甘肅酒泉安北風電場箱變監控系統設計

馬 琴,馮獻強,陳亮亮,段 晨

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安 710065)

文章編號：1006—2610(2015)05—0061—03

甘肅酒泉安北風電場箱變監控系統設計

馬 琴,馮獻強,陳亮亮,段 晨

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安 710065)

甘肅酒泉安北第三風電場A、B區400 MW工程位于甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地，裝機容量大、占地面積廣，其箱變設置獨立的監控系統有其必要性，文章對甘肅酒泉安北第三風電場A、B區400MW工程箱變監控系統的功能、結構及配置等作了詳細的介紹。

風電場;箱變監控系統;設計

1 工程概況

隨著風電產業的快速發展，當前35 kV箱變的非智能化成為了影響風電場自動化進程的最大阻礙，箱變內變壓器的各種信息無法實時上傳至中控室，使箱變成為了風電場的監控盲區，從而只能通過運行人員定期巡視。

甘肅瓜州安北第三風電場工程分A、B、C三個區域，每個區域裝機200 MW，總裝機容量600 MW，風電場場址位于甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地，距酒泉地區瓜州縣城約66 km、距玉門鎮87 km，場址區海拔高度在1 540.00 ～1 790.00 m之間，地勢開闊，地形平坦。工程分期建設，安北第三風電場A、B區工程裝機400 MW，風場面積約49 km2，安裝200臺單機容量為2 000 kW的風力發電機組。若場區內箱變運行狀況全靠人員定期巡視或箱變故障后才由運行人員現場排查，不僅會影響風機的發電效率，而且會耗費大量的人力、物力，因此甘肅酒泉安北第三風電場A、B區400 MW工程與安北第三風電場C區200 MW工程合建一座監控中心。設置一套獨立的箱變監控系統，實現對箱變信息的實時監控及保護功能。本文就對甘肅酒泉安北第三風電場A、B區400 MW工程的箱變監控系統作一個簡單的介紹。

風電場監控中心設置獨立的中控室及計算機室，風電場內風機集中監控系統、箱變監控系統、主機設備、風電場公用監控系統等設備均布置在監控中心中控室及計算機室內。

2 箱變監控系統設計

安北第三風電場A、B區。風力發電機組出口電壓0.69 kV，采用一機一變的單元接線方式，箱變容量為2 200 kVA，采用(0.69/35) kV兩級電壓，箱變低壓側設置斷路器、高壓側設置負荷開關及熔斷器，風力發電機組的電量經箱變升壓后通過35 kV集電線路送入330 kV匯集升壓站。

2.1 箱變監控系統結構

甘肅酒泉安北第三風電場箱變監控系統采用開放式分層分布網絡結構，系統按照網絡結構可劃分為2層：集控層和子控層；按照設備布置可劃分為2級：集控級設備和子控級設備。

系統采用星-環結合的網絡結構，集控層采用單星型網絡結構，設置星形以太網交換機，網絡傳輸速率為10/100 Mbps自適應，通信協議采用IEC60870-5-103協議；子控層設備采用環網結構，根據風電機組組網情況形成19個獨立環網，與風力發電機組監控系統共用傳輸介質，通過通信方式與箱變監控系統集控層連接，實現數據的上傳和下達。子控層在集控層網絡失效的情況下，能獨立完成對箱變的監測和控制功能[1]。箱變監控系統結構見圖1。

圖1 箱變監控系統結構圖

2.2 箱變監控系統功能

甘肅酒泉安北第三風電場箱變監控系統負責實時、準確、有效地完成對風電場箱變安全運行的監視、控制及管理，主要包括：數據采集和處理功能、控制及操作功能、安全運行監視功能、故障報警及記錄功能、人機接口功能、數據通信功能、系統對時功能。

箱變監控系統實時采集風電場內每臺箱變對應的開關量及模擬量信息，對所采集的實時信息進行數字濾波、有效性檢查，工程值轉換、信號接點抖動消除、刻度計算等加工，從而提供可應用的電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數等各種實時數據。系統通過通信方式將相關的數據上送至風電場監控中心計算機監控系統及上級調度中心，并接受調度中心及監控中心計算機監控系統的控制指令。

甘肅酒泉安北第三風電場箱變監控系統監控的對象為風電場內200臺箱式變電站設備，其采集的主要信息包括：箱變高壓側負荷開關、熔斷器、低壓側斷路器位置信號，變壓器報警信號，變壓器溫度信號，箱變高、低壓側三相電流信號及三相電壓信號等，其控制指令包括箱變低壓側斷路器的分閘操作及合閘操作[2]。信息量表詳見表1。

2.3 箱變監控系統配置

安北第三風電場箱變監控

功能由集控級設備及子控級設備共同完成。集控級設備按安北第三風電場A、B兩個區共400 MW配置，主要包括1臺箱變集中監控主機及星型網絡交換機等，布置在風電場監控中心的計算機室內；子控級設備按安北第三風電場A、B區400 MW的規模配置，主要包括現地測控裝置(具備光纖環網交換功能)、光纖終端盒、UPS電源裝置等，子控層設備分別布置在相應的箱變內。

安北第三風電場箱變監控系統主機采用戴爾OptiPlex 7010 MT型產品，其設備參數如下：

CPU型號 intel 酷睿

i3 3245、

雙核；

主頻 3.4 GHz；

內存 2 G；

硬盤 500 GB；

L3緩存 3 MB；

光驅 16DVDROM。

集控層星型網絡交換機采用D-LINK DES-1024R型以太網交換機。

表1 箱變監控信息量表

箱變測控裝置采用北京華孚HF-XBJK2000型產品，該裝置具有兩路100BASE-FX光纖以太網口，可組成自愈式光纖環型以太網，支持IEC60870-5-103通信規約。每個環網設置1臺華孚FTT2000型環網交換機，將19個箱變監控環網接入集控層網絡交換機。

3 結 語

甘肅瓜州安北第三風電場A、B區工程裝機容量大，風機、箱變臺數多，整個風場占地面積廣；風電場雖然按照有人定期巡視的原則設計，但風電場監控中心已設置風機集中監控系統及公用監控系統，風電場內風機設備及監控中心內的公用系統設備均已在中控室實現信息的監視及遠方控制功能。因此，箱變設置獨立的監控系統，實現箱變信息的遠方監視及控制功能仍有其必要性。

箱變監控系統現地測控裝置采用光纖環網結構，與風力發電機組監控系統共用傳輸介質，箱變信息與風機信息同纜分芯傳輸，有效地利用了風電場已有光纜資源，也成功地解決了箱變信息的采集及傳輸問題，同時，箱變監控系統在中控室設置監控主機，實現箱變運行、狀態信息的遠方監視，有報警或故障信息時才到現場排查故障；正常運行時，可減少人員巡視的次數和時間，大大提高了風電場的自動化水平。

目前，安北第三風電場A、B區工程已建成200 MW，另200 MW正在建設中，已投運的箱變監控系統運行良好。

[1] 國家電力公司. 風電場電氣系統典型設計[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2] DL/T 5137-2001,電測量及電能計量裝置設計技術規程[S].北京：中國電力出版社，2001.

[3] 王成 王志新. 基于無線局域網的大型風電場遠程監控系統[J].西北水電, 2009，(12)：75-78.

Design of Monitoring System of Box Transformer in Wind Farm

MA Qin, FENG Xian-qiang, CHEN Liang-liang, DUAN Chen

(POWERCHINA Northwest Engineering Co., Ltd., Xi'an 710065，China)

Anbei 3rd Wind Farm ( Section A and Section B) with total installed capacity of 400 MW is located in wind energy base in Jiuquan, Gansu province. It is necessary for the box transformers to be equipped with the separate monitoring system as the higher installed capacity and large land occupation of the wind farm. In the paper, functions, structure and configuration, etc of the monitoring system of the box transformers in Section A and Section B with the total installed capacity of 400 MW of Anbei 3rd Wind Farm are described in detail.Key words:wind farm; monitoring system of box transformer; design

2015-03-25

馬琴(1984- )，女，湖北省孝感市人，工程師，從事電氣二次設計工作.

TM614

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.018