信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

勞思維 王玉才

河北紅松風(fēng)力發(fā)電股份有限公司 河北 承德 068450

風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中極易受到風(fēng)速等方面的影響，進(jìn)而無法保證其系統(tǒng)的控制效果。為進(jìn)一步優(yōu)化和完善控制體系的功能，將信息化控制技術(shù)應(yīng)用到該系統(tǒng)中，以提高實現(xiàn)該系統(tǒng)的智能化管理，進(jìn)而降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險，提升系統(tǒng)發(fā)電效率。

1 自適應(yīng)技術(shù)的智能化應(yīng)用

為有效實現(xiàn)風(fēng)力系統(tǒng)發(fā)電，要求發(fā)電控制各數(shù)據(jù)符合系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)靈敏性較差，進(jìn)而難以滿足系統(tǒng)控制要求，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)控制失誤或采用的控制技術(shù)不當(dāng)都有可能引發(fā)電力事故。但是隨著信息化控制技術(shù)的發(fā)展，其反應(yīng)靈敏，能及時捕捉系統(tǒng)控制過程中設(shè)備變化，進(jìn)而針對設(shè)備不同變化采取相應(yīng)的控制措施。為保證風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性，相關(guān)科研人員加大了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方面的技術(shù)投入，鑒于風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)本身還存在一些不完善之處，導(dǎo)致控制系統(tǒng)靈敏度不高，使得無法及時感應(yīng)并控制系統(tǒng)發(fā)生的變化。而信息自動化技術(shù)的應(yīng)用將很大程度解決上述問題，加之技術(shù)本身的靈敏性和自動化控制也能進(jìn)一步補(bǔ)充了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制不足等現(xiàn)實問題，進(jìn)而提高系統(tǒng)的整體控制性，推動我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 微分幾何控制技術(shù)的智能化應(yīng)用

微分幾何作為數(shù)學(xué)課程體現(xiàn)中的一項重要內(nèi)容，學(xué)習(xí)該方面的知識可以有效解決生活中常見問題。從本質(zhì)上看，微分幾何表示線性關(guān)系，而風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)會受到風(fēng)速的影響，簡言之該系統(tǒng)存在非線性關(guān)系，對此，可以借助該技術(shù)反映風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的線性化控制情況。微分幾何控制技術(shù)在受到命令后，會融合發(fā)電機(jī)反應(yīng)，來保證風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的高效運(yùn)作，更好捕獲風(fēng)能，提升發(fā)電能力。如果，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的額定值小于風(fēng)速，該系統(tǒng)將會通過降低速度來控制發(fā)電功率，并為確保其功率值，還可以借助變槳距系統(tǒng)進(jìn)而提升發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。在微分幾何控制技術(shù)利用下，實現(xiàn)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化成為線性關(guān)系，并結(jié)合該運(yùn)行原理設(shè)計控制設(shè)備，這不僅方便控制，還能更好保護(hù)發(fā)電機(jī)組的使用壽命[1]。

3 仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化應(yīng)用

為提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功能以及抗逆能力，可以在生產(chǎn)過程中應(yīng)用仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)具有的可擴(kuò)展性將實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)功能在自行組織下進(jìn)行，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測，不斷對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行遞進(jìn)式監(jiān)控。風(fēng)力發(fā)電控制體統(tǒng)的風(fēng)速、風(fēng)向及風(fēng)力具有不平衡性特征，而仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能實現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)速、實時監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)、全面調(diào)解系統(tǒng)故障。該技術(shù)的技術(shù)原理大致如下：其的遺傳算法可以調(diào)整發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，通過BP算法準(zhǔn)確預(yù)測現(xiàn)實風(fēng)場，進(jìn)而提升風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)力捕捉能力。除此之外，仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)跟蹤、分析和診斷運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)而及時判斷設(shè)備運(yùn)行故障隱患，并對系統(tǒng)進(jìn)行診斷，保證風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行的穩(wěn)定性，提升對系統(tǒng)的整體感知力。

4 專家系統(tǒng)的智能化應(yīng)用

為了保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，并有效提高該系統(tǒng)工作效率,可以通過實現(xiàn)風(fēng)力控制系統(tǒng)智能化來實現(xiàn)。對此，可以在風(fēng)力控制系統(tǒng)中安裝專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)以專業(yè)性的資料為基礎(chǔ)，通過模擬人類計算方式，保證工作過程的科學(xué)性能。專家系統(tǒng)在運(yùn)行過程中以科學(xué)原理為依據(jù),通過公式推理得出合理的結(jié)果。鑒于風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)是集中發(fā)電、控制、問題診斷為一體的系統(tǒng)，可見其復(fù)雜性，而這便決定了發(fā)電系統(tǒng)會因一個環(huán)節(jié)的問題引發(fā)發(fā)電系統(tǒng)整體問題，甚至是癱瘓，對此有必要做好每項工作環(huán)節(jié)的檢查工作，定期檢修各設(shè)備,而專家系統(tǒng)則可以實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的自行診斷,一旦機(jī)組發(fā)生故障專家系統(tǒng)便能自行進(jìn)行推理分析,確定故障原因。由于風(fēng)電機(jī)組具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件較多、故障工程量大等方面的特點，對此要求檢測技術(shù)要求較高，這樣才能有效避免因檢修失誤對工作人員造成傷害。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,專家系統(tǒng)的優(yōu)勢愈加凸顯，而風(fēng)力發(fā)電控制與專家系統(tǒng)的結(jié)合不僅能提高風(fēng)速預(yù)測能力，還能有效提高系統(tǒng)整體的控制力，推動信息化控制技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的更好融合[2]。

5 智能控制技術(shù)的智能化應(yīng)用

鑒于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有易受到外界因素影響的特點，會顯現(xiàn)出非線性特征，則難以實現(xiàn)對控制器的控制，且不利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)。而智能控制可以有效改變風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)等問題。特別是近年來，將模糊控制智能控制技術(shù)引入風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中，不僅保證了發(fā)電系統(tǒng)在不同風(fēng)速下也能取得良好的控制結(jié)果，且該模擬控制器能根據(jù)機(jī)組槳葉的氣動特性以及額定風(fēng)速下的不同風(fēng)速段對槳距角進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以實現(xiàn)對發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)速度補(bǔ)償。如仿真一個300kW的變槳距風(fēng)電機(jī)組：在額定風(fēng)速下該機(jī)組的不同風(fēng)速段可以有效減小系統(tǒng)超調(diào)量，縮短調(diào)節(jié)時間，進(jìn)而達(dá)到滿意的控制效果。對其控制將大大影響機(jī)組性能以及風(fēng)力的利用效率，結(jié)合空氣動力學(xué)特性，討論在低于額定風(fēng)速下控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，又能實現(xiàn)獲得最客觀的風(fēng)能利用值。在此應(yīng)值得注意的是，模糊控制器功能能否得以充分實現(xiàn)與設(shè)計者相關(guān)的經(jīng)驗知識有著密切的聯(lián)系，如設(shè)計者不能具備相應(yīng)的經(jīng)驗知識則無法有效采用該方法來控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，也不能取得最理想的控制效果[3]。

6 結(jié)束語

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的風(fēng)速會受到諸多因素的影響，而這些影響因素將大大增加風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制難度，而信息化控制技術(shù)與其的結(jié)合將最大限度實現(xiàn)對系統(tǒng)電流信號、風(fēng)速以及風(fēng)能等方面因素的控制，從而達(dá)到最優(yōu)的控制效果。