风电场运行监控及管理方案

1.电力参数监测

风电机组需要持续监测的电力参数包括电网电压、机组输出的电流、电网频率等。这些电力参数无论风电机组是处于并网还是脱网状态，都会被监测，用于判断风电机组的状态、起动条件及故障情况，还用于统计风电机组的有功功率、无功功率、功率因数和总发电量。此外，还可以根据电力参数，主要是有功功率和无功功率，来确定对机组功率因数的补偿。

（1）电压 机组监测电压的幅值和相位，并由此判断过电压、欠电压、过频、欠频、三相不平衡、相位突变等故障。在上述参数中，除相位突变外，其他参数都可以分为短时判据和长时判据来监控，这些监测参数一旦超出允许值，有可能是机组本身的原因，但更可能是电网的原因。

（2）电流 机组监测电流的幅值和相位，并由此判断过电流和三相不平衡故障，这些监测参数一般为短时判据，一旦出现，机组就必须停机。产生这些故障的原因通常在机组自身。

在定桨恒速风电机组并网过程中，由于三相晶闸管导通之间存在差异，因而可能出现短时电流不平衡，因为持续时间短，并不影响对机组电能质量的整体评价。

（3）有功功率和无功功率 通过分别测量电压相角和电流相角，经过移相补偿算法、平均算法处理后，用于计算机组的有功功率和无功功率。一些性能较好的机组也可以采用测量瞬时有功、瞬时无功的方法来积分计算机组的有功功率和无功功率。

发电机输出的无功功率会导致电网的电流增加，线损增大，且占用系统容量，因而通常风电机组送入电网功率的无功分量越少越好。在综合考虑经济性的情况下，一般要求定桨恒速风电机组的输出功率因数高于感性0.98。近年来随着技术发展，考虑到电网的稳定性，要求变速恒频风电机组能在一定范围内动态调节输出功率因数。

定桨恒速风电机组一般使用了固定电容器来补偿无功功率，以减少感性无功。补偿电容器一般按不同容量分成若干组，风电机组输出功率常在大范围内变化，补偿电容器的投入与切除可以根据发电机输出功率的大小来实施，以确保功率因数满足电网要求。以这种方式投入补偿电容器时，由于梯度的存在，可能会造成电压小幅波动，电容器在切除和再次投入使用时也存在最小时间间隔的限制。(www.xing528.com)

2.风力参数监测

（1）风速 风速通过机舱外的风速仪测得。通常风电机组中央控制器每秒采集一次来自风速仪的风速数据，每10min计算一次平均值，用于判别起动风速和停机风速。安装在机舱顶上的风速仪处于风轮的下风向，因此在运行时受风轮干扰，不能准确地测量风速，一般不用来产生功率曲线。

（2）风向 风向标安装在机舱顶部两侧，主要用于测量风向与机舱中心线的偏差角。一般采用两个风向标，以便互相校验，以排除可能产生的错误信号。控制器根据风向信号，起动偏航系统。当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。

（3）齿轮箱油温的控制 齿轮箱箱体内安装有PT100温度传感器。运行前，应保证齿轮油温高于10℃，否则加热至10℃再运行。正常运行时，润滑油泵始终工作，对齿轮箱和轴承进行强制喷射润滑油。当油温高于60℃时，油冷却系统起动，油被送入齿轮箱外的热交换器进行自然风冷和强制风冷。当油温低于45℃时，冷却油回路切断，停止冷却。

目前，大型风电机组齿轮箱都带有强制润滑冷却系统和油温加热器，但油温加热器与箱外冷却系统并非缺一不可。例如，对于我国南方地区，广东沿海地区，气温很少低于0℃，可不用考虑油温加热器；对于一些气温不高的地区，也可不用设置箱外冷却系统。

（4）发电机升温控制 发电机的三相绕组及前后轴承里面要求安装一个温度传感器。发电机通常为H级绝缘F级考核，定子额定升温要求小于105K，发电机在额定功率状态下运行3～4h后达到这一稳定温升。当绕组温度高于150～155℃时，风电机组将会因温度过高而停机；当绕组温度降到100℃以下时，风电机组又会被允许重新起动并入电网。发电机温度的控制点可根据当地情况进行现场调整。对于安装在湿度和温差较大地点的风电机组，发电机内部都需安装电加热器，以防止大温差引起的发电机绕组表面的凝露。

用于风电机组的发电机大多采取强制风冷，但也有采取水冷系统的。冷却水管道布置在定子绕组周围，通过水泵与外部散热器进行循环热交换。冷却系统不仅直接带走发电机内部的热量，同时通过热交换器带走齿轮润滑油的热量，从而使风电机组的机舱可以设计成密封型。采用水冷系统，大大提高了发电机的冷却效果，提高了发电机的工作效率，并且由于密封良好，避免了舱内风沙雨水的侵入，给机组创造了有利的工作环境。