浅谈电力设备智能化在风电场中的应用

刘燕锋

（南京国电南自电网自动化股份有限公司，江苏南京 211100）

0 引言

当前，世界能源的发展开始朝着低碳化、清洁化、高效化的新趋势递进，对于风电场来说，为了保障风电场具有安全、稳定、清洁、高效和可持续利用的电力能源供应，急需将智能化的电力设备投入到对风电场的运行改造当中。而对电力系统进行智能电网配置也逐渐地成为了世界范围电力发展的一个主要趋势。

1 风电场中电力设备智能化的必要性和可行性

1.1 风电场电力设备智能化的必要性

风力资源是一种可再生资源，风力发电目前在我国已经进入快速发展的阶段。但是因为风电具有随机性、波动性和间歇性，所以大规模的风电并网会对电网的安全运行产生一定的影响，造成电力质量下降等问题。为了防止风电场输出功率的随机性，对风电场输出功率的间歇性和波动性进行必要的控制，就必须要保证风电设备有功功率的平衡［1］。但是随着电网设备的不断扩大，电网备用容量的需求也会增大，这样就会使电网的发电效率降低，因此将智能化电力设备投入到风电场的电网运营中是非常重要的，可以有效地提升电网的发电效率。

1.2 风电场电力设备智能化的可行性

和其他机组进行比较，风电场的有功节能是非常有限的，因此目前主要是通过采用功率控制的方法来对风电机组的最大功率进行控制。这个方法能够在一定程度上实现风力机组最大功率的输出，可以提高风电场的工作效率。而电力设备智能化需要以电力设备的数字化为前提。目前就风电系统来说，数字化已经全面实施，可以实现其在线监控和在线故障诊断，因此将智能化电力设备投入到风电场当中运行是可行的。

2 风电场的电力设备智能化输电技术

2.1 风电场的特高压输电技术

风电场的特高压输电技术主要包括特高压交流输电技术和特高压直流输电技术。特高压交流输电技术指的是1000kV及其以上等级的交流电压输电工程和相关技术。而输送距离、输送容量以及节约占地走廊和降低线路损耗等都是特高压输电技术的特点，也是特高压交流输电技术的优势。其关键技术在5个方面:①控制过压电的深度，采用并联电抗器、变电器、高性能的避雷器等方式来进行，此方法比较自动化;②对机外绝缘技术的应用有助于特高压交流技术的全面安全化，主要采用了玻璃绝缘子，高强度瓷和特高压复合绝缘子等来实现;③对电磁环境进行有效控制，可有效地将噪声、电磁和电辐射等产生的影响降到最低［2］;④对特高压稳定水平采用大规模的仿真运算技术进行，可以有效对电网的运行性能做出评估，从而制定出有效的电网运行策略;⑤应用了特高压交流专用设备，主要有高压并联变压器、单体式单相位变压器等。

2.2 风电场的柔性输电技术

风电场的柔性输电技术可以从直流和交流技术两个方面来，其最大的特点就是大量的应用电子设备。在柔性交流输电网络中，其控制晶闸管的串联电容器、可控制的并联电抗器以及静止的无功补偿器等都采用了电子设备。对于风电场来说，对电子器件的应用和其设备的无功补偿能将电能质量方面的优势突出地体现出来。柔性直流输电系统的基础技术主要是PWM技术和VSC技术，这两种新型的直流输电技术的组合体引入了比较先进的电力设备。在控制和转换方面，其优势更是体现的比较充分。对于柔性直流输电系统来说，不需要外加环相电压，也不需要环流的方式就能够进行工作，它不单单能够对有功功率做出精确控制还能够对无功功率做出控制，可以说它在风电场里是一种相当理想的输电技术。

3 风电场的电力设备智能化变电技术

3.1 智能感应技术在风电场的运用

如果想要将智能化电力设备充分运用到风电场中，就需要对风电场的智能电网做出建模并加以运用。要对智能电网这个庞大而又复杂的系统有效的控制，那么首先就需要对整个风电场的设备做出监测，然后再将所获得的设备信息和相关的设备运行情况做出整合。因此，有很多先进的感应器可以投入到这方面的使用当中，比如无线感应器、智能感应器和光纤感应器等。对于智能风电厂来说，这些感应器支撑其正常运转，在智能风电场和其他多种设备运行的环境下，它们可以将变电器所需要的各种信息调取出来。

3.2 智能设备和智能装置在风电场的投入

对于风电场的智能化来说，采用的智能设备和智能装备不单单覆盖整个电力系统的配电装置、发电装置和输电装置，还需要在风电厂变电装置的各个环节也加入相关的投入。对于由智能化设备和装置搭建的智能变电站而言，每一个元件都是一个独立的个体，可作为一个特殊的节点来加以利用，而每一个节点都是智能电网的特殊组成部分。因此可以将智能变电站的数字化、可视化和网络等功能结合在一起，充分体现出其功能一体化的特点。对互感器、变压器和断路器需要做出一体化的设计，对于保护、控制、计量和测量等部分也需要这样进行，因为这都是风电场电力设备智能化的必然要求。

4 结束语

本研究主要针对电力设备智能化在风电场中运用的相关内容做出简要分析和探讨。当前智能电网的建设还处于发展阶段，只有在这个时候做好充分的准备，才能保证电力设备的智能化在风电场得到充分的应用。

［1］陈文升，钱唯克，楼晓东.智能变电站实现方式研究及展望［J］.华东电力，2010，11(10):59.

［2］吴 忆，连经斌，李 晨.智能变电站的体系结构及原理研究［J］.华中电力，2011，03(03):18-19.