风力发电电气自动控制系统中智能化技术的应用

李默涵　李水冰　解双洲

摘要：快速发展的人工智能技术下，多数新理论与方法被引进至各个行业领域中，将智能化技术融入风力发电电气自动化控制系统，那么风电行业便能实现更为迅速的发展。基于信息技术，分析建立风电场的智能控制系统，实行统一管理，有效提升风电场发电能力，阐述电气自动化控制系统中的智能化技术的应用。

关键词：风力发电;电气;自动化;自动控制;智能化技术

1引言

随着我国风电装机的不断增长，尤其是华北、西北区域风电大基地的持续建设，需加强风电场的智能化管理，从控制策略入手，实现风电机组在全寿命周期内的可靠运行、提升风电场发电量。

2智能技术概述

互联网和计算机技术已完全融入人们的工作和生活之中，智能化技术使企业获得了长足的发展和进步。智能自动化技术的概念是人类智能研究、开发、仿真、推广和应用的一种全新的技术模式。依托先进的智能自动化技术，可以有效提高风力发电自动控制管理系统的有效性和可靠性，有利于经济效益和企业社会效益的结合和提高。智能化技术的应用类型主要有三种。

神经网络控制技术。在数字以及运算符号计算和运算时，经常应用神经网络控制技术，比较适合复杂的数据处理。神经网络控制技术主要是在对案例中分散数据采取综合分析处理储备。

专家系统控制。在多领域集成智能系统的组织、决策、调节过程中，专家系统控制能够有效解决不确定的模糊知识信息输入错误、非结构化问题等。

集成智能控制技术。随着科技的不断发展，集成技术逐渐向着智能化、自动化方向发展，将集成智能技术与深度模拟技术相结合，对模糊数据进行有效的收集和处理，从而实现自动化的控制和调整，提升了集成技术的先进性，也为自动化技术在整体结构的兼容性提供了帮助。

3风力发电应用智能化技术的特点

3.1应用智能化技术的优势

（1）在风电自动化控制系统中加入其他辅助功能，如影像数据分析功能，这样可以实现对数据的精准采集和分析，从而实时监督风电情况，避免故障发生后一直得不到维修的情况。

（2）将智能化技术和大数据技术应用在风电产业中，可以获得从发电到用电过程的所有数据，从而根据数据分析获得服务内容的基本框架，为之后业务的开发提供数据支持。

（3）智能化技术可以应用在网络平台中，管理人员通过大数据技术分析各类用电数据和电网的数据信息，可以为维护电网的正常运行和提高服务水平提供支持。

3.2应用智能化技术的必要性

加强风电场的信息化建设、在风电场自动化控制系统中应用智能化技术，结合气象系统的功率预测技术、基于电网的调度指令，实现有利于电网安全的风电场控制模式。

4风力发电自动化控制系统中智能化技术的应用

4.1极端载荷与阵风控制技术

风电机组一般处于风能丰富的地方，这些地区一般环境非常恶劣，若遇到极端天气，可能会影响风电设备的正常运转。为了保证风电设备的安全性，需要采取动态调整策略及预先降载策略。基于风机模型的极端载荷工况控制技术，利用模式识别算法，可以达到预知危险的目的，使得风机能够提前执行载荷消减策略，平滑过渡极端载荷工况，防止机组在高风速高转速工况下引发超速停机，保证风机在全寿命周期内的可靠运行。

4.2传输系统数据整合分析

风力发电自动化控制系统需要在传输系统（物理线路）的支撑下，才能进行数据传输。ICP/TP传输协议将其智能化技术与现有的风电系统自动化和过程控制系统进行有效结合。标准化之后的传输协议能够成为一个共享的传输系统，用户共享同一个传输网络系统、一套综合智能布线系统和一套网络设备，从而解决不同系统之间相互通信的问题。通过分析技术即可了解，风力发电自动化控制系统用户端设备依托公共局域网、宽带路由器进行互联网云端服务器的访问可实现智能控制。

4.3基于大数据的偏航误差自校正技术应用

偏航系统使风电机组始终处于迎风状态、最大化捕获风能。气象站尾部安装，桨叶扰动干扰、机舱气动外形等带来的扰流都可能引起偏航误差，导致功率损失。为解决此问题，可采用基于大数据的统计模式识别算法以及激光雷达测风技术，高效识别风机在运行和调试过程中因各种原因出现的等效偏航误差，指导风机主动修正偏航对风误差，从而提高风机对风效率，提升机组发电能力。

4.4智能感应技术的应用

智能电子设备的主要功能在于监测电网，避免出现故障或者风力自身特性导致的电网不稳定等问题。同时方便工作人员了解电网各项数据，为整合电网信息并进一步提升发电效率等提供支持。

4.5主动尾流控制技术

尾流引起的发电量损失是目前风电项目急需解决的问题。为了减少发电量损失，在风电场智能控制策略中，结合风电场实时运行数据和深度学习技术，进而模拟风电发电情况后优化风电场配置。主动尾流控制技术的应用，使得后位风机因尾流减小带来的发电量增加大于前位风机主动降低尾流带来的发电量损失，最终提高风电发电效率，实现风电场全场发电量的最大化。

4.6无人机技术的应用

无人机技术的应用范围非常广泛，常用于风机智能巡检中。因为无人机具有防风、续航时间长且体积较小的特点，在操作员的控制下可以精准拍摄和检查风电机组。无人机可以将资料传递给地面接收系统，在人工检查资料的过程中可以分析风电机组是否发生故障并判断故障位置。无人机智能巡检可以有效减少人工成本，提高巡检效率，具有极高的应用价值。

5结语

我们将智能化、云计算、大数据、人工智能等现代化信息技术应用在风力发电电气自动控制系统中，以风力发电机组功率预测、状态监测、智能维护、以及出力优化等为中心所开展的一系列自动化作业。

目前，风力發电在我国3060远景目标中重要性日益凸显。将互联网、云计算、数据挖掘等新型智能化技术进行结合，能够有效解决产生于风力发电推进期间的各类管理问题，保障风力发电场运行的正常与稳定，助力风电产业的可持续发展，为实现节能减排、环境保护的目标做出贡献。

参考文献

[1]李思秀，开启风电产业智能化服务新时代[J].上海信息化，2019（7）：62-64.

[2]闫豪，李君略.信息化控制技术在风力发电控制系统中的运用[J].电子技术与软件工程，2018（03）：140.