信息化控制技術在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應用研究

勞思維 王玉才

河北紅松風力發(fā)電股份有限公司 河北 承德 068450

風力發(fā)電控制系統(tǒng)在運行過程中極易受到風速等方面的影響，進而無法保證其系統(tǒng)的控制效果。為進一步優(yōu)化和完善控制體系的功能，將信息化控制技術應用到該系統(tǒng)中，以提高實現(xiàn)該系統(tǒng)的智能化管理，進而降低系統(tǒng)運行風險，提升系統(tǒng)發(fā)電效率。

1 自適應技術的智能化應用

為有效實現(xiàn)風力系統(tǒng)發(fā)電，要求發(fā)電控制各數(shù)據符合系統(tǒng)運行標準，而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)靈敏性較差，進而難以滿足系統(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不當都有可能引發(fā)電力事故。但是隨著信息化控制技術的發(fā)展，其反應靈敏，能及時捕捉系統(tǒng)控制過程中設備變化，進而針對設備不同變化采取相應的控制措施。為保證風力發(fā)電的穩(wěn)定性，相關科研人員加大了風力發(fā)電系統(tǒng)控制方面的技術投入，鑒于風力發(fā)電控制系統(tǒng)本身還存在一些不完善之處，導致控制系統(tǒng)靈敏度不高，使得無法及時感應并控制系統(tǒng)發(fā)生的變化。而信息自動化技術的應用將很大程度解決上述問題，加之技術本身的靈敏性和自動化控制也能進一步補充了風力發(fā)電系統(tǒng)控制不足等現(xiàn)實問題，進而提高系統(tǒng)的整體控制性，推動我國風力發(fā)電事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 微分幾何控制技術的智能化應用

微分幾何作為數(shù)學課程體現(xiàn)中的一項重要內容，學習該方面的知識可以有效解決生活中常見問題。從本質上看，微分幾何表示線性關系，而風力發(fā)電控制系統(tǒng)會受到風速的影響，簡言之該系統(tǒng)存在非線性關系，對此，可以借助該技術反映風力發(fā)電系統(tǒng)的線性化控制情況。微分幾何控制技術在受到命令后，會融合發(fā)電機反應，來保證風力發(fā)電控制系統(tǒng)的高效運作，更好捕獲風能，提升發(fā)電能力。如果，風力發(fā)電控制系統(tǒng)的額定值小于風速，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)進而提升發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。在微分幾何控制技術利用下，實現(xiàn)將風力發(fā)電機的非線性關系轉化成為線性關系，并結合該運行原理設計控制設備，這不僅方便控制，還能更好保護發(fā)電機組的使用壽命[1]。

3 仿真神經網絡技術的智能化應用

為提高風力發(fā)電系統(tǒng)的功能以及抗逆能力，可以在生產過程中應用仿真神經網絡技術，該技術具有的可擴展性將實現(xiàn)風力發(fā)電控制系統(tǒng)功能在自行組織下進行，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測，不斷對風力發(fā)電系統(tǒng)進行遞進式監(jiān)控。風力發(fā)電控制體統(tǒng)的風速、風向及風力具有不平衡性特征，而仿真神經網絡技術能實現(xiàn)準確預測風速、實時監(jiān)控風力發(fā)電控制系統(tǒng)、全面調解系統(tǒng)故障。該技術的技術原理大致如下：其的遺傳算法可以調整發(fā)電系統(tǒng)運行參數(shù)，通過BP算法準確預測現(xiàn)實風場，進而提升風力發(fā)電設備的風力捕捉能力。除此之外，仿真神經網絡技術可以實現(xiàn)跟蹤、分析和診斷運行中的風力發(fā)電系統(tǒng)，進而及時判斷設備運行故障隱患，并對系統(tǒng)進行診斷，保證風力發(fā)電運行的穩(wěn)定性，提升對系統(tǒng)的整體感知力。

4 專家系統(tǒng)的智能化應用

為了保證風力發(fā)電系統(tǒng)的準確性，并有效提高該系統(tǒng)工作效率,可以通過實現(xiàn)風力控制系統(tǒng)智能化來實現(xiàn)。對此，可以在風力控制系統(tǒng)中安裝專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)以專業(yè)性的資料為基礎，通過模擬人類計算方式，保證工作過程的科學性能。專家系統(tǒng)在運行過程中以科學原理為依據,通過公式推理得出合理的結果。鑒于風力發(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，定期檢修各設備,而專家系統(tǒng)則可以實現(xiàn)風電機組的自行診斷,一旦機組發(fā)生故障專家系統(tǒng)便能自行進行推理分析,確定故障原因。由于風電機組具有結構復雜、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。隨著科學技術的進一步發(fā)展,專家系統(tǒng)的優(yōu)勢愈加凸顯，而風力發(fā)電控制與專家系統(tǒng)的結合不僅能提高風速預測能力，還能有效提高系統(tǒng)整體的控制力，推動信息化控制技術與風力發(fā)電控制系統(tǒng)的更好融合[2]。

5 智能控制技術的智能化應用

鑒于風力發(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，且不利于調節(jié)系統(tǒng)參數(shù)。而智能控制可以有效改變風力發(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引入風力發(fā)電控制系統(tǒng)中，不僅保證了發(fā)電系統(tǒng)在不同風速下也能取得良好的控制結果，且該模擬控制器能根據機組槳葉的氣動特性以及額定風速下的不同風速段對槳距角進行適當調整，以實現(xiàn)對發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)速度補償。如仿真一個300kW的變槳距風電機組：在額定風速下該機組的不同風速段可以有效減小系統(tǒng)超調量，縮短調節(jié)時間，進而達到滿意的控制效果。對其控制將大大影響機組性能以及風力的利用效率，結合空氣動力學特性，討論在低于額定風速下控制風輪的轉速，又能實現(xiàn)獲得最客觀的風能利用值。在此應值得注意的是，模糊控制器功能能否得以充分實現(xiàn)與設計者相關的經驗知識有著密切的聯(lián)系，如設計者不能具備相應的經驗知識則無法有效采用該方法來控制風力發(fā)電系統(tǒng)，也不能取得最理想的控制效果[3]。

6 結束語

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