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摘要：随着现代经济的发展，人们的环保意识也有了极大的提高，我国非常重视在现代的经济发展中对绿色能源的应用。风机智能化机组和箱变监控系统的应用减少了场内巡检频率和巡检次数，节约维护成本，及时了解和处理故障问题，把突发故障带来的损失降到最低限度。站内采用全数字化光纤组网，将二次回路设计简化，节省大量电缆接线，接线工作量大大减小，显著降低了安装、调试、维护工作量。同时站内网络实现了信息共享，可实现设备更丰富的状态监测信息及更智能化的维护工作，为远期实现集中远控提供有利的保障。因此风力发电在现代的电网建设中有着越来越大的比重。结合国外有关技术发展情况，本文主要就智能化风电场技术研究分析。
关键词：智能化；风电场；数字化变电站；技术
一、国外有关技术发展的状况
相对国内风力发电技术方面，国外关于利用气象模拟系统智能化宏观选址，目前国外广泛采用中尺度模型，结合自己的实际情况开发了针对不同应用领域、不同气候状态环境、不同复杂程度的中尺度模拟系统，积累了大量的经验、数据及模型架构，目前大部分中尺度模拟系统是研究机构进行开发与维护，并应用于科研与气象预报。欧洲从本世纪初开始将此技术应用于风电场的宏观选址，并逐渐结合微观模型进行降尺度模拟分析，目前国外此类技术较为成熟，正在朝着向更精细化的中尺度模拟与微尺度模拟发展，并且模拟的计算时效性方面持续改进，根据欧洲风能协会及相关研究机构的预测，此类技术将是未来风电场前期设计中不可或缺之手段。
智能风力发电在未来很长一段时间内其一次二次、电网装备与系统的融合将更加紧密，所引用的电力技术也将更加先进，过去专业界限也会由于智能电网的发展日趋模糊。智能化风电中大量智能系统与设备的组合拓宽了电力系统的外延，正因如此在今后的电网工作当中必须要对这一工作引起充分重视。不断借鉴国内外先进经验、用于创新，将高新技术应用到智能风力发电的建设当中来。这对于确保国家电网的高效稳定运行，推动我国社会经济的发展具有重要的积极意义。
二、传统风电场设计方案存在的问题
（一）风机SCADA系统功能不完善
目前风电场维护多采用计划维护和事后维修的方式，此种维修很难全面、及时地了解设备运行状况，往往造成维修旷日持久、损失重大。给风电场的后期运维带来以下困扰：
1.不能尽早地探测到缺陷的潜在风险，2.不能避免重大问题发生及计划外停机，3.不能合理地安排维护并建立准确的用时与预算计划。另外，基于主控系统转发至SCADA系统中的变频器信息极其有限，而且实时性差。风电场中控室或远程监控室内无法实时监控变流器及相关部件的运行状态、详细参数及故障告警信息等。能否对部件状况及其变化趋势进行有效监测和预判已成为影响风电机组利用率和运维成本的重要因素之一。
（二）变电站信息化不共享
传统的变电站状态监测系统由于没有统一的技术标准，不同厂家的产品互不兼容，无法互联互通；由于目前的状态监测系统都是针对特定设备、特定业务类型而开发的，前置子系统互不兼容，缺乏统一平台，资源不能共享；同时，在线监测数据无法与其他重要状态量有机结合，未能有效发挥其辅助诊断作用。
三、目前的管理状况和有关问题
第一，同一项需多次输入系统的数据在各系统之间是不能相互共享的，因为风电场需要向各部门上交有关数据，并且基础数据和相应的报表是每个部门所需要的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第二，网络错综复杂、网络速度不够、网络不好维护都造成了系统的不稳定，主要是因为各风电场报告给集控中心的多套管理系统并上报给公司的数据出现了严重的重复问题。第三，导致管理复杂的主要因素是有关风电场的每个管理系统都采取了各式各样的架构、设计想法和实现的方法。如果就各个系统间的数据难以达成一致和前后数据的不协调，则说明统计中的某一个环节出现了问题。第四，在集控室放置同一时刻能监控各个风电场的监控系统，是为了要达到集中监控、无人值守的目的。但是制造厂家所给的风电机组监控系统不具有监控其他厂家风电机组的作用。如果安排人留守，那么就与提出“集中监控，少人值守”的目的相矛盾。于是为了提高风电场的现场监管力度，公司开发并设计了风电场智能化远程监控管理系统。
四、智能化风电场关键技术研究
（一）风电机组智能化方案
以建立智能化风电场为标准，结合信息化、智能化平台，实现机组的智能化综合管理和“无人值守”。在风功率预测系统、风机监控系统、变频器监控等标准配置产品的基础上，应用新产品、新技术，包含CFD技术的短期风功率预测、变频器的智能监控技术、超声波式风传感器，实现基于智能监控的状态监测及故障预警系统，提升风机机组智能控制策略。
1.智能风机：通过在叶片和风机内部加装温度、风速、转速、压力、电量、振动等多种先进传感器，使风机能够准确感知自身状态和外部环境，实现自我学习、智能测控、智能判断的能力。通过融合激光雷达测风技术，将传统基于“点风”的测控，升级为基于“面风”的智能测控，这既提升了风机的响应速度和响应质量，也在保证发电量最优的同时减少了恶劣风况对风机载荷的影响。
2.在线状态监测系统
振动监测：风电机组中，振动多用于传动和变桨系统的齿轮、轴承和主轴的监测，也有少数用于叶片的监测。油液分析：油液分析的手段有铁谱分析技术、光谱分析技术、理化分析技术、红外光谱监测等，风电机组中，油液分析主要实现监测油液质量和定性分析机组部件的状态。温度记录：主要用于电子和电气部件故障的监测和故障识别，如果元件恶化或接触不良，可利用“热点”来简单迅速的识别出来。塔筒动态特性在线监测：采用PHM算法预测故障，实时监控塔筒的沉降、倾斜以及预测螺栓的扭力，当发现塔筒动态异常时及时采取措施，避免倒塔的危险。
（二）箱变独立监控系统
箱变信息监控有多种实现方案，通过在箱变内配置具有通讯接口的IMCU，能够实现对箱变内设备的交流采样和数字化监控，并且可以具有保护功能，并在升压站内设置独立的箱变监控系统。箱变监控系统对于提高风力发电场整体自动化运行水平，加强箱变故障预警，降低事故危害，提高用户的经济效益和电网安全水平具有重要意义。
（三）数字化变电站技术
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
1.基于传统互感器及过程层信息交换
站控层和过程层信息交换均采用IEC61850标准，每一个间隔配置了过程层设备合并单元、智能终端，首先将设备的信息及操作数字化，采用光纤以太网与相关的间隔层保护及自动化装置相连接。
2.智能终端+GOOSE网络
采用智能终端并就地安装在开关场地实现间隔内开关闸刀等操作及信号反馈，由于全面采用GOOSE技术，大大节省了全站控制及信号电缆，缩小了电缆沟尺寸，减轻了现场安装调试维护工作量，减少了直流接地、交流传入直流等二次回路问题。
五、结束语
随着各种先进的科学技术在风电电网中的应用，智能风力发电将会逐步取代现有传统风力发电技术，发展智能电网已经逐渐在各个国家之间形成共识。现我国风电规模在不断的扩大，大量的风电都集中投产，这为我国电力企业的发展带来了一阵清洁的清风，促进了电力企业环保的发展。随着国内风电项目大力开发和建设规模的飞速增长，加之风电场运维管理面临着项目位置分散、人员需求增长过快等困难，这就对风电场建设的安全性、可靠性，以及对于设备异常信号、设备缺陷处理的准确和及时提出了更高的要求。
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论文作者:郑雷
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：智能论文; 风电场论文; 电网论文; 技术论文; 风电论文; 机组论文; 风机论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;