電網風電智能化運行控制探討

摘要：目前新型能源的利用是我國的一項重要舉措。在此基礎上風力發電得以發展，但是由于風力發電智能化運行還不成熟，還缺乏具體的標準，在安全通信和系統調試方面還存在一些問題。基于此，文章對電網風電智能化運行控制進行了探討。

關鍵詞：智能電網；風力發電；智能化；運行控制；風電場 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM614 文章編號：1009-2374（2015）23-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.079

1 工程介紹

某風電場管理過程中有很多重復性的工作，存在電機組設備不兼容、數據無法實現共享等問題，使風電場的管理難度增加。為了提高風電場的管理水平，該公司引入了遠程監控管理系統。系統功能包含了整個管理環境，通過運行此智能系統，達到了實時監控的目的，全面提高了企業的管理水平和效率。

2 目前的管理狀況和有關問題

在風電場數目逐漸上升與風力發電發展的過程中，出現的有關風電場管理問題越來越明顯。目前在國內對多個風電場和多個機型的監控管理智能一體化還沒有完整的遠程監控系統。因為距離該能源有限公司較遠的9家風電場全都分布在該市北部偏僻的山區，所以不便于對該公司進行管理。在風電場的實際管理中存在以下問題：

第一，同一項需多次輸入系統的數據在各系統之間是不能相互共享的，因為風電場需要向各部門上交有關數據，并且基礎數據和相應的報表是每個部門所需要的。

第二，網絡錯綜復雜、網絡速度不夠、網絡不好維護都造成了系統的不穩定，主要是因為各風電場報告給集控中心的多套管理系統并上報給公司的數據出現了嚴重的重復問題。

第三，導致管理復雜的主要因素是有關風電場的每個管理系統都采取了各式各樣的架構、設計想法和實現的方法。如果就各個系統間的數據難以達成一致和前后數

據的不協調，則說明統計中的某一個環節出現了問題。

第四，在集控室置放同一時刻能監控各個風電場的監控系統，是為了要達到集中監控、無人值守的目的。但是制造廠家所給的風電機組監控系統不具有監控其他廠家風電機機組的作用。如果安排人留守，那么就與提出“集中監控，少人值守”的目的相矛盾。于是為了提高風電場的現場監管力度，公司開發并設計了風電場智能化遠程監控管理系統。

3 系統布局

“規劃統一、平臺統一、數據統一、共享資源、安全保障”是公司作為判斷產量建設的主要標準，若要更加有效地對多種風電機組進行遠程控制，則可以與其他制造廠的各種機型風電機組和變電站設備進行合并。之所以將系統集成到風電場以后實行智能化控制，就是為了實現統一管理，以便加強人與人之間、人與設備之間的關系以及設備與設備之間的良好關系，從而更有效地推動風電企業的運行管理和信息化工作臺的建立。因此，系統將采用的結構模式為B/S（瀏覽器、服務器），此模式非常適合當前的風電企業的發展需求，因為其具有分布寬、靈活方便、容易維護、開發簡單、能夠共享、業務發展簡單等優勢。

4 系統功能結構分層

可以將系統功能結構分為六層，以滿足風電場管理運行的基本要求。

4.1 實時監控

主要針對預測風功率、報警設備（變電站系統和風電組系統）、監控（風電場初級系統及風電系統監控）、風電機組列表以及變電站初級設備列表、監督視頻（其中是變電站和風機組系統視頻）、管控（變電站裝置以及風電系統）、檢測風電系統的振動頻率。

4.2 公司管理

設備管理、科學技術管理、評論管理、培養訓練管理、考核人員管理。

4.3 生產管理

員工檔案和倒班管理（正常倒班管理、調班管理、請假管理）、調度管理和交接班管理、工作票與指標考核管理，最后是短信平臺。

4.4 系統管理

網絡診斷和用戶信息提示、基礎的數據管理（風電場、人員、變電站的基礎信息，還有風電機組和線路的基礎信息，要點是可以將它們聯系起來）、管理和權限用戶。

4.5 設備管理

設備定檢和使用壽命的長短分析、變電站與有關線路和風電場設備（例如路標等）、設備替換和設備維護記錄，還有最后的風電機組相關設備管理（有關風電機組的變壓器、基礎和設備）。

4.6 報表功能

實時數據和靈活報表（其中主要有實現用戶設計報表格式和數據來源）、對標分析報表、報表補充的數據和分析報表（根據數據形成），還有常用報表和趨勢圖標，最后是啟停記錄編輯功能。

5 系統的開發

5.1 設計網絡結構

將該市作為核心節點，并通過E1專線把該市各電風場都連接起來，其是根據當前公司的網絡狀況和功能需要來進行。之所以選擇2條E1線路（1條為電力專用、1條為運營商專用），是因為要確保鏈路的冗余。又因為2臺路由器不具有1主1備的關系（其中的一臺路由器是Standby狀態，是不能作為數據傳輸，當設備利用率較低時，是主路由器宕機后，備機進行數據傳輸）而是主-主關系，所以要確保設備的冗余，就建議采用2臺路由器。2臺路由器不僅不設置雙機熱備用模式，而且都可以用于傳輸數據。當線路出現問題時，其會自動地跳轉到另外的路由器，其原因為具有獨立的路由。設備和線路可以相互備份冗余部分，于是就提高了設備的利用率。風電場遠程監控管理系統網絡結構如圖1所示。圖1為風電場遠程監控管理系統結構：

5.2 OPC Client開發

5.2.1 底層程序兼容。底層程序之所以需要兼容MODBUS與OPC的傳輸協議來確定數據的穩定和正確性，是因為雖然大部分風電機組生產廠家發明了OPC協議，但是有些廠家對OPC協議的開發技術不夠熟練，他們必須用MODBUS協議來開發。endprint

5.2.2 延長時間上傳數據。為了確保公司數據的完整性，在網絡或者程序出現故障時，必須要將數據預存到風電場的前置機內，等到網絡通信或程序故障消失后，再將數據上傳至公司。

該功能的重點任務是驗證數據的上傳情況，驗證數據是否上傳是該功能的首要任務，流程包括以下四方面：（1）檢查網絡和數據庫情況；（2）讀取緩存文件的前提是網絡和數據庫都正常；（3）接到歷史數據庫服務器和內網Web服務器；（4）上傳數據如果失敗，就要將數據預存至緩存文件中，下次再傳。

5.2.3 對數據的有效處理。底層程序必須對從OPC Server讀取到的數據進行過濾無效數據的預處理。在采集點的設備出現問題、存在極大故障的風電機組PLC、不正常的網絡通信以及某個數據點的不正確采集和采集到的OPC Server質量的好壞為出現無效數據的主要原因。在實際應用中，系統特別對風速和功率的無效數據做了及時處理。風速，根據當地的氣象數據確定風速的數據有效范圍，不是特殊氣候年風速最大值，因而保存有效數據，無效數據則在底層采集程序OPC Client中進行過濾處理，起到對數據優化的作用；功率，其有效數據范圍為-Pe～2Pe（Pe為風機額定功率），不屬于這個范圍的數據或OPC Server中質量為Bad的功率值是無效數據，在底層采集程序OPC Client中進行過濾處理。

5.3 對數據庫的數據進行優化

這些風電場的實時數據不存儲到歷史數據庫中，但是用于實時緩存并顯示到監控面上，這是由該實時數據庫主要采集的。當前，對數據及時處理的速度、實時和準確以及對內存的處理，是這部分開發技術的重點，同時也是難點。若要對數據進行處理，則必須優化數據，其分為4個步驟：（1）要對采集到的頻率進行改變；（2）對所存在的數據進行合理的設置；（3）使用的上傳方法是設置1個數值的偏移量，所以屬于這個范圍里的數據被認為是不改變的；（4）不改變的數據不上傳。

6 結語

通過使用智能化控制系統，提高企業的智能化管理水平。作業人員不再需要進行效率比較低的人工操作和紙質化管理，提升了企業綜合管理水平和綜合競爭力。

參考文獻

[1] 王德康，蘇宏業，褚健.基于OPC技術的先進控制軟件設計與研究[J].化工自動化及儀表，2000，27（4）.

[2] 任志考，魏志強.實時視頻傳輸系統的設計與實現[J].計算機工程與設計，2007，28（11）.

作者簡介：程世洪（1980-），男，重慶人，華能昭覺風力發電有限公司注冊安全工程師，電氣工程師，研究方向：電力開發、建設、生產運營安全管理。

（責任編輯：蔣建華）endprint