信息 ,2015(35):88. [6] 谢鹏 . 风力发电并网技术与电能质量控制 [J]. 科技创新导报 ,2016,13(13):41+70. [7] 路立仁 . 浅析风力发电并网技术及电能控制策略 [J].科技与创新 ,2016(17):134. [8] 张国新 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].电力自动化设备 ,2009,29(06):130-133.
UP风力发电机组检修规程
UP风力发电机组检修规程
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Q/QF 湖北能源集团齐岳山风电有限公司企业标准 Q/QF-201-141-2014 UP97风力发电机组检修规程 2014-08-25发布2014-09-01实施
湖北能源集团齐岳山风电有限公司发布
UP97风力发电机组检修规程 批准： 审核： 编制： 湖北能源集团齐岳山风电有限公司 2014●湖北利川
目次 前言 ................................................................................................................................. I II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (2) 3.1 风力发电机组 (2) 4 检修安全 (2) 5 检修要求 (2) 6 检修间隔和方式 (3) 6.1 定期检修间隔 (3) 6.2 检修方式 (4) 6.3 塔筒螺栓预拉力检查 (5) 7 检修计划和备品备件 (7) 7.1 年度检修计划 (7) 7.2 月度检修计划 (7) 7.3 备品备件 (7) 8 检修维护和验收 (7) 8.1 定期检修维护开工前的准备 (7) 8.2 定期检修维护施工阶段的组织管理 (8) 8.3 定期检修维护应达到的基本目标 (8) 8.4 检修维护的验收 (9) 9 相关/支持性文件 (9)
风力发电机常见故障及其分析概要
茂名职业技术学院 毕业设计 题目：风力发电组轴承的常见失效形式及故障分析系别：机电信息系专业：机械制造与自动化班别：13机械一班姓名：何进生指导老师：张浩川日期：2015年7月1日至2016年5月1日
内容摘要 随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。 本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。 关键词 风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障诊断
Common Faults And Their Analysis Of The Wind Turbine Abstract With the global economic development and population growth, humanity is facing with the pressure from two sides of the energy use and environmental protection, the energy problem and environmental pollution has become an increasingly prominent issue. Wind power as a abundant reserves of natural resources, because of its convenient use, renewable, low cost, no pollution, has been more widely used and rapid development in the world. Wind power has been taken as one of the priority development energy sources in the world．The increase of wind power capacity and complicated system structure will not only cause power outage，but also raise serious accidents when the set is at fault． In the beginning, the dissertation introduces the practical significance of project and the common failure mode of wind turbines, then researches and describes the failure of gearbox in detail, including the cause of failure, how to identify and how to improve the design. Based on the analysis of common failures, not only provide assistance for fault diagnosis to the technical
风电机组状态检修的研究
风电机组状态检修的研究 摘要：本文介绍风电机组的组成和典型故障，阐述风电机组状态检修方法的内容、构成等，重点分析其数据收集系统和运行状态评估方法。 关键词：风电机组；状态检修；状态评估 1引言 随着世界经济的快速发展，能源紧缺和环境污染问题日益突显，我国在改革 开发初期就提出了可持续发展战略，其中一项最重要的措施就是要大力开发和利 用可再生能源，风能是一种清洁型的可再生能源，其分布范围广，可利用数量多，是目前应用技术最成熟的新能源种类。我国也出台了一系列政策鼓励风力发电的 开发和建设，目前的装机总量已超过百兆千瓦，并仍处于一个快速增长的阶段。 与此同时，风力发电站的安全稳定运行以及风能的有效利用成为目前关注的焦点，也是风能利用的挑战。近年来，随着我国风电站的建设发展，风电机组的各种故 障也层出不穷，其造成的停机时间严重降低了风电机组的效率，增加维护成本， 如果不能够进行有效的检修和控制，可能会造成严重的安全事故，危及从业人员 的生命安全。状态检修技术是目前应用比较广泛的先进的检修技术，能够明显降 低风电机组的故障概率，减少停机时间，降低维护成本。 2风电机组简介 2.1风电机组的组成 风电机组是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的系统，其主要结 构有叶轮、传动系统、发电机、控制系统、偏航系统、塔架等，其中传送系统的 主要部件有主轴、齿轮箱、轴承、联轴器等，主要用于传递机械能，是风电机组 的主要机械部件，也是容易发生机械故障的部位；控制系统主要由传感器和控制 柜组成，对风电机组起到监测保护和运行控制的作用。 2.2风电机组的典型故障 风电机组的故障主要分为机械故障、电气故障和液压故障三种，而机械故障 中齿轮箱故障是比较常见的故障，电气故障中发电机和变频器等的故障也是风电 机组比较多发的故障种类。齿轮箱故障主要是由油温变化和气流变化引起的齿轮 点蚀、齿轮胶合、齿轮疲劳磨损、轮齿折断等；发电机故障主要有发电机振动过大、噪声过大、温度过高、轴承过热等，主要由定子绕组短路、转子绕组故障和 偏心振动等原因引起的，而轴承故障为主要故障原因；变频器故障主要有短路、 过电流、过载、过电压、过温、接地等故障。 3风电机组的状态检修 3.1风电机组状态检修的内容 风电机组的状态检修首先需要通过控制系统收集风电机组各组成部分的数据 参数，如风电机组的当前运行功率和风速、传送系统中齿轮箱的油温和轴承的温度、以及风电机组目前的运行状态等，以此掌握风电机组的各种参数，为状态检 修的决策提供原始依据。 其次由远程实时监测系统对经常发生故障的部位进行在线监测，了解风电机 组的常见故障种类，并进行分类统计汇总，分析常见故障的机理然后采用科学的 诊断方法对故障进行诊断分析。此外，风电机组的故障预测是实时状态检修的关 键技术，根据实时监测获取的各项数据参数，建立对应的预测模型，通过专业的 软件对比分析数据与实测数据，实现对故障的预测。 最后通过对风电机组的各种参数进行监测、收集、整理、分析、诊断、预测
风力发电机组常见故障及诊断方法 卢志海
风力发电机组常见故障及诊断方法卢志海 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；控制措施；运行安全 引言 随着环境污染问题的日益突出，同时为了克服能源危机，风能作为一种绿色 可再生能源越来越受到世界各国的重视，风力发电机组(简称风电机组)作为将风 能转化为电能的关键装备得到了迅猛的发展。风电机组通常坐落于偏僻的、交通 不便的、环境恶劣的远郊地区以及沿海或近海区域，且机舱一般安装在离地面几 十米甚至上百米的高空，因此风电机组日常运行状态检测困难，维护成本昂贵。 风电机组在工作过程中，转子叶片的转速随风速的变化而变化，当阵风来袭或风 作用在不同叶片上的力不平衡时，叶片会受到复杂交变的冲击载荷，这些载荷通 过主轴传递到风电机组的其他关键零部件，如轴承、齿轮箱、发电机等，会对风 电机组的运行可靠性造成极大的影响。 一、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。 二、风电机组的故障特点 当风力发电机组发生故障时，风电机组的参数较正常状态运行时发生一定的 变化，这些参数的变化也是机组发生故障的体现，即风电机组的故障表征。从目 前研究结果来看，在故障条件下，对不同控制策略下风力发电机组故障表征对比 尚处于空白，具体分析如下： （１）定子铁芯故障 定子铁芯故障有定子铁芯松动和短路两种情况，松动是由于定子铁巧安装过 程中压装不紧或其紧固件松脱发生，短路是在非正确装配、轴承磨损或转轴弯曲 或非平衡磁拉力的作用下，定转子摩擦使得铁芯齿顶部分地方绝缘磨掉而导致片 间相连形成短路。铁芯松动的信号特征是电磁振动和噪声増大量非常多，频谱图 中会出现基本频率。
风力发电机的控制方式综述
风力发电机及风力发电控制技术综述 摘要：本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发 电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 关键词：风力发电机电力系统控制技术 Overview of Wind Power Generators and the Control Technologies SU Chen-chen Abstract:This paper analyzes the advantages and disadvantages of the various wind turbine control technology of wind power, wind power generation system, and finally prospected the future control of wind turbines and wind power technology. 1 引言 在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为一种可再生清洁能源，日益为世界各国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，近20年来风电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快。德国、西班牙、丹麦、美国等欧美国家在风力发电理论与技术研发方面起步较早，因而目前处于世界领先地位。与风电发达国家相比，中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距，目前国内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术，在风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研究和应用[1]。发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，它不仅直接影响输出电能的质量和效率，也影响整个风电转换系统的性能和装置结构的复杂性。风能是低密度能源，具有不稳定和随机性特点，控制技术是风力机安全高效运行的关键，因此研制适合于风电转换、运行可靠、效率高、控制且供电性能良好的发电机系统和先进的控制技术是风力发电推广应用的关键。本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 2 风力发电机 2.1 风电机组控制系统概述 图1为风电机组控制系统示意图。系统本体由“空气动力学系统”、“发电机系统”、“变流系统”及其附属结构组成; 电控系统(总体控制)由“变桨控制”、“偏航控制”、“变流控制”等主模块组成(此外还有“通讯、监控、健康管理”等辅助模块)。各种控制及测量信号在机组本体系统与电控系统之间交互。“变桨控制系统”负责空气动力系统的“桨距”控制，其成本一般不超过整个机组价格5%，但对最大化风能转换、功率稳定输出及机组安全保护至关重要，因此是风机控制系统研究重点之一。“偏航控制系统”负责风轮自动对风及机舱自动解缆，一般分主动和被动两种偏航模式，而大型风电机组多采用主动偏航模式。“变 流控制系统”通常与变桨距系统配合运行，通过双向变流器对发电机进行矢量或直接转矩控制，独立调节有功功率和无功功率，实现变速恒频运行和最大(额定)功率控制。
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。排除方法是重新加固机舱罩或者螺栓；三是制动器发生松动。排除方法是对制动器进行加固或者重新调整刹车片的间隙；四是齿轮箱的轴承发生损坏或者增速器发生松动。排除方法是调整增速器的同轴度，或者更换增速器轴承；五是联轴器发生损坏。排除方法是更换新的轴承；六是发电机发生松动。排除方法是对发电机的同轴度进行调整，同时将螺栓加固，固定牢靠。 2.2 调向不灵 引起调向不灵的原因主要有以下3个：一是尾舵或者下风向调向的阻尼器阻力太大，排除方法是清除阻尼器中的杂质，把阻尼器的弹簧压力调小；二是调整速度的平衡器拉力失效或者变小，排除方法是更新平衡器的弹簧，或者调整到一定风速以上；三是调整方向的电机损坏或者轴承损坏，测速发电机或者风速计有错误，排除方法是更换电机的轴承，重新对电机进行调试，检查测速发电机或者风速计，及时更换新配件。 2.3 电压振荡 电压振荡的主要原因有以下6个：一是电网的电压振荡；二是电刷跳动；三
风电场检修规程完整
G L Z D GLZD-2014-003 检修规程 2014-09- 发布 2014-09- 实施
前言 为统一华能风电场设备检修的质量工艺，规检修质量的检验标准，保证机组安全经济运行，特编写本规程。制定本规程的依据是标准化系列法规、标准和与本规程相关的上级部门的技术标准，由于编写人员水平有限及缺乏相关资料支持，在编写过程中本规程难免存在一些问题，本版本为试行版，机组运行一年后，再版时给与修订完善。 本规程由华能风电有限责任公司工程部提出。 本规程从发布之日起，华能风电有限责任公司风电场及有关部门均应遵照执行。 本规程适用于华能风电场设备检修工作，所有运维人员、专业技术人员、生产管理相关人员应熟悉并遵守本规程。
目录 前言 (2) 1 适用围 (4) 2 规性引用文件 (1) 3 总则 (3) 3.1 总体要求 (3) 3.2 对工器具和备品配件的要求 (3) 3.3 对检修维护人员的要求 (3) 3.4 对检修过程的要求 (4) 3.4.1 检修前准备 (4) 3.4.2 检修过程控制 (4) 3.5.2 检修维护总结与评价 (5) 3.5.3 检修文件整理 (5) 4 电控部分检修维护规程 (5) 4.1 主变压器检修维护规程 (5) 4.1.1 主变概述 (5) 4.1.2 技术参数 (6) 4.1.3 检修项目及周期 (7) 4.1.4 检修程序 (8) 4.1.5 器身各部件检修项目 (9) 4.2 箱式变电站及站用变压器检修维护规程 (10) 4.2.1 概述 (10) 4.2.2 主要技术参数 (11) 4.2.3 检修项目与周期 (12) 4.2.4 异常运行与故障处理 (13) 4.2.5 试验项目及周期 (14) 4.3 电力电缆检修维护规程 (15) 4.3.1 概述 (15) 4.3.2 检修项目及周期 (15)
大型风力发电机组故障诊断综述
大型风力发电机组故障诊断综述 发表时间：2018-05-22T10:02:18.487Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：李育波[导读] 摘要：近年来随着经济的不断发展，大型风力发电机组故障诊断的要求越来越高。国投白银风电有限公司甘肃兰州 730070 摘要：近年来随着经济的不断发展，大型风力发电机组故障诊断的要求越来越高。本文通过分析大型风力发电机组故障诊断方法，探讨及分析了风电机组故障诊断未来的发展方向。关键词：大型风力发电机组故障诊断引言：近年来，作为绿色、可再生能源的风能已成为解决能源污染问题必不可少的重要力量，截至2015年底，全球风电总装机容量已达427.4GW，其中陆上风电装机市场，中国仍居榜首。风力发电迅速发展带来巨大市场机遇的同时，也带来了巨大挑战。一方面，风电机组的工作条件十分恶劣，长期暴露在风速突变、沙尘、降雨、积雪等环境下，造成了风电机组故障频发。 1风电机组定性故障诊断方法和内容基于定性经验的风电机组故障诊断是一种利用不完备先验知识描述系统功能结构，并建立定性模型实现故障诊断过程的方法。大型风力发电机组故障诊断主要包括了2个方面，一个是风电机组定性故障诊断方法，另一种是风电机组定量诊断方法，这两种方法相辅相成。基于定性经验的风电机组故障诊断是一种利用不完备先验知识描述系统功能结构，并建立定性模型实现故障诊断过程的方法。基于ES风电机组故障诊断方法的基本思想是：运用专家在风力发电领域内积累的有效经验和专门知识建立知识库，并通过计算机模拟专家思维过程，对信息知识进行推理和决策以得到诊断结果。 1.1故障树分析法 FTA 是以故障树逻辑图为基础的一种演绎分析方法，20世纪60年代由美国贝尔实验室提出，既可以用作定性分析又可以用于定量分析。该方法以图形化为表达方式，从故障状态出发，逐级对故障模式和故障部件进行分析推理以确定故障原因和故障发生概率。其中，风电机组故障诊断大多是将其作为定性诊断方法进行分析。为获得清晰、形象地故障原因和宝贵的专家经验，并提供专家级的解决方案，文献结合FTA技术与专家系统应用于风电机组齿轮箱故障诊断中，结果表明该方法对专家库的依赖程度过大。提出了基于FTA的风电机组传动链故障诊断方法，采用框架结构的混合知识表达方式，建立了基于故障树的智能诊断系统。 1.2符号有向图（SDG）方法符号有向图SDG是基于定性经验或基本定律的一种故障诊断技术。可实现正、反向推理，在缺乏知识的详细过程背景下，能够捕捉有效信息并结合相关搜寻策略准确、快速地检测和定位故障。风电机组故障部件的检修顺序对降低风场运营成本起着举足轻重的作用，根据风电机组各部件的相互作用机理，建立了SDG故障诊断模型，并采用关联算法安排检修顺序，但文中仅仅针对控制回路较少的情况展开研究。结合SDG和模糊逻辑方法应用于风电机组故障诊断中，并采用了层次分析法设计故障诊断系统，有效地抑制了分辨率低等问题。基于SDG的风电机组故障诊断不要求完备的定量描述，能充分利用系统结构和正常运行条件下的不完全信息，但系统复杂程度的增加将导致SDG支路数和节点数之间复杂关系的增加，造成故障诊断的实时性和精准度较差。因此，该方法较少应用在风电机组故障诊断中。 2风电机组定量故障诊断方法 2.1基于解析模型的方法基于解析模型的故障诊断适用于观测对象传感器数量充足且具备精确数学模型的系统，通过与已知模型进行分析对比从而达到故障识别的目的，主要包括参数估计法、状态估计法等。文献建立了三叶片水平轴风电机组基准模型，采用 5种不同的故障监测与隔离方案评估了7种不同的测试系列，取得了较为满意的结果，但是基准模型的简单化不能体现风电机组的复杂功能。文献在考虑未知执行器增益和延迟两种情况下，提出了基于离散时间卡尔曼滤波器和交互多模型估计器的风电机组转换器故障诊断方法。以三叶片水平轴风电机组为研究对象，利用改进未知输入观测器方法进行故障识别，实现了干扰解耦和噪声降低的效果，提高了诊断精度，但该方法的自适应能力不强。 2.2基于数据驱动的方法基于数据驱动的诊断方法包含2种方式1分析处理监测信号以提取故障特征；2直接利用大量相关数据进行推理分析并得到诊断结果，主要包括信号处理法、人工智能定量法与统计分析法，是目前风电机组故障诊断所采用的主流方法。 3风力发电故障诊断系统为提高风场经济效益，改善运维现状，越来越多的机构致力于研发风电机组在线故障诊断系统，已经取得了许多卓有成效的成就，主要针对风电机组的关键部件，包括机舱、基础、塔架、叶片、齿轮箱等。数据采集与监控系统是目前较为成熟的商业软件之一，除了通过分析收集到的数据预测轴承和其他机械等最基本的故障以外，该系统还具有控制发电应用数据的作用。为提高风电机组故障预测精度，产生了许多结合SCADA数据进行状态监测的系统。其中通用电气的风电状态监测系统采用傅里叶频域和加速度包络分析机组运行信息，并对主轴承、发电机、机舱、齿轮箱等关键部件进行故障诊断，达到了每年每台风电机组节省 3000 美元的效果。Mita-Teknik的状态监测系统使用傅里叶振幅谱、傅里叶包络谱、峭度值分析等方法分析振动信号以判定主轴承、发电机、齿轮箱等部件的故障，大大地提高了机组的运行效率。为配合管理人员、操作人员和维修工程师的工作任务，斯凯孚的 3.0状态监测系统采用傅里叶频域分析、时域分析和包络分析等方法确定风电机组的故障类型，但该系统对风电机组主传动链的监测不太全面。相对国外而言，国内风力发电监测技术比较落后且故障自诊断技术较为不成熟，导致目前该系统以状态监测为主，并辅以专家远程人工分析，实现机组的故障诊断及其定位。主要有东北大学、华中科技大学的“风力发电在线监测和故障诊断系统”，以及金风科技公司的“风电机组在线监测系统”和唐智科技的风电机组在线故障诊断系统”等。 4结束语：随着大功率风电机组的快速发展和并网运行，对其运行可靠性与系统稳定性提出了更高的要求，必将促进风电机组状态监测、故障诊断和智能维护技术的进一步发展。任何一种单独技术或绝对方法都无法解决风电机组所有故障诊断问题，因此，采取多种技术方法相结合，取长补短实现风电机组的故障诊断将逐步成为未来的研究热点。参考文献：
风力发电机偏航系统控制策略研究
风力发电机偏航系统控制策略研究 摘要：风能作为一种可再生的清洁能源，是人与自然和谐共处，实现社会与经 济可持续发展的新能源。风向是在不断变化，水平轴的风力发电组就需要不断利 用偏航系统来进行方向的调整，通过风能最大限度的利用，就能够满足实际的需求。因此，本文就风力发电机偏航系统的控制策略进行探讨。 关键词：风力发电机；偏航系统控制策略 1研究现状综述 纵观整个风电技术的发展历程及其现阶段所呈现出的发展趋势，现代大型风 力发电机组的单机容量不断增大，原来适用于中小型风机的风速、风载等分析模 型在大型化的风机应用中逐渐显现出不适性，巨大的风轮扫略平面内风速的空间 分布差异变得很大，长长的叶片在旋转过程中所处的方位不同，所处的风况也不 尽相同。现有的风速建模研究文献多倾向于简化风速模型或未深入考虑风速的空 间分布对机组运行的影响。由于风轮扫略面积成倍增大，偏航误差造成的叶片动 力学特性及机组的偏航力矩、倾斜力矩等载荷波动也会被成倍放大，对于中小型 风机能够容许的偏航误差对于大型风机则未必适用，而偏航容许误差的调整可能 会很大程度上影响偏航控制算法。现有的文献大多局限于研究偏航误差对偏航控 制和气动性能的影响以及如何针对性的进行优化提高，而频繁偏航造成的偏航硬 件设备的耗损和高故障率很少被关注，在偏航误差对风电机组并网运行特性的影 响方面以及基于偏航系统可靠性的偏航控制策略优化设计更是少有研究成果问世。 2风力发电机偏航控制系统分析 2.1风力机组 风力发电机是直接将风能转化为机械功，然后利用机械功实现对转子的带动 旋转，最终输出交流电。在转换能量的时候，基于风力机将风能直接转变为机械能，然后将机械能转换成为电能，这样就可以满足实际的转换，让风力机组可以 满足其实际的应用目标偏航系统结构。基于大型水平轴风电机组，其包含的部分 主要是针对偏航轴承、驱动装置、计数器等。 2.2偏航系统功能 偏航控制系统也属于对风装置，其包含的具体功能在于：配合机组控制系统，放出现风速矢量方向改变的时候，利用偏航控制系统的处理，就可以实现风向平 稳而快速的对准，并且也可以满足风轮最大风能的实现；针对风机电缆而言，还 需要考虑到单向缠绕偏多从而引发电缆出现断裂现象。一旦电缆缠绕，就能适应 自动解缆处理的需求，进而实现风机的运行安全性，其实际的控制流程见图1。 2.3风速和风向 风是地球上的一种自然现象，由太阳辐射热引起。太阳照射到地球表面，地 表各处因受热不均产生温差，从而引起大气对流运动形成风。自然风有大小也有 方向，通常用风速或风力描述风的大小、用风向描述风的方向。气象上把风吹来 的方向称为风向。风向的度量有多种方法：在陆上多采用16方位度量法；在海 上多采用36方位度量法；而在高空则多用角度表示，将圆周标成360°，北风(N) 对应0°(或360°)，东风(E)对应90°，南风(S)对应180°，西风(W)对应270°，其它细分风向可由此计算得出，风的大小也称风的强度常用风力或风速表示。 2.4偏航误差 当风向发生变化或机组偏航对风不准时，风向与风轮轴线就会偏差一定角度，
风电机组常见故障
金风S43的主要故障： 1.接头处密封不好漏油较为严重齿轮油和液压油都渗漏尤其是冬天。早期的22台风机齿轮箱连油位传感器都没有。 2.需要经常更换刹车片，主要是传感器不好用而且刹车片材质不好。 3.旋转接头处的轴承经常坏 4.远程通讯也不太好 5.液压系统的压力不稳定 2.相关故障 1刹车盘的变形 刹车盘先后出现较明显的变形，直接影响到了低风速下风电机组的并网运行，经与外方技术人员讨论后认为，刹车力矩偏大，刹车时间较短，产生的热量过于集中，先后将原先使用的15#液压油换为32#液压油，并换装了刹车阻尼管，延长了刹车动作到机组制动的时间，同时更换了卡钳式弹簧刹车体内的叠簧，降低了刹车力，通过上述改进，新更换的刹车盘，目前未出现变形现象。同时，相对柔软的刹车过程，也大大降低了整个过程对齿轮箱的冲击载荷，刹车片的磨损也有所减轻，一定程度上节约了运行费用。 2液压油位低 某台600kw风电机组一段时间内接连报液压油位低故障，多次登机检查未发现渗漏部位。经分析认为有可能齿轮箱内部的叶尖液压管路发生泄漏。运行人员进一步检查该机组齿轮箱，发现润滑油油位偏高且油质改变，经油质化验发现润滑油粘度降低。对齿轮箱内部液压管路进行的压力实验也发现管路存在轻微渗漏。在对齿轮箱内部液压管路进行防渗处理之后，机组液压管路恢复正常。由于故障的发现和处理较为及时，目测检查齿轮表面未发现异常现象，在重新更换润滑油后，机组投入正常运行。 3.偏航减速器常见故障处理 偏航减速器的主要作用是驱动机舱旋转，跟踪风向的变化，偏航过程结束后又担任着部分制动机舱的作用。工作特点是间歇工作起停较为频繁，传递扭矩较大，传动比高。因其工作特点及安装位置限制，多采用蜗轮蜗杆机构或多级行星减速机构。我场风电机组的偏航减速器较多采用的是多级行星减速机构。由多年的运行经验来看，采用双偏航减速器驱动的风电机组，减速器的工作情况较为正常。而采用单电机驱动的风电机组，减速器的工作情况相对较差。经解体检查发现部分故障机组的行星机构存在疲劳裂纹或者断裂损坏。比较典型的有-a.某型150kw 风电机组采用单侧偏航减速器驱动，约四分之一机组的偏航减速器第二级行星架内花键齿根存在不同程度的疲劳裂纹，部分花键齿断裂。此外，偏航电机输出轴键槽变形。经分析认为-该型机组偏航刹车主要依靠偏航电机末端的电磁刹车，辅以尼龙阻尼刹车。机组运行期间整个偏航减速器承担了大部分冲击载荷，导致部分薄弱部位出现疲劳损坏。 某型600kw风电机组采用单侧偏航速器驱动，对侧采用减速机构阻尼。其中一台投运约三年半后输出轴断裂，解体发现行星减速机构部分位置有轻微疲劳裂纹。该机组输出轴断裂前控制器的偏航刹车释放指令输出继电器触点接触不良，造成偏航减速器在刹车未释放状态下强行偏航，因故障点较为隐秘，且故障现象不连续，未能及时处理解决。故障状态时断时续，持续了约有二十天左右后解决，约