摘要：在现代风力发电技术日益迅猛发展过程中，风力发电控制系统不断丰富，在风力发电系统控制结构里，可使用专家系统、预测模型控制系统等现代控制技术进行综合性的应用，这是完善风力发电控制系统的有效措施。文章对风力发电控制系统中现代信息化控制技术的应用策略进行了探讨，提出了风力发电信息化系统的设计方法，对风力发电控制具有重大意义。
关键词：风力发电控制系统；现代信息化；控制技术
1前言
我国风能资源丰富，全国风能储量达4.83×109MW，可供开发利用的风能资源总量达到2.53亿kW，尤其是在新疆、内蒙古等北部地区和东部至南部沿海地带及岛屿，由于风能源较为集中，使得风力发电站得到了大面积的普及。目前，风力发电厂建设规模不断扩大，通过实施信息自动化管理，可以有效地监控风力发电设备，并且利用实时信息和相关的维修、电网以及天气信息，对设备进行科学合理的维护，同时为发电企业的经营管理提供宝贵的理论依据。
2在风力发电控制系统中自适应技术的应用
从多方面上来讲，自适应控制技术是一种要求很高的控制技术，在风力发电控制系统中应用这项技术，是由于风力发电控制系统一些运行参数并未构建起明确模型的过程，它们的动态阶段变化速度很快，这样就降低了它们的实际价值，而自适应控制技术就完善了这一不足。在具体应用中，只要开始运行风力发电控制系统，就会有一些显著的变化，自适应控制系统就可以在第一时间内捕获变化状况，之后采用相应的措施。结合这项技术的应用优势，在风力发电控制中应用自适应控制系统意义重大。风力发电控制也有很大的变化，比如：在以前的变速控制措施在做出一些控制后，先后构建起一个完整的系统模型，但问题是这种模型的建立并不容易，所以传统控制措施效果不是很好，还需要加强。
3风力发电信息系统的设计与应用
为促进我国风力发电产业的迅速发展，建立风力发电信息管理系统，是符合我国风力发电的发展要求，通过应用风力发电信息系统能够对风力发电的具体信息进行系统化管理，从而能够不断积累风力发电的相关数据，提高工作效率。
3.1风力发电机组信息系统的设计
风力发电机组信息系统的设计是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，由风电场智能管理与自动控制平台、设备维护系统、智能调度系统和数据分析与评估系统组成。该系统可以对现场运行设备进行监视和控制，借助现代通信设施对数据进行实时采集和传输，从而实现设备的参数调节以及事故报警等功能。
3.2风力发电机集中控制功能与实现
风力发电机的控制系统典型的有三层结构：现场控制层、主控管理层、远程管理层，实现多参数采集、集中控制、远程管理等功能。风力发电变流装置采用经过验证的成熟的电力电子变频技术，根据要求进行有功功率、无功功率及频率输出的任意调节。风能的随机性、阵风性、不确定性，导致风力机组输出的电功率频率、电压均随风速改变，采用直驱风力发电机的变速恒频控制技术，可以捕获更多的风能，并在风能不确定的条件下使发电机输出稳定，其功能主要通过：（1）发电机侧变交流器，利用GTO或IGBT将发电机的出口交流转换成直流输出；（2）直流控制器控制直流，使其在要求电压下运行；
（3）电网侧变流器将直流通过逆变变为交流并入电网，并根据系统的需要有效的调整输出的功率因素，去除谐波，提高电能质量。
从控制结构来看，风电场所采用的风电机组都是大型并网机组为主，用各自的控制系统来采集自然参数，通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车等一系列控制和保护动作，当这些风电机安装在风电场时，为实现上述功能，控制系统应能讲机组的数据、状态、故障情况等通过专用的通信装置和接口电路与中央控制室的计算机通信，从而实现远程监控功能。
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3.3风力发电信息系统设计的应用
我们可以通过信息系统来实现对整个风力发电系统在运行的过程进行监控，并对检测的结果及时进行记录，对过程中已经出现的问题或者即将出现的问题进行解决，同时检测人员还可以通过这些数据分析出风力发电机组的各项功能指标，从而能够实现风力发电机组运行的自动化；合理的应用信息系统的自动控制，在风力发电机组运行运行过程中能够根据实际情况自动进行限速和刹车控制，这样就可以在转速超过极值的时候及时将风力发电机和电网进行分离，及时将风力发电机进行断电处理，这个时候风力发电机的桨叶就会及时停止，实现软刹车；在风力发电机组运行过程中，通过应用信息化自动控制系统，能够实现偏航和解缆的自动化控制，在风力发电系统中，由于本身风向的不确定，可能导致电缆线自身发生缠绕，因此在这个时候我们可以采取信息化自动控制系统来对电缆进行解缆处理，这样电缆就不会被缠绕。
4风力发电信息系统设计的发展现状及趋势
4.1国外风力发电系统设计发展现状及趋势
目前，世界风力发电发展最好的地方集中在北美和欧洲。丹麦是世界上最早研究风力发电技术的国家，是世界上最重要的风轮机生产国，占到10大风轮生产企业的5家，同时也是海上风电发展最好的国家。
（1）德国Aerodyn公司开发了全球收款SCD6.0MW超紧凑大型还上风力风电机组，在信息系统设计上有多项提升，具有高发电量、低度电成本、抗台风等独特优势；
（2）新的技术和方案相继出现。在功率的调节方式上，变桨距与变速恒频技术将逐步取代定桨距与恒速恒频功率调节技术；在控制技术上，计算机控制技术和模糊控制、神经网络控制等新的智能控制理论都将得到进一步的应用。
（3）国外风电市场出现更大的平均容量、更高效的风机，以及低速区使用小容量风机配合高塔筒和长叶片的趋势，通过风电信息化系统的控制，这种风机已经出现在很多距离负荷中心很近的区域，并将开启新的商业化热潮。
4.2国内风力发电信息化系统设计的发展现状及趋势
（1）在控制系统中的自适应技术应用
系统会在第一时间内捕获一些风力运行参数的变化，之后采用相应的措施，有的学者提出了自适应控制器，其工作原理就是结合风里发现信息化的自适应控制，将大型风力发电机组非交流变桨距控制系统进行研究；
（2）微积分几何控制技术的应用
通过一种同胚映射对仿射型非线型系统，处理此系统，进而转化为微分几何控制技术，结合微分几何原理设计出一个控制设备，更好的控制非恒速发电机组，不断的提高了CPU性能。
（3）控制系统智能化应用专家系统
在分析机组电流信号下，提出一些特征向量，根据BP神经网络系统所对应的优势，构建起完善的诊断故障模型，实现对故障的准确判断，最大程度的奖励载荷，对风电机振动故障及时诊断，充分利用，实现优化电能质量。
人们更加清晰地认知在风力发电信息化系统中技术的应用，更加完善现代控制技术，促使风力发电信息化系统能够给人们提供出更多、更便捷的服务。
5结束语
风力发电在我国是新兴行业，对改善环境，优化资源配置有着不可或缺的作用。大力发展风电是我国改善能源结构的战略举措。可以在技术上和工程设计实践上积极探索，熟悉风力发电场电气设备结构以及特殊的运行情况，对风力发电的动态特性具备更多的分析手段，在集散控制系统设计和网架构建、通信方式等方面随时跟踪最新技术动态，在设计上有新的突破，合理的将风电信息化系统设计及其控制运用到实际的工程建设中，不断提高风力发电的工程设计水平。
参考文献：
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[2]管维亚，吴峰，鞠平.直驱永磁风力发电系统仿真与优化控制[J].电力系统保护与控制，2014，09：54-60.
论文作者:尚学炜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/8
标签：风力发电论文; 控制系统论文; 系统论文; 技术论文; 信息系统论文; 风能论文; 风电论文; 《基层建设》2017年第36期论文;