摘要：随着风电机组的大规模并网，机组脱网问题逐渐凸显，对电网的安全稳定运行产生了较大威胁。风能资源是一种清洁、环保、无污染的绿色能源，其具有较大开发利用潜力，能够有效推动我国能源资源的可持续开发。现阶段，国家也越来越重视风电产业的建设与发展，并且出台了一系列政策扶持。在风力发电机组运行过程中，由于风力发电间歇性、不稳定性等特点，易发生风电机组脱网等故障。
关键词：风电机组；脱网；诊断技术
目前，风电作为最具规模化开发和商业化发展前景的新型清洁能源，越来越 受到世界各国的重视。风电在我国的迅速发展给电力系统安全运行带来了新的 挑战和研究课题。近年来出现的风电机组脱网情况，反映出机组在技术标准、设计、制造、运行及管理等方面存在的问题。风电机组脱网及对电网安全的影响已经成为风电发展中较为突出且最受关注的问题之一。通过对信号进行处理实现故障诊断的相关问题，基于人工智能、数据挖掘的技术得到大力的发展。随着诊断技术的发展，故障诊断的方法也在不断发展。
一、风电机组脱网故障及原因
1、某220kV中某回线故障跳闸，线路重合成功后，风力发电场风电机组出现脱网故障主要原因：风电场风电机 组低电压穿越未通过相关实验，致使部分运行风电机组出现脱网。同时，风力发电场的低压穿越功能已经通过了实验的确认并且已经投入运行中，但因为实验确认是在平原区域进行的，导致风电机组依旧有少数无法满足20%额定电压持续运行625ms的要求。
2、某风电场风电机组箱变高压侧电缆终端头被击穿，导致该线路35kV断路器出现跳闸现象，之后其所对应的风电机组发生了脱网故障，同时，非故障线路中风电机组出现了脱网故障。主要原因在于：风机厂家现场维护人员未升级风电机组软件控制版本，使得各风机对应的IGBT过压保护阀值存在较大的差异。在此项事故中，当脱网风电机组在低电压穿越时，直流母线上的电压已经超过了IGBT的过压保护阈值1340V，而脱网风电机组的此项数值设置为1440V。
二、故障诊断技术
1、传统数学建模的方法。数学建模方法是故障诊断技术的开端，它依赖于被诊断对象的精确数学模型，根据系统重构值与参考模型之间的差异进行故障诊断的分析。常用方法有[1]：状态估计、参数估计、等价空间。对于复杂的设备，无法建立准确的数学模型，因此基于数学模型的故障诊断方法的适用性较差。
2、基于信号分析的方法。基于信号处理的方法不需要建立精确系统模型，通过频谱和相关函数等对信号分析，提取出能够表征故障特征的标准差、幅值、相位、频率和峭度等信息，从而实现故障的准确定位。常用的方法有[2]：小波分析、主元分析和融合信息，基于WP和EMD 相结合的方法实现了旋转机械的早期故障诊断。
3、基于人工智能的方法。人工智能方法，直接建立输出与输出之间的联系，实现知识的获取、学习以及逻辑推理等功能，因此人工智能技术也称为基于知识的故障诊断方法。常用的故障诊断方法主要有：专家系统、模糊理论，下面进行简单的介绍：专家系统模拟专家的思维过程，通过知识的获取，推理机制等对需要解决的问题进行决策分析[2]。比较常用的推理机制主要有：案例推理，规则推理和模型推理。该方法的优点是诊断过程简单快速，但是由于采用反演推理，因此对于复杂的系统不能确保结果的唯一性，最大的缺点是在应用时会遇到获取知识的瓶颈问题，实用性较差。模糊理论，故障存在随机性、模糊性和不确定性，一种特征可以同时表征多种故障的发生，某一故障可能存在多种诱发因素，该理论对不确定、模糊的多源信息能够进行有效的推理和分析。
模糊理论诊断方法，基于 IF-THEN 规则的知识库和隶属函数的推理，综合考虑故障征兆间的模糊关系分析故障原因。但是，模糊诊断模型的知识库建立困难，诊断能力过分依赖模糊知识库，容易误诊。因此，模糊方法只能作为一种知识简约工具，通常与其它人工智能技术结合使用。
三、风电机组脱网问题解决措施
1、增强装置的性能。对于风力发电场的检查工作，首先需要对其自身条件、外部环境等时机情况对无功补偿装置的性能与配置等方面内容进行全面的、详 细的分析。此时，如果风电场的动态无功调节能力不符合相关标准，则应该及时采取一些有效的措施，以此来对其进行必要的整改。同时，对于动态的无功补偿的装置，其通常能够输出最大容性与可感性的无功容量，但需要遵循无功分层与平衡原则，并且还要充分结合相关专题进行仔细的分析，以确保动态的无功补偿的装置的有效性。通常情况下，对于动态调节相应时间，应当确保其处于30ms范围内。但对于无功补偿的装置中的动态部分，应当使其以用自动的方式来进行自我调节。对于电容器与电抗器支路装备，应当确保其具备在突发状况与紧急情况下能够实快速、准确进行投切的功能。此外，对于机组高电压穿越能力与装置的响应速度，也需要对进行有效的配合与调控。
2、提高风电机组的能力。通过风力发电机组脱网故障分析可以发现，电网与机组两端电压的上升范围通常处于1.2～1.3Un范围内，此时，如果大部分风电机组的高电压穿越能力均超过了此数值，即便一些风电机组由于超过了低电压穿越能力限制或是由于不具备低电压穿越能力而引发了脱网故障，则当电压出现瞬间升高情况时，则这些风电机组通常能够通过自身的调节作用，恢复其有功与无功之间的平衡状态。通过实施措施，可有效控制风电场整体电压情况，但需要保证风电场机组低电压穿越能力满足相关要求。除此之外，在风电场管理与控制过程中，需要有效融合风电机组主控、变流器定值、低电压穿越能力，并且还要及时的调整、优化箱式于升压变压器的分接头的位置，从而使得两者的分接头的位置处于一个高度配合的状态，以确保整体风电场机组两端电压与网点电压处于正常范围内。 此情况下，在系统正常运行情况下，风电机组能够更好的使用电压跳跃情况，进而可有效防止、减少机组正常运行过程中脱网故障的发生。
3、构建自控电压的系统。通过相关研究结果可知，大规模风电汇集地区对电压自动控制的要求通常较高，为了保证风电机组的稳定、安全运行，应当构建自控电压系统，此类系统主要包括节端自控主站与风电场自控子站，通过该系统的应用，能够清晰的了解到风电机组能量情况，从而对电站的设备等运行进行有效的、合理的管控。此外，在进行风电网络布置设计工作时，应当注意以下事项： 确保电压高度保护、频率和低电压间的相互协调，以及其与电机网络保持相对协调。确保风电机组保护程序与要连接的电机网络的高度协调。为了确保风电机组的正常、稳定运行，应当将电压控制在一定倍数的额定电压范围内，并且还要在 充分考虑机组实际运行情况的基础上，对系统进行合理的研究与改善，从而使得整个风电机组系统能够处于稳定、安全运行状态下。
为妥善解决能源与资源短缺问题，推动低碳经济的进一步发展，相关企业与单位必须不断提升自身风力发电技术，并且还要对风能资源进行有效的利用，从而推动我国风电产业的持续发展。此外，还需准确分析风力发电机组脱网故障发生的原因，并采取针对性措施，不断强化风电场安全管理，以保证风电机组的安全运行。
参考文献：
[1] 刘 峻，何世恩．建设坚强智能电网助推酒泉风电基地发展[J］．电力系统保护与控制，2018(21)：19-23．
[2] 董新洲，毕见广．配电线路暂态行波的分析和接地选线研究[J］．中国电机工程学报，2017，25(4)：3-8．