對信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中運用的思考

韓巖

摘? ?要：控制系統(tǒng)是整個風(fēng)力發(fā)電和電力生產(chǎn)的核心調(diào)控系統(tǒng)和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。在新型信息技術(shù)的帶動和催生下，現(xiàn)代化的控制結(jié)構(gòu)、體系和網(wǎng)絡(luò)正在成為控制系統(tǒng)的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。對于風(fēng)電企業(yè)來講，更準(zhǔn)確地運用信息技術(shù)、將現(xiàn)代化的科技元素融入風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)就成為工作的核心所在。本文對自適應(yīng)技術(shù)、仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家評估系統(tǒng)、人工智能技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用進行了深入研討。

關(guān)鍵詞：信息? 控制? 風(fēng)力發(fā)電? 自適應(yīng)? 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)? 系統(tǒng)? 技術(shù)

中圖分類號：TM614? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）12（a）-0001-02

風(fēng)力發(fā)電是新時期綠色發(fā)展理念和可持續(xù)發(fā)展思想在電力與建設(shè)事業(yè)上的新生事物，隨著風(fēng)力發(fā)電場站建設(shè)與應(yīng)用逐步開展，如何利用好現(xiàn)代信息技術(shù)和高科技元素加速風(fēng)力發(fā)電事業(yè)發(fā)展就成為建設(shè)者、管理者和決策者的中心任務(wù)和核心目標(biāo)。當(dāng)前信息化的控制技術(shù)發(fā)展進入到關(guān)鍵時期，以自適應(yīng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家評估系統(tǒng)、人工智能技術(shù)為代表的新型技術(shù)正在廣泛應(yīng)用到風(fēng)電控制體系之中，這為高效率、高安全地實現(xiàn)風(fēng)電生產(chǎn)各項目標(biāo)提供了可能，同時也為風(fēng)電事業(yè)的從業(yè)者提出了如何做好實際應(yīng)用、具體管理等一系列課題。

1? 自適應(yīng)控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運用

自適應(yīng)控制技術(shù)是在新一代控制理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上提出的新型控制技術(shù)，在風(fēng)力發(fā)電運行的實際過程中具有較好的適應(yīng)性和針對性，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運用自適應(yīng)控制技術(shù)可以針對尚未構(gòu)建模型的運行參數(shù)進行調(diào)整，進而實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)階段變化的實時性控制，從而保障風(fēng)力發(fā)電設(shè)備達到穩(wěn)定運行、安全運轉(zhuǎn)的目標(biāo)實現(xiàn)。當(dāng)前自適應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用主要集中在風(fēng)力發(fā)電中控制系統(tǒng)的中控部分，通過自適應(yīng)控制技術(shù)構(gòu)建的功能型平臺能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及時準(zhǔn)確的捕捉風(fēng)力和風(fēng)強，動態(tài)性地調(diào)整發(fā)電控制系統(tǒng)的以適應(yīng)周邊環(huán)境變化的實時性和突發(fā)性，真正起到對環(huán)境要素的全面、適當(dāng)、有效地調(diào)整。自適應(yīng)控制技術(shù)在不同風(fēng)力發(fā)電設(shè)備之間還有著數(shù)據(jù)交換和信息溝通的功能，通過對個別風(fēng)力發(fā)電設(shè)備反饋的信息，風(fēng)力發(fā)電場站可以形成運行環(huán)境的深入認(rèn)知，有助于建立更加完整、更加準(zhǔn)確的環(huán)境信息庫。同時，風(fēng)力發(fā)電場站課可以通過風(fēng)力發(fā)電設(shè)備整體的歷史數(shù)據(jù)進行深入加工，制定和形成適應(yīng)實際的風(fēng)力電力生產(chǎn)的策略和目標(biāo)，因此，自適應(yīng)控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有顯著現(xiàn)實意義。

2? 專家評估系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運用

專家評估系統(tǒng)是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)和專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的智能推理系統(tǒng)和輔助程序，是對專家思維和推理過程的全過程仿真與真實性模擬，由于專家評估系統(tǒng)包含專業(yè)知識信息庫、推理與演繹模塊、專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫、知識與經(jīng)驗儲備等功能組成部分，所以對風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)實現(xiàn)對實際情況和具體問題的分析和判斷有著重要的針對性和功能性。風(fēng)電機組系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)性和功能性高度融合的復(fù)雜系統(tǒng)，任一子系統(tǒng)存在運行的風(fēng)險和故障都會在整體上和功能上造成對整個系統(tǒng)的不良影響和嚴(yán)重威脅。專家評估系統(tǒng)可以形成對風(fēng)力發(fā)電機組電力信號、故障信息、特征向量的跟蹤，實現(xiàn)整個風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)對海量運行數(shù)據(jù)的模糊控制，在采取出組區(qū)域轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上結(jié)合變速控制方式，更好地提出針對不同風(fēng)場風(fēng)速風(fēng)強的運行調(diào)整建議，在準(zhǔn)確預(yù)測和全面控制的同時實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備高效率、高安全地運行。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及其控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上異常復(fù)雜，根據(jù)系統(tǒng)論的基本觀點風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)越復(fù)雜，造成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障和隱患的因素就會越多，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及其控制系統(tǒng)故障就會越復(fù)雜、越難于處理，而專家評估系統(tǒng)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對各設(shè)備、各器件的動態(tài)跟蹤和實施檢測，采取專業(yè)化推理和功能化演繹的方式作出故障和隱患的判斷，更好地實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及其控制系統(tǒng)的連續(xù)、安全地運行。

3? 仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運用

仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬于分線性的映射技術(shù)，在風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)中應(yīng)用仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效提升整個系統(tǒng)的功能性和抗逆能力，同時由于仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有的可擴展性和可學(xué)習(xí)性風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對功能的自組織，有效實現(xiàn)控制系統(tǒng)的跟蹤學(xué)習(xí)和容錯能力，這使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以不斷開發(fā)出遞進型的控制體系，更好地適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的動態(tài)性、連續(xù)性、不確定性等更重條件和基本情況。風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)力的辯變化具有動態(tài)性和不平衡性的變化特征，利用仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以準(zhǔn)確實現(xiàn)對風(fēng)速的預(yù)測，進而做到風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的實時性、全面性調(diào)整，以適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)和運行安全的實際需要。通過仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的遺傳算法可以實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)對現(xiàn)實運行參數(shù)的調(diào)整，通過BP算法可以實現(xiàn)對現(xiàn)實風(fēng)場的準(zhǔn)確預(yù)測，在仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深入應(yīng)用的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對風(fēng)能捕捉能力的極大提升。仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢還在于對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行的跟蹤、分析和診斷，特別對于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運行狀態(tài)和故障隱患更是有著及時的判斷和實施的診斷功能，通過仿真神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用進一步提升整個體系對發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的感知能力，有效地提升風(fēng)力電機的動力性能和連續(xù)性，在技術(shù)、系統(tǒng)和功能上實現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電運行的穩(wěn)定性，進一步提升了風(fēng)力發(fā)電電能的質(zhì)量。

4? 人工智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運用

風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)在實際運行中面臨各種不確定性和不可控性的影響，動態(tài)因素的嬗變性產(chǎn)生風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)必須具備較強的適應(yīng)能力和調(diào)節(jié)能力。傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)利用建構(gòu)數(shù)學(xué)建模和仿真模型來確定各種動態(tài)因素，但是受制于數(shù)學(xué)手段、技術(shù)設(shè)備、運行平臺、設(shè)計意圖、方式方法上的限制，導(dǎo)致驗算和推導(dǎo)出的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)難于適應(yīng)風(fēng)場實際，特別在優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電控制方式上由于簡單地局限在線性方程的設(shè)計，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)不能夠動態(tài)反應(yīng)電機工作特點，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)不能精確化、實時化地對風(fēng)力做出及時反應(yīng)，出現(xiàn)功率與荷載、電流與電壓等一系列參數(shù)的波動，最終影響風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)在多維度、多工具之間的平衡，針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備環(huán)境的現(xiàn)實要素、實際變量實現(xiàn)參數(shù)的系統(tǒng)分解、動態(tài)處理和線性優(yōu)化，不但提升了控制系統(tǒng)對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可控性，而且也實現(xiàn)了控制系統(tǒng)對風(fēng)能持續(xù)的捕捉，還達到了提升風(fēng)力發(fā)電設(shè)備利用效率的目的。通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用，在控制系統(tǒng)中可以形成正反兩個方向的信息交流，通過雙向反饋和跟蹤有效提升風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子的運行狀態(tài)，將調(diào)整和控制風(fēng)力發(fā)電主要結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)化為控制系統(tǒng)的自動化調(diào)控功能，在系統(tǒng)跟蹤風(fēng)速變化、準(zhǔn)確調(diào)整葉片速度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高效率、連續(xù)性電力生產(chǎn)。

5? 結(jié)語

綜上所述，隨著綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的理念在電力事業(yè)發(fā)展中逐步落實，風(fēng)力發(fā)電將會成為電力結(jié)構(gòu)中重要的一環(huán)和核心的組成部分，要將現(xiàn)代化的信息技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)和交換平臺更好地引入到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用過程之中，將信息化作為風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的根本路徑，借助智能化、網(wǎng)絡(luò)化的控制技術(shù)實現(xiàn)對活力發(fā)電控制系統(tǒng)的整合與優(yōu)化，搭建風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)高效率、高安全運行的技術(shù)平臺，推進風(fēng)電和整個電力系統(tǒng)信息化、智能化的建設(shè)進程。

參考文獻

[1] 任麗娜，焦曉紅，邵立平.風(fēng)力發(fā)電機速度跟蹤自適應(yīng)控制研究[J].太陽能學(xué)報，2013，30（10）：51-52.

[2] 鄭雪梅，李琳，徐殿國.雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低壓過渡的高階滑膜控制仿真研究[J].中國電機工程學(xué)報，2013，32（27）：91-93.