風力發(fā)電控制系統(tǒng)工作的安全可靠性已成為風力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用，甚至成為風力發(fā)電場長期安全可靠運行的重大問題。在實際應用過程中，尤其是一般風力發(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力發(fā)電系統(tǒng)的聲譽。有的風力發(fā)電控制系統(tǒng)功能很強，但由于工作不可靠，經常出故障，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)揮不了它應有的作用，造成不應有的損失。因此，對于一個風力發(fā)電控制系統(tǒng)的設計和使用者來說，系統(tǒng)的安全可靠性必須認真加以考慮，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)設計，采取必要的手段，使我們的系統(tǒng)在規(guī)定的時間內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系統(tǒng)使之恢復正常工作。
　　1．控制與安全系統(tǒng)的技術要求
　　1.1. 風力發(fā)電機組組的運行控制要求
　?。?）控制思想     我國風電場運行的機組多數(shù)以定槳距失速型機組為主,所謂失速型風力發(fā)電機組組就是當風速超過風力發(fā)電機組額定風速以上時，為確保風力發(fā)電機組功率輸出不再增加，導致風機過載，通過空氣動力學的失速特性，使葉片發(fā)生失速，從而控制風力發(fā)電機組的功率輸出。所以，定槳距失速型風力發(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要求為主,功率控制有葉片的失速特性來完成。風力發(fā)電機組的正常運行及安全性取決于先進的控制策略和優(yōu)越的保護功能?？刂葡到y(tǒng)應以主動或被動的方式控制機組的運行，使系統(tǒng)運行在安全應許的規(guī)定范圍內，切各項參數(shù)保持在正常工作范圍內。控制系統(tǒng)可以控制的功能和參數(shù)包括：功率極限、風輪轉速、電氣負載的連接、起動及停機過程、電網或負載丟失時的停機、紐纜限制、機艙對風、運行時電量和溫度參數(shù)的限制。如風機的工作風速是采用BIN法計算十分鐘平均值確定小風脫網風速和大風切除風速，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，即功率調節(jié)方式不同，它采用變槳距方式改變風輪能量的捕獲，從而使風機的輸出功率發(fā)生變化，最終達到限制功率輸出的目的。保護環(huán)節(jié)以失效保護為原則進行設計，當控制失敗，內部或外部故障影響,導致出現(xiàn)危險情況引起機組不能正常運行時，系統(tǒng)安全保護裝置動作，保護風機處于安全狀態(tài)。在下列情況系統(tǒng)自動執(zhí)行保護功能：超速、發(fā)電機過載和故障、過振動、電網或負載丟失、脫網時的停機失敗等。保護環(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，而在達到控制目標方面可實現(xiàn)邏輯“或”的結果。此外，系統(tǒng)還設計了防雷裝置，對主電路和控制電路分別進行防雷保護。控制線路中每一電源和信號輸入端均設有防高壓元件，主控柜設有良好的接地并提供簡單而有效的疏雷通道。
　　（2）自動運行控制要求 
　　 A、開機并網控制
當風速十分鐘平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內，機械閘松開，葉尖歸位，風力作用于風輪旋轉平面上，風機慢慢起動，當發(fā)電機轉速大于20%的額的轉速持續(xù)五分鐘，轉速仍達不到60%額定轉速，發(fā)電機進入電網軟拖動狀態(tài)，軟拖方式視機組型號而定。正常情況下，風機轉速連續(xù)增高，不必軟拖增速，當轉速達到軟切入轉速時，風機進入軟切入狀態(tài)；當轉速升到發(fā)電機同步轉速時，旁路主接觸器動作，機組并入電網運行。對于有大、小發(fā)電機的失速型風力發(fā)電機組組，按風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)電工作轉速不一致，通常為1000r/m和1500r/m，在小電機脫網，大電機并網的切換過程中，要求嚴格控制，通常必須幾秒完成控制。
　　B、小風和逆功率脫網     小風和逆功率停機是將風機停在待風狀態(tài)，當十分鐘平均風速小于小風脫網風速或發(fā)電機輸出功率負到一定值后，風機不允許長期在電網運行，必須脫網，處于自由狀態(tài)，風機靠自身的摩擦阻力緩慢停機，進入待風狀態(tài)。當風速再次上升，風機又可自動旋轉起來，達到并網轉速，風機又投入并網運行。
　　C、普通故障脫網停機     機組運行時發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等普通故障后，風機進入普通停機程序，機組投入氣動剎車，軟脫網，待低速軸轉速低于一定值后，再抱機械閘，如果是由于內部因素產生的可恢復故障，計算機可自行處理，無需維護人員到現(xiàn)場，即可恢復正常開機。
　　D、緊急故障脫網停機
　　當系統(tǒng)發(fā)生緊急故障如風機發(fā)生飛車，超速、振動及負載丟失等故障時，風機進入緊急停機程序，機組投入氣動剎車的同時執(zhí)行90°偏航控制，機艙旋轉偏離主風向，轉速達到一定限制后脫網，低速軸轉速小于一定轉速后，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、機械剎車和脫網同時動作，風力發(fā)電機組組在幾秒內停下來。