風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)工作的安全可靠性已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用，甚至成為風(fēng)力發(fā)電場長期安全可靠運行的重大問題。在實際應(yīng)用過程中，尤其是一般風(fēng)力發(fā)電控制與檢測系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)滿足用戶提出的功能上的要求是不困難的。往往不是控制系統(tǒng)功能而是它的可靠性直接影響風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的聲譽。有的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)功能很強，但由于工作不可靠，經(jīng)常出故障，而出現(xiàn)故障后對一般用戶來說維修又十分困難。于是，這樣一套控制系統(tǒng)可能發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用，造成不應(yīng)有的損失。因此，對于一個風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計和使用者來說，系統(tǒng)的安全可靠性必須認(rèn)真加以考慮，必須引起足夠的重視。
　　我們的目的是希望通過控制與安全系統(tǒng)設(shè)計，采取必要的手段，使我們的系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)不出故障或少出故障。并且，在出故障之后能夠以最快的速度修復(fù)系統(tǒng)使之恢復(fù)正常工作。
　　1．控制與安全系統(tǒng)的技術(shù)要求
　　1.1. 風(fēng)力發(fā)電機組組的運行控制要求
　?。?）控制思想     我國風(fēng)電場運行的機組多數(shù)以定槳距失速型機組為主,所謂失速型風(fēng)力發(fā)電機組組就是當(dāng)風(fēng)速超過風(fēng)力發(fā)電機組額定風(fēng)速以上時，為確保風(fēng)力發(fā)電機組功率輸出不再增加，導(dǎo)致風(fēng)機過載，通過空氣動力學(xué)的失速特性，使葉片發(fā)生失速，從而控制風(fēng)力發(fā)電機組的功率輸出。所以，定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機組組控制系統(tǒng)控制思想和控制原則以安全運行控制技術(shù)要求為主,功率控制有葉片的失速特性來完成。風(fēng)力發(fā)電機組的正常運行及安全性取決于先進(jìn)的控制策略和優(yōu)越的保護(hù)功能。控制系統(tǒng)應(yīng)以主動或被動的方式控制機組的運行，使系統(tǒng)運行在安全應(yīng)許的規(guī)定范圍內(nèi)，切各項參數(shù)保持在正常工作范圍內(nèi)。控制系統(tǒng)可以控制的功能和參數(shù)包括：功率極限、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、電氣負(fù)載的連接、起動及停機過程、電網(wǎng)或負(fù)載丟失時的停機、紐纜限制、機艙對風(fēng)、運行時電量和溫度參數(shù)的限制。如風(fēng)機的工作風(fēng)速是采用BIN法計算十分鐘平均值確定小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速和大風(fēng)切除風(fēng)速，每個參數(shù)極限控制均采用回差法，上行點和下行點不同，視實際運行情況而定。對于變距型風(fēng)力發(fā)電機組組與定槳距恒速型機組控制方法略有不同，即功率調(diào)節(jié)方式不同，它采用變槳距方式改變風(fēng)輪能量的捕獲，從而使風(fēng)機的輸出功率發(fā)生變化，最終達(dá)到限制功率輸出的目的。保護(hù)環(huán)節(jié)以失效保護(hù)為原則進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)控制失敗，內(nèi)部或外部故障影響,導(dǎo)致出現(xiàn)危險情況引起機組不能正常運行時，系統(tǒng)安全保護(hù)裝置動作，保護(hù)風(fēng)機處于安全狀態(tài)。在下列情況系統(tǒng)自動執(zhí)行保護(hù)功能：超速、發(fā)電機過載和故障、過振動、電網(wǎng)或負(fù)載丟失、脫網(wǎng)時的停機失敗等。保護(hù)環(huán)節(jié)為多級安全鏈互鎖，在控制過程中具有邏輯“與”的功能，而在達(dá)到控制目標(biāo)方面可實現(xiàn)邏輯“或”的結(jié)果。此外，系統(tǒng)還設(shè)計了防雷裝置，對主電路和控制電路分別進(jìn)行防雷保護(hù)。控制線路中每一電源和信號輸入端均設(shè)有防高壓元件，主控柜設(shè)有良好的接地并提供簡單而有效的疏雷通道。
　?。?）自動運行控制要求 
　　 A、開機并網(wǎng)控制
當(dāng)風(fēng)速十分鐘平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內(nèi)，機械閘松開，葉尖歸位，風(fēng)力作用于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面上，風(fēng)機慢慢起動，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于20%的額的轉(zhuǎn)速持續(xù)五分鐘，轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到60%額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機進(jìn)入電網(wǎng)軟拖動狀態(tài)，軟拖方式視機組型號而定。正常情況下，風(fēng)機轉(zhuǎn)速連續(xù)增高，不必軟拖增速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到軟切入轉(zhuǎn)速時，風(fēng)機進(jìn)入軟切入狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速升到發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速時，旁路主接觸器動作，機組并入電網(wǎng)運行。對于有大、小發(fā)電機的失速型風(fēng)力發(fā)電機組組，按風(fēng)速范圍和功率的大小，確定大、小電機的投入，但大電機和小電機的發(fā)電工作轉(zhuǎn)速不一致，通常為1000r/m和1500r/m，在小電機脫網(wǎng)，大電機并網(wǎng)的切換過程中，要求嚴(yán)格控制，通常必須幾秒完成控制。
　　B、小風(fēng)和逆功率脫網(wǎng)     小風(fēng)和逆功率停機是將風(fēng)機停在待風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)十分鐘平均風(fēng)速小于小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速或發(fā)電機輸出功率負(fù)到一定值后，風(fēng)機不允許長期在電網(wǎng)運行，必須脫網(wǎng)，處于自由狀態(tài)，風(fēng)機靠自身的摩擦阻力緩慢停機，進(jìn)入待風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速再次上升，風(fēng)機又可自動旋轉(zhuǎn)起來，達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機又投入并網(wǎng)運行。
　　C、普通故障脫網(wǎng)停機     機組運行時發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等普通故障后，風(fēng)機進(jìn)入普通停機程序，機組投入氣動剎車，軟脫網(wǎng)，待低速軸轉(zhuǎn)速低于一定值后，再抱機械閘，如果是由于內(nèi)部因素產(chǎn)生的可恢復(fù)故障，計算機可自行處理，無需維護(hù)人員到現(xiàn)場，即可恢復(fù)正常開機。
　　D、緊急故障脫網(wǎng)停機
　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急故障如風(fēng)機發(fā)生飛車，超速、振動及負(fù)載丟失等故障時，風(fēng)機進(jìn)入緊急停機程序，機組投入氣動剎車的同時執(zhí)行90°偏航控制，機艙旋轉(zhuǎn)偏離主風(fēng)向，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定限制后脫網(wǎng)，低速軸轉(zhuǎn)速小于一定轉(zhuǎn)速后，抱機械閘。
　　E、安全鏈動作停機
　　安全鏈動作停機指電控制系統(tǒng)軟保護(hù)控制失敗時，為安全起見所采取的硬性停機——葉尖空氣剎車、機械剎車和脫網(wǎng)同時動作，風(fēng)力發(fā)電機組組在幾秒內(nèi)停下來。