“無人值班，少人值守”風電場及其集控中心的設計思考

文 | 唐志軍，沈石水

“無人值班，少人值守”風電場及其集控中心的設計思考

文 | 唐志軍，沈石水

隨著國家風電產業政策落實和風電技術的發展，我國風電裝機容量已位世界前列。伴隨著風電開發的深入，偏遠山區、高海拔地區、海上風電正在成為我國風電發展的主要方向，而在這些地區的運行值班人員，必然面對生活條件艱苦、工作環境惡劣的問題。其次，在大型的風電場中有幾十臺甚至上百臺風電機組，同時一個風力發電公司擁有多個風電場，多個風電場分散于不同的區域，如果對每個風電場單獨進行管理，需要消耗大量的人力物力，也給電網的調度和電網的安全運行帶來諸多問題。所以，打造“無人值班、少人值守”風電場，設置風電場遠程監控自動化系統，建立風電場遠程集控中心，實現風電場的集中運行管理、集中檢修管理、集中經營管理和集中后勤管理，是風電場未來發展的趨勢，保障實現風電場綜合利用效益最大化。

“無人值班，少人值守”風電場，指沒有固定值班人員在風電場就地進行日常監視與操作，日常操作與監視由遠程集控中心通過遠程調度自動化系統實現風電場及其升壓站的遙信、遙測、遙控和遙調（四遙）功能。根據集控中心與被控風電場的地理位置，在風電場升壓站適當留守風電場檢修維護和安保人員。

風電場遠程集控中心設計思路

圖1 集中監控系統網絡圖

遠程集控中心計算機監控系統采用開放式分層分布式結構，全分布式數據庫，整個系統分為集控中心主控級和各風電場分控級2個主要層次。通過不同的軟、硬件體系結構、統一的網絡通信程序和運行控制模式，實現集控中心主控級對各風電場的實時監控功能。集中監控系統網絡見圖1。

（1）各風電場及升壓站設置一套完整的監控系統，風電機組配有SCADA系統，升壓站采用全計算機監控方式。集控中心正常運行時，各風電場及升壓站計算機監控系統接受集控中心的遠程監視和控制指令，實現遙測、遙信、遙控、遙調和管理功能。風電場實行無人或少人值守的運行方式，所有調控指令均由集控中心發出，僅在特殊情況下才能對風電場進行必要的操作。

（2）遠程集控中心設有其監控范圍內各風電場完整的實時數據和歷史數據庫，包括風電機組、箱式變壓器、風電場升壓站、風電場功率、測風塔、數值天氣預報、電量計量系統等數據。

（3）為了實現實時數據和歷史數據的混合傳送及數值天氣預報文件、風功率預測結果上傳下達、風電場有功功率及無功電壓的控制，在風電場側及集控中心設置風電綜合通信控制器，并制定風電信息統一的傳輸規約，并根據傳輸信息量的類別和容量設置通信控制器的臺數。

（4）遠程控制系統通過安全可靠的風電場通信與信號系統，具有對所監控的風電機組實施遠程運行優化與控制功能，能夠實現自動調節風電機組出力和對無功及電壓的調節（AGC和AVC控制），保證大規模風電機組群并網后的電能質量，以及電網的穩定、安全和經濟運行。

（5）集控中心主站系統供電電源配備專用的不間斷電源裝置(UPS)。配備的UPS電源為雙UPS冗余熱備用，且具備無擾動自動切換功能。集控中心配置通信專用直流電源系統。

（6）集控中心配置GPS/北斗雙對時系統，并能與各風電場對時系統統一時鐘，同時能對風電場對時系統進行實時監控。

（7）為了保障風電場無人或少人值守后的安全運行，在集控中心設置視頻監控及安防主站系統，接收各風電場視頻及安防系統上傳的監控信息，視頻及安防系統單獨組織通訊通道。

（8）風電場至集控中心需提供獨立的傳輸通道。通信系統方案的選取應根據風電場的實際情況，充分利用已有資源，對具備租用電信或電網通道條件的風電場，應首選租用通道。被控風電場離集控中心較近或不具備租用條件的風電場可敷設自有專用光纖。通信系統主要用于傳輸各風電場至集控中心的專有業務，需具有極高的可靠性和較短的傳輸時延。

集中監控中心“四遙”信息的內容

根據風電場建設的特點，本文列出集控中心所需的風電場及升壓站部分“四遙”信息的內容，見表1、表2、表3。視頻及安防系統監控信號需根據風電場具體情況單獨討論。

表1 模擬量信號表

表2 主要開關量輸入信號表

表3 開關量輸出信號表

結論與建議

隨著風電場開發和管理的深入，“無人值班，少人值守”風電場和集控中心的建設將成為風電場運管的必然方向。本文討論了風電場遠程集控中心的網絡組織結構，并對“四遙”信息的基本內容做了總結。同時對“無人值班，少人值守”風電場和集控中心的建設提出一些建議：

（1）風電場的技術和設備選擇應遵循“安全、高效、環?！痹瓌t，優先采用技術成熟、結構簡單、自動化程度高、少維護的高可靠性產品。

（2）通信配置應能支撐繼電保護、自動化、防誤閉鎖、安防、視頻、保護管理子站、電能量采集、風功率預測、有功功率控制、無功電壓調節等系統對通信系統的需求。有條件的風電場至集控中心的通信宜配置雙通道。

（3）遠程集控中心需監控多個風電場，而一些早期開發的風電場采用進口機組且各廠家的風電機組監控系統通信規約不盡相同，需建立一套統一的開放式的風電機組監控系統通訊標準。

（作者單位：龍源（北京）風電工程設計咨詢有限公司）