摘要：我国电力行业自改革开放发展至今终于使我国摆脱之前用电供不应求的尴尬局面。当前，风力发电规模不断发展壮大，风力发电市场不断细分，低风速带不断开发，风力发电与火力发电同价、平价上网，集中式与分布式风力发电并存，市场竞争日益激烈，由此，风力发电机组安全保护技术需要重点关注。
关键词：风力发电机组；安全保护技术
引言
电力行业的发展关系到我国人们的生活水平和生活质量，关系到我国各行业的发展走向，其重要性不言而喻。在风力发电应用过程中，考察与审核是必不可少的环节，并且对其应用的材料也制定了明确的要求，制定了严格的发电设计标准，加强了对电气的控制力度，还将各种因素的影响纳入安全运行保障的考量范围。然而在风力发电机组运行过程中，安全事故问题仍时有发生，只有从安全技术的强化入手，才可保障风力发电机组的安全运行。
1风力发电机组的安全运行分析
风力发电机组安装于野外，其运行环境较为复杂，并且难以通过人力作用进行风速的调整，因此，其运行时所承受的压力较为复杂且压力大小不一，因此，外界环境因素的影响会对风机的稳定运行带来不利影响。在风力发电机组制造时主要应用的是金属结构材料，并需对其进行严格的检测，以确保材料具有较强的温度变化抵抗能力以及防腐能力，并对其结构设计进行合理优化，以此提升发电机组的运行寿命。由于风力发电机组需要24小时运行，并且属于自动控制的运行方式，因此也应设计与之相匹配的自动运行系统。具有可编程功能的控制器是风力发电机组的总控系统，系统中安装了控制系统以及传感器，还有PLC结构，同时还包含下属执行机构。传感器的作用是对发电机组的运行状态进行体现，而PLC则会在机组各个指标出现异常时进行处理，控制器起到的是对各个结构的控制作用，控制系统能否发挥出良好的控制性能是决定风力发电机组能否正常运行的关键。风力发电机组能否稳定与安全运行，取决于其控制系统能否展现出良好的控制效果。现阶段，风力发电机组的控制系统当中应用的都是安全链保护系统，这种运行系统较为独立，安全链保护系统采用的是单回路结构，各个监控点相互关联，一旦发电机组出现故障，单回路将会自动触发开关而关闭回路，停止风力发电机组的运行，进而实现对其安全保护。变桨距的调整是控制风机运行状态的主要方式，通过对变桨距的控制可以降低风力发电机组的负荷，在机组中止运行时，桨叶角位置将会改变，进而实现对机组的安全保护。在机组制动过程中，需要同时使用三个相互独立的叶片变桨结构，一旦风力发电机组的运行出现异常，采用紧急顺浆的方式可使叶片保持在最大角度上，进而使机组停止运行。
2保障风力发电机组安全运行技术的应用对策分析
2.1故障树分析
故障树分析中，外边界决定了分析的广度，内边界决定了分析的深度。通过对风扇损坏故障机理进行深入分析，明确各影响因素间的关系，完成故障树。对于轴承不转，主要有几方面原因:轴承油脂在高温环境挥发及粉尘影响引起摩擦因数增大，导致摩擦力增大;叶轮动平衡破坏引起轴承受力变形，运行异常，进而造成压力增大，导致摩擦力增大。对于叶轮卡滞，主要由异物进入风机或叶轮引起。在纵向展开的基础上梳理故障树各事件之间的逻辑，构建完成变流器风扇损坏故障树。通过简化故障树、建立故障树数学模型和求最小割集的方法，进行故障树的定性分析。通过计算顶事件概率、重要度分析和灵敏度分析，进行故障树的定量分析。在分析的基础上识别设计中的薄弱环节，采取相应措施。
2.2制定紧急状况的应对措施，减少紧急事故的影响
风力发电机组安装于户外环境，自然灾害的发生会对其运行安全产生不利影响，因此，应采取有效的对策加强对机组的电压保护，并对雷电接收传导系统进行优化与完善。同时，也可制定相关对策确保等电位的有效连接，及时进行接地系统的检查与处理，以免由于雷击引发风力发电机组故障问题出现。
由于受到风速问题的影响，风力发电机组也会出现停机故障，并且，如机组长期运行于潮湿环境，并环境气温过低都会使其引发机组停机，在机组运行前，应对设备的绝缘性进行检查，确保其符合运行标准再开启设备。
2.3基于振动信号的频域特征提取
轴承振动频谱反映信号在不同频率下幅值分布情况，发电机轴承正常机组和异常机组的频谱结构有很大的差别，通过频谱分析可以判断轴承是否发生故障及故障部位。除了频谱能很好的反映风电机组运行时出现的故障信息外，包络频谱也能很好的反映设备冲击类故障信息。包络频谱常常用来检测轴承缺陷，当轴承表面因疲劳或者集中应力产生剥落或者损伤时，就会产生周期性的冲击振动信号。这种冲击振动可大致分为由于轴承部件在运行过程中反复受到冲击而产生的低频脉冲和冲击振动产生的固有振动，因此对包络频谱分析就能精准的诊断出典型轴承故障。
2.4加强风电齿轮箱维护管理
齿轮箱是风力发电机组的重要结构组成，加强对齿轮箱的保养与维护，可以确保机组的安全与稳定运行。日常检查中，要对齿轮箱的油位进行检查，以免其出现漏油现象，同时要检查齿面，以免其出现不平整现象或发生不明震动或异响的情况。不仅要强化对齿轮箱主体的保养，还要定期检查其运行相关部件，任何一个微小部件出现故障都会对机组的正常运行带来影响。如果风力发电机组属于三点支撑结构，如果机组的支承主体出现变形将会导致齿轮箱出现重心偏移问题，使齿轮轴承出现偏载现象，进而使之无法正常运行。同时，如果主轴承无法正常使用，或出现轴箱固定不牢固的现象，齿轮箱将会承载较大的压力，进而使行星架轴承难以正常运行。
2.5规范性
雷击高压测试包括高压初始先导雷击测试和高压后续雷击装置测试。高压初始先导雷击测试通常在占叶片长度15％的叶片尖端或完整叶片上进行，测试过程中使用叶片的不同桨距角和叶片与平面之间的不同角度。对于双叶片转子，沿叶片的附件分布将与三叶片转子不同。因此，高压初始引导附着测试应该以更低的角度（优选尽可能接近0°）进行，以证明尖端以及叶片的内侧部分具有足够的拦截效果。所使用的电压波形应为双指数切换式冲击电压，至峰值时间为250μs±20%，并且至半峰值衰减时间为2500μs±60%。由于这种电压波形最能代表初始先导雷击过程中结构附近的电场，因此选择这种电压波形。高压后续雷击测试介绍了接闪器周围区域的详细设计，目的是模拟在初始先导装置连接到接收器并且雷电流到达之后由于叶片的运动而沿着扫过先导装置产生的电压，这种情况可以解释有时在接收器后观察到的击穿。最重要的验证测试是电弧击入测试闪电通道雷击位置处或在雷击过程中大电流及能量密度可能从击入点流出情况下可能对叶片造成的直接（物理损害）影响。
结语
历经多年的发展，风力发电领域的研究逐步深入，实现了稳定与长效的发展。由于风力发电机组故障频发，进而使其运行状况受到了不利影响。面对风力发电机组的隐患问题，应采取有效的技术手段进行安全维护，从事前预防入手，减少发电机组的故障隐患，使之运行过程中的风险发生率得以降低，进而为风电机组的安全运行提供保障，推动风力发电领域的稳步发展。
参考文献
[1]魏万俊.风力发电机组的安全运行与维护研究[J].科学中国人,2016(18).
[2]乔建旺.风力发电机组运行安全及控制措施的探索[J].商品与质量,2018(14):174.
[3]李鑫泉,胡建华,薛鹏,etal.风力发电机组安全运行控制措施探析[J].中国高新区,2017(11):108.