（中国大唐集团内蒙古分公司蒙西事业部 内蒙古自治区乌兰察布市 012300）
摘要：随着我国新能源技术的发展，水能、风能、地热能等逐渐得到了广泛应用，尤其是风能凭借着分布广、易获取等优势，发展十分迅速。目前，风力发电机多安装在偏远地区，运行环境恶劣，同时基于风电机组自身工作的复杂性，其运行受到诸多因素的干扰，加强抗干扰容错控制技术研究具有重要意义。
关键词：风力发电机；抗干扰；容错控制
引言
近年来，随着工业的发展，环境污染日益严重，新能源风力发电在各行业领域应用日益广泛。一般风力发电场多建于偏远地区，地处环境恶劣，无法应用有效监测技术解决风力发电机组各种故障与信号不统一等问题。因此，基于风力发电机不同监测数据，全面分析风力发电机组运行时遇到的故障，深入研究风力发电机抗干扰容错控制技术具有非常重要的意义。
1容错控制技术概述
容错控制，简称FTC，早期应用于计算机领域，解释为容忍故障。现代容错控制技术的发展主要分为两个方向：主动容错控制、被动容错控制。近年来，我国在此方面的研究日益深入，其可有效提高设备运行安全性、可靠性，对于油化工、核电站、风电场、航空航天等领域发展具有重要意义。从基础理论角度来看，容错控制是基于现代控制、信号处理、统计数学等理论发展起来，其研究重点在于故障诊断、容错设计，前者检验系统工作是否正常，后者是在系统被干扰或是故障后采取有效控制策略、变更系统运行方式等方法，确保系统运行安全，防止引发严重事故。本文基于新能源发展背景下，围绕风力发电领域中抗干扰容错控制技术的应用展开分析，有效减小风速随机性、不确定性以及周边恶劣环境对风力发电的影响，保证电能质量。
2风力发电机抗干扰容错控制要求
2.1风力发电机的结构分析
风力发电并网系统一般由风轮机、异步电机、软启动装置、无功补偿装置以及变压器等几个部分构成。风轮机捕获风能，风能驱动风轮机转动从而转换成齿轮动能，从而驱动异步电机发出电能。发电机刚启动时由于内部电势较低所以启动电流会很大，对电网的冲击也比较大。为了降低风机启动对电网的冲击，一般风机会采用软启动方式启动，通过软启动器从而降低对电网的影响。风机虽然结构简单，成本低，但是其功率因素都不会太高，通过无功补偿装置提高其并网时的功率因素。最后通过变压器将风机发出的电能变换成与电网相同的电压，从而实现风机系统与电网系统的相互连接。
2.2抗干扰容错控制要求
风力发电机运行环境复杂，受到诸多外界、本身干扰因素影响，有效的干扰抑制、容错控制将有效提高发电机系统运行稳定性，保证风力电能质量。本研究在考虑多源干扰、传感器故障的基础上开展容错控制系统设计，保证发电机运行安全、稳定。风力发电机运行中，主要干扰因素包括：机侧风速、随机噪声、机械振动、机械磨损、网侧电磁及谐波等。同时，机组机械、电气故障的发生，也会导致风力发电系统正常运行受到影响，电能质量不合格，引发电网电压波动、产生谐波等问题。由此，在风力发电技术发展中抗干扰容错控制研究具有重要意义，具体要求如下：（1）通过抗干扰容错控制系统的应用，提高机组控制系统精度，保证输出功率平滑性，持续输出优质电能，确保并网运行安全；（2）通过抗干扰容错控制系统的应用，减少机组维修成本，防止出现灾难性事故，或者是早期故障恶化；（3）通过抗干扰容错控制系统的应用，实现风电机组运行经济、社会效益的最大化，逐步实现风能的大规模推广。
3风力机组抗干扰容错控制设计
本项目抗干扰容错控制系统结构采用干扰观测器、故障诊断观测器估计发电机干扰与故障情况，以鲁棒容错控制器进行干扰与故障补偿，保证系统运行稳定，输出的电能质量满足要求。通过实验可知，在多源干扰下，发电机组设计使用的故障诊断观测器准确的估计了传感器故障；阶跃故障时，发电机在不同状态下的出现相应的曲线，根据实验结果分析可得故障情况下系统初始状态出现较大变化，但最终趋于稳定，系统整体运行可靠，验证了此抗干扰容错系统应用有效性。
4风力发电机运行维护管理中的问题分析
4.1设计与生产环节脱节
我国现阶段的风电产业并不成熟，即技术、管理理念还没有得到完善，导致其设计与生产环节出现各种问题点。众所周知，企业的设计与生产环节并不会同步展现，这就意味着会出现大量的设计与生产的脱节问题。即从生产商层面分析其生产环节，大部分生产商都会为了利益得到最大化，摒弃原有的设计生产方案，但是其生产后的产品并不能满足其风电产业的产品要求。
即产品出现不同程度的缺陷非常不利于后期风电产业的应用，因为应用其中就会引发故障问题。
4.2维护管理人员能力不足
风力发电机在维护过程中，其关键的维护手段就是可以结合相应的技术来进行其发电机性能的维护。但是技术问题因素会程度性的影响其维护后的风力发电机的传输效率。现阶段的发电厂中的工作人员组成类型有很多，如管理人员、技术人员以及工人。管理人员的工作一般都就公司决策进行其管控以及修改。技术人员就是保障其发电机的日常稳定运行以及故障维修处理。而工人就是风力发电机工作的日常维护以及清理工作负责人，但是工人的技术水平非常低，没有一定的维修工作能力支持，在发电机故障发生时也不能及时的察觉，就会导致其故障的严重性增加。
5风力发电机使用注意事项
5.1风力发电机使用要点
在完成风力发电机的选型后，需对其进行全面的调试、检查，以此保证安装后各零部件不存在异响和异常现象，各类故障也需要及时排除。各联接件检查需要试运转结束后全面进行，正式投入作业前需保证各联接件无松动；风力发电机一般会设有保护装置，以此实现狂风时的低速运转或轮停，保证用电设备和机组的安全。但值得注意的是，人为制动使风轮停转仅可在风暴天气进行，否则将导致蓄电池亏电；需保证蓄电池额定输出功率不大于所用电器的耗电量，无风时应仅开展重点用电，风力减小应适当节约用电，以此避免亏电问题出现；对于风力发电机安装的逆变器，需保证其能够较好满足有风、无风时的供电需要，并采用线径粗一些的铜导线作为控制器、逆变器、蓄电池间的联接导线，线距应尽可能缩短，线路电损可由此降低；风力发电机塔架及拉线应禁止儿童攀爬、不得拴牲畜，风轮旋转平面内不得进行其他作业或站人，并避免风机拆卸、安装、运输过程抬叶片及尾翼，否则将导致尾翼变形或叶片折断；发电机运转情况需得到经常性检查，开式螺旋紧线扣和线夹的脱扣现象、拉线地钉和地锚的松动情况、塔架异响或剧烈抖动、运转不稳等情况需得到重点关注；需每年拆卸、清洗、润滑风轮调速部位、机头回转体、发电机，并避免风轮的平衡被破坏。
5.2保障风机安装质量
对风力发电机组而言，要严格依照相关规范与标准安装流程，从根本上保障机组安装质量，提高风力发电效益与安全性。现阶段，风力发电机组所处环境恶劣，由此加大了设备安装难度。因而安装时要加大控制力度，依照标准与规范安装机组设备。此外安装完成后还要检查安装质量，安装不合格机组要责令整改或重建，做好安装质量验收，从根本上实现高质量的完成风力发电机组安装，实现预期运行效果目标。
5.3完善风力发电机运行维护检查工作系统
风力发电机工作人员一定要严格的按照发电机运行维护检查工作系统来做好相对应的设备维护工作，一定摆脱被动的维护检查工作，转变为主动的维护检查。做好定期的系统维护检查工作，以维持风力发电机的稳定运行状态。
5.4制定完善的检修流程
工作人员一定要科学制定并完善其风力发电机的维护计划，如可以定期检查螺旋力矩间的距离，达成有效连接风力发电机中各个零部件目的。由于风力发电机中各个部件使用年限并不相同，而特定时间内各个部件也会出现不同的故障问题。基于此，相关的工作人员就要制定每一个部件的检修流程，严格按照相应的流程进行其维修工作，同时也要针对设备的检修项目、结果，做好相关的记录，以便后期工作人员查阅。
结束语
基于风速随机性、机组自身复杂性的影响，风力发电机运行存在干扰因素多、故障率高的情况。根据发电机运行安全性要求，必须要设置抗干扰容错控制系统，确保风电机在多源干扰、故障的影响下，依旧稳定运行。这能防止引发大规模事故，并为风电能源的推广应用奠定坚实基础。
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