風力發(fā)電電氣自動控制系統(tǒng)中智能化技術的應用

李默涵　李水冰　解雙洲

摘要：快速發(fā)展的人工智能技術下，多數(shù)新理論與方法被引進至各個行業(yè)領域中，將智能化技術融入風力發(fā)電電氣自動化控制系統(tǒng)，那么風電行業(yè)便能實現(xiàn)更為迅速的發(fā)展。基于信息技術，分析建立風電場的智能控制系統(tǒng)，實行統(tǒng)一管理，有效提升風電場發(fā)電能力，闡述電氣自動化控制系統(tǒng)中的智能化技術的應用。

關鍵詞：風力發(fā)電;電氣;自動化;自動控制;智能化技術

1引言

隨著我國風電裝機的不斷增長，尤其是華北、西北區(qū)域風電大基地的持續(xù)建設，需加強風電場的智能化管理，從控制策略入手，實現(xiàn)風電機組在全壽命周期內(nèi)的可靠運行、提升風電場發(fā)電量。

2智能技術概述

互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術已完全融入人們的工作和生活之中，智能化技術使企業(yè)獲得了長足的發(fā)展和進步。智能自動化技術的概念是人類智能研究、開發(fā)、仿真、推廣和應用的一種全新的技術模式。依托先進的智能自動化技術，可以有效提高風力發(fā)電自動控制管理系統(tǒng)的有效性和可靠性，有利于經(jīng)濟效益和企業(yè)社會效益的結合和提高。智能化技術的應用類型主要有三種。

神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術。在數(shù)字以及運算符號計算和運算時，經(jīng)常應用神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術，比較適合復雜的數(shù)據(jù)處理。神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術主要是在對案例中分散數(shù)據(jù)采取綜合分析處理儲備。

專家系統(tǒng)控制。在多領域集成智能系統(tǒng)的組織、決策、調(diào)節(jié)過程中，專家系統(tǒng)控制能夠有效解決不確定的模糊知識信息輸入錯誤、非結構化問題等。

集成智能控制技術。隨著科技的不斷發(fā)展，集成技術逐漸向著智能化、自動化方向發(fā)展，將集成智能技術與深度模擬技術相結合，對模糊數(shù)據(jù)進行有效的收集和處理，從而實現(xiàn)自動化的控制和調(diào)整，提升了集成技術的先進性，也為自動化技術在整體結構的兼容性提供了幫助。

3風力發(fā)電應用智能化技術的特點

3.1應用智能化技術的優(yōu)勢

（1）在風電自動化控制系統(tǒng)中加入其他輔助功能，如影像數(shù)據(jù)分析功能，這樣可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準采集和分析，從而實時監(jiān)督風電情況，避免故障發(fā)生后一直得不到維修的情況。

（2）將智能化技術和大數(shù)據(jù)技術應用在風電產(chǎn)業(yè)中，可以獲得從發(fā)電到用電過程的所有數(shù)據(jù)，從而根據(jù)數(shù)據(jù)分析獲得服務內(nèi)容的基本框架，為之后業(yè)務的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

（3）智能化技術可以應用在網(wǎng)絡平臺中，管理人員通過大數(shù)據(jù)技術分析各類用電數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息，可以為維護電網(wǎng)的正常運行和提高服務水平提供支持。

3.2應用智能化技術的必要性

加強風電場的信息化建設、在風電場自動化控制系統(tǒng)中應用智能化技術，結合氣象系統(tǒng)的功率預測技術、基于電網(wǎng)的調(diào)度指令，實現(xiàn)有利于電網(wǎng)安全的風電場控制模式。

4風力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)中智能化技術的應用

4.1極端載荷與陣風控制技術

風電機組一般處于風能豐富的地方，這些地區(qū)一般環(huán)境非常惡劣，若遇到極端天氣，可能會影響風電設備的正常運轉。為了保證風電設備的安全性，需要采取動態(tài)調(diào)整策略及預先降載策略。基于風機模型的極端載荷工況控制技術，利用模式識別算法，可以達到預知危險的目的，使得風機能夠提前執(zhí)行載荷消減策略，平滑過渡極端載荷工況，防止機組在高風速高轉速工況下引發(fā)超速停機，保證風機在全壽命周期內(nèi)的可靠運行。

4.2傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合分析

風力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)需要在傳輸系統(tǒng)（物理線路）的支撐下，才能進行數(shù)據(jù)傳輸。ICP/TP傳輸協(xié)議將其智能化技術與現(xiàn)有的風電系統(tǒng)自動化和過程控制系統(tǒng)進行有效結合。標準化之后的傳輸協(xié)議能夠成為一個共享的傳輸系統(tǒng)，用戶共享同一個傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)、一套綜合智能布線系統(tǒng)和一套網(wǎng)絡設備，從而解決不同系統(tǒng)之間相互通信的問題。通過分析技術即可了解，風力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)用戶端設備依托公共局域網(wǎng)、寬帶路由器進行互聯(lián)網(wǎng)云端服務器的訪問可實現(xiàn)智能控制。

4.3基于大數(shù)據(jù)的偏航誤差自校正技術應用

偏航系統(tǒng)使風電機組始終處于迎風狀態(tài)、最大化捕獲風能。氣象站尾部安裝，槳葉擾動干擾、機艙氣動外形等帶來的擾流都可能引起偏航誤差，導致功率損失。為解決此問題，可采用基于大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模式識別算法以及激光雷達測風技術，高效識別風機在運行和調(diào)試過程中因各種原因出現(xiàn)的等效偏航誤差，指導風機主動修正偏航對風誤差，從而提高風機對風效率，提升機組發(fā)電能力。

4.4智能感應技術的應用

智能電子設備的主要功能在于監(jiān)測電網(wǎng)，避免出現(xiàn)故障或者風力自身特性導致的電網(wǎng)不穩(wěn)定等問題。同時方便工作人員了解電網(wǎng)各項數(shù)據(jù)，為整合電網(wǎng)信息并進一步提升發(fā)電效率等提供支持。

4.5主動尾流控制技術

尾流引起的發(fā)電量損失是目前風電項目急需解決的問題。為了減少發(fā)電量損失，在風電場智能控制策略中，結合風電場實時運行數(shù)據(jù)和深度學習技術，進而模擬風電發(fā)電情況后優(yōu)化風電場配置。主動尾流控制技術的應用，使得后位風機因尾流減小帶來的發(fā)電量增加大于前位風機主動降低尾流帶來的發(fā)電量損失，最終提高風電發(fā)電效率，實現(xiàn)風電場全場發(fā)電量的最大化。

4.6無人機技術的應用

無人機技術的應用范圍非常廣泛，常用于風機智能巡檢中。因為無人機具有防風、續(xù)航時間長且體積較小的特點，在操作員的控制下可以精準拍攝和檢查風電機組。無人機可以將資料傳遞給地面接收系統(tǒng)，在人工檢查資料的過程中可以分析風電機組是否發(fā)生故障并判斷故障位置。無人機智能巡檢可以有效減少人工成本，提高巡檢效率，具有極高的應用價值。

5結語

我們將智能化、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代化信息技術應用在風力發(fā)電電氣自動控制系統(tǒng)中，以風力發(fā)電機組功率預測、狀態(tài)監(jiān)測、智能維護、以及出力優(yōu)化等為中心所開展的一系列自動化作業(yè)。

目前，風力發(fā)電在我國3060遠景目標中重要性日益凸顯。將互聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)據(jù)挖掘等新型智能化技術進行結合，能夠有效解決產(chǎn)生于風力發(fā)電推進期間的各類管理問題，保障風力發(fā)電場運行的正常與穩(wěn)定，助力風電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境保護的目標做出貢獻。

參考文獻

[1]李思秀，開啟風電產(chǎn)業(yè)智能化服務新時代[J].上海信息化，2019（7）：62-64.

[2]閆豪，李君略.信息化控制技術在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運用[J].電子技術與軟件工程，2018（03）：140.