信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊澤坤

摘要：隨著我國科技水平的發(fā)展，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中。目前，我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展越來越成熟，通過預(yù)測模型、控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的全面完善。目前，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)雖經(jīng)過一定發(fā)展，但普遍處于建?？刂齐A段，仍有較大發(fā)展空間。本文主要針對風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中心的信息化控制技術(shù)的應(yīng)用方法及實(shí)際效果進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：信息化控制技術(shù);風(fēng)力發(fā)電;應(yīng)用

引言

對風(fēng)力發(fā)電以及電力生產(chǎn)而言，控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)揮了重要的作用，是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的核心。在信息化技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，現(xiàn)代化應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)、體系等逐漸成為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的核心技術(shù)，能進(jìn)一步完善系統(tǒng)。

1智能技術(shù)基本概述

信息化已經(jīng)成為社會發(fā)展趨勢，計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)等被廣泛應(yīng)用在人們的生產(chǎn)生活之中，并取得了不錯(cuò)的成效。智能技術(shù)是對人工智能進(jìn)行更為深入的開發(fā)、研究、模擬、拓展延伸的過程。將智能技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電之中，能夠構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提高行業(yè)發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益同步提升。智能技術(shù)主要分為三種：（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。該技術(shù)主要適用于數(shù)字計(jì)算與處理，多應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理方面。數(shù)字處理系統(tǒng)不會受到整體系統(tǒng)的影響，即使其他系統(tǒng)喪失功能，也不會影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用;（2）專家系統(tǒng)控制技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用在智能組織、調(diào)節(jié)、控制等方面，能夠處理出現(xiàn)的非結(jié)構(gòu)性問題，以及不確定的消息。但應(yīng)用在表面知識處理之中，缺乏靈活的模仿能力;（3）綜合智能控制技術(shù)。該技術(shù)主要是朝著整體化、集成化的方向發(fā)展，能夠?qū)σ恍┠：臄?shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)的優(yōu)化整合，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，整合個(gè)別智能技術(shù)，提升技術(shù)使用效率。

2風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)類型

風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)主要有雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)和直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)兩種類型。雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中常見且應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)形式，具有較高的性價(jià)比，主要應(yīng)用于大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)中。隨著信息化、智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)也逐漸采用新的控制技術(shù)，如恒速恒頻控制技術(shù)和變速恒頻控制技術(shù)等，在對發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，普遍采用無功優(yōu)化控制、矢量控制、直接功率控制以及滑模控制四種方法。直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)在不斷發(fā)展過程中逐漸應(yīng)用于小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，其簡單、有效且成本投入較少，主要采用擾動(dòng)觀察控制、轉(zhuǎn)矩反饋控制、最佳葉尖速比控制以及功率反饋控制四種方法。

3信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合分析

傳輸控制系統(tǒng)的集成應(yīng)用是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成，ICP/TP傳輸協(xié)議（ICP/TP）將其智能化技術(shù)與現(xiàn)有的風(fēng)電系統(tǒng)自動(dòng)化和過程控制系統(tǒng)相結(jié)合，在電網(wǎng)中得到了應(yīng)用。即使同一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，用戶也必須能夠充分共享同一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、一套綜合智能布線系統(tǒng)和一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而解決不同系統(tǒng)之間相互通信的問題。對于完全共享同一數(shù)據(jù)的公共局域網(wǎng)共享智能網(wǎng)管系統(tǒng)，是不會出現(xiàn)安全問題的，風(fēng)電系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分析和研究可以發(fā)現(xiàn)，其管理系統(tǒng)是在寬帶無線路由器、公網(wǎng)等云端實(shí)時(shí)訪問Web服務(wù)器以及互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)的。共享可視對講設(shè)備自動(dòng)化管理系統(tǒng)是一種室內(nèi)風(fēng)電用戶共享可視對講設(shè)備，應(yīng)能讓用戶實(shí)時(shí)接入局域網(wǎng)（LAN）的基于風(fēng)電設(shè)備的管理系統(tǒng)。同時(shí)也使對講設(shè)備管理系統(tǒng)內(nèi)部接入Network后能合理利用局域網(wǎng)（LAN），合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)后才能實(shí)現(xiàn)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

3.2微分幾何控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用

微分幾何是數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容，目前，這一內(nèi)容也在人們的日常生活當(dāng)中進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。從本質(zhì)上來看，微分幾何主要就是研究線性之間的關(guān)系，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)從一定角度上來看，其實(shí)是具有一定的非線性關(guān)系，在具體運(yùn)行過程中，經(jīng)常會受到風(fēng)速的影響，它是由很多的技術(shù)參數(shù)共同構(gòu)成。在對微分幾何控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，首先就是解決非線性關(guān)系，之后對雙饋發(fā)電機(jī)開展一系列操作，輸入相關(guān)命令，之后結(jié)合發(fā)電機(jī)的反應(yīng)狀況，為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的高效率、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。與此同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)能的有效捕捉，提高風(fēng)力發(fā)電水平?，F(xiàn)實(shí)情況下，如果風(fēng)的速度大于額定值，那么一般可通過降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式，對風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)功率進(jìn)行控制，確保其功率值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，通過微分幾何控制技術(shù)，能夠?qū)σ酝南到y(tǒng)技術(shù)進(jìn)行取代，從而大幅度提高系統(tǒng)的工作效率。

與此同時(shí)，在對微分幾何控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，還能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的非線性關(guān)系進(jìn)行線性轉(zhuǎn)化，從而為后續(xù)的一系列操作提供便利條件，根據(jù)微分幾何原理，還能夠?qū)刂圃O(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)備簡單便捷，能夠?qū)Ψ呛泔L(fēng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效控制，但是要注意的問題是，控制技術(shù)設(shè)計(jì)難度較大，尤其是計(jì)算的難度，正常情況下，它都是對函數(shù)進(jìn)行反應(yīng)，而且這種非線性函數(shù)通常很難看懂，這樣也就限制了算法的廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，CPU性能不斷提高，從而也為微分幾何控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。

3.3智感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

從風(fēng)力發(fā)電場的角度上來看，為了對智能化電子設(shè)備有效運(yùn)用，使得運(yùn)用效果獲得提高，必須要實(shí)施建模，這主要針對的是智能電網(wǎng)設(shè)備，在管控智能電網(wǎng)方面，為了使得實(shí)時(shí)和中管控更好實(shí)現(xiàn)，最主要的就是需要加大控制力度，有效地控制風(fēng)電場設(shè)備，但是為了實(shí)現(xiàn)更好的效果，需要提前進(jìn)行實(shí)時(shí)整合和分析工作，其中這項(xiàng)工作主要針對的是獲取的風(fēng)電場設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過應(yīng)用智能感應(yīng)器和無線感應(yīng)器，能有效地獲得支持智能風(fēng)電場運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，對后續(xù)的分析和使用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4自適應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電控制的過程中會產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)，初期采用的傳統(tǒng)控制方式靈敏度較低，并且控制效率不夠理想，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，這種控制方式不僅會影響控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，還容易造成電力事故。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)代化控制技術(shù)逐漸被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，其中自適應(yīng)技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵的控制技術(shù)，具有較高的靈敏度。在實(shí)施控制的過程中，假如被控制的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)變化，自適應(yīng)技術(shù)能夠自動(dòng)捕捉，獲取相關(guān)變化數(shù)據(jù)，并采用相應(yīng)的控制措施。為了提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制有效性，相關(guān)科研人員在風(fēng)力發(fā)電的過程中要不斷優(yōu)化和完善控制系統(tǒng)，但是控制系統(tǒng)自身具有一定的不足，控制能力有限，在這種情況下，應(yīng)用自適應(yīng)技能能夠有效處理這些問題，彌補(bǔ)控制系統(tǒng)的不足，提升控制的靈敏度，結(jié)合系統(tǒng)的參數(shù)、運(yùn)行規(guī)律對控制程序進(jìn)行調(diào)整，并識別對象動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，結(jié)合識別結(jié)果作出決策，并且能結(jié)合外界環(huán)境的變化對控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整。

結(jié)語

目前，風(fēng)力發(fā)電在我國“壯大清潔能源產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中重要性日益凸顯。基于互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘相結(jié)合的新型智能化技術(shù)，為有效解決風(fēng)電場運(yùn)行過程中的各種問題，就要應(yīng)用自動(dòng)化管理和控制新型管理模式，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在全壽命周期內(nèi)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化風(fēng)電場發(fā)電量，助力風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

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