新能源集控中心建設探討

洪金海

新能源集控中心建設探討

洪金海

（華能瀾滄江新能源有限公司，云南 昆明 650214）

新能源集控中心監(jiān)控系統是為了實現集控中心對分散的風電場、光伏電站及中小水電站進行遠方監(jiān)視與控制，目的是為了提升風電場、光伏電站及中小水電站的綜合管理水平，實現新能源電站無人值班（少人值守）生產管理模式，提升新能源電站運行管理水平，降低新能源電站運行維護管理成本。

新能源集控；遠程監(jiān)控；診斷分析

1　引言

2015年國務院政府工作報告提出要制定“互聯網+”行動計劃，能源互聯網概念也逐漸火熱，創(chuàng)新和融合成為一大主題，新能源設備及電站運維走向“互聯網+”時代成為未來發(fā)展趨勢。目前國內大型風電基地、光伏基地以及梯級流域水電站已建立多個風電集控站、光伏集控站、水電集控站，實現對多個風電場、光伏電站或水電站的遠程監(jiān)控功能，新能源場站（風電、光伏、中小水電）集中控制是發(fā)展趨勢，也是能源互聯網的組成部分。

新能源電站廠址分散，建設新能源集控中心（以下簡稱“新能源集控”），對多個新能源場站進行集中控制運行、遠程生產監(jiān)控、綜合數據分析與診斷和統一運維管理，實現風電場、光伏電站及中小水電站無人值班（少人值守）生產管理模式，在同一平臺下對不同控制系統的風機、光伏、中小水電及升壓站系統進行集中監(jiān)控與診斷，將運行生產數據實時傳送至新能源集控中心進行集中處理，合理優(yōu)化資源配置，提高生產運行管理效率及水平。

2　建設的必要性

新能源電站廠址分散、地處偏僻，單個場站規(guī)模較小，不利于統一管理。

（1）優(yōu)化人力資源配置的需要。建立新能源集控后，新能源電站實現無人值班（少人值守）運行管理模式，可減少新能源電站運行值班人員，重點提高新能源集控值班人員運行技能水平與故障分析、處理能力。

（2）系統資源整合的需要。不同廠家的風機主控系統選擇不一樣，即便是同一廠家的風機，也有可能出現不同種類的主控系統，因此，多期風電場會出現升壓站一套監(jiān)控系統、風機多套監(jiān)控系統以及多套視頻監(jiān)控系統的局面；光伏逆變器控制系統與升壓站控制系統也有可能是不同的廠家。建立新能源集控，就是將所有新能源電站的監(jiān)控系統整合為一套監(jiān)控系統，實現對所有接入的新能源電站進行實時監(jiān)控。

（3）管理效能提升的需要。建立新能源集控后，可結合各新能源電站的特性，合理安排運行方式，最大限度的提高發(fā)電量；通過建立Web發(fā)布平臺及移動互聯網平臺，可實時準確查看生產信息。另外，南方電網2012年開始實施水電機組并網運行與輔助服務考核，風電并網運行與輔助服務考核工程已啟動，云南地區(qū)預計2016年實施，建立新能源集控，便于統一管理輔助服務考核與申訴工作，優(yōu)化新能源電站控制方式，減少輔助服務考核分攤費用。

3　建設目標

建設新能源集控，逐步將各新能源電站數據信息接入新能源集控，各新能源電站實現無人值班（少人值守）運行模式，解放新能源電站運行值班人員；實現新能源集控對接入新能源電站的遠程集中監(jiān)控、綜合數據分析與診斷和統一運維管理，提高新能源集控值班員的運行技能水平與故障分析、處理能力，培養(yǎng)新能源集控專業(yè)技術人員故障診斷分析能力；新能源集控主要生產數據送至水電集控中心，提高數據報送準確率，實現生產數據統一管理，按照規(guī)定報表格式自動導出數據，實現報表的自動管理功能；通過建立Web發(fā)布平臺及移動互聯網平臺，實時準確查看生產數據，并指導生產運行工作；通過對各新能源電站的數據進行對比分析，優(yōu)化控制功能，最大限度增發(fā)電量，減少輔助服務考核費用分攤；建立故障診斷專家數據庫，提出故障原因及處理建議，在生產運行過程中不斷完善故障診斷專家數據庫；建立視頻監(jiān)控系統，將新能源電站不同廠家的視頻監(jiān)控系統接入，在新能源集控隨時可查看新能源電站現場情況，并實現視頻跟蹤功能；通過對新能源電站的統一管理，減少新能源電站運行管理工作及人員、設備終端；在新能源集控建設過程中，除滿足現有新能源電站接入需要，還需預留后期新能源電站的接口功能等。

圖1　新能源集控系統架構

4　建設方案

新能源集控分為兩層構架，實現對各風電場、光伏電站、中小水電站（以下簡稱“各電站”）的集中監(jiān)控和管理，第一層為新能源集控主站，第二層為新能源子站，由風電場子站群、光伏電站子站群、中小水電子站群3大子站群組成。

新能源集控以工業(yè)實時數據庫、歷史數據庫、SCADA系統平臺為基礎，通過采集各子站通信管理終端等提供的信息，完成對接入新能源電站升壓站監(jiān)控、機組（太陽能方陣）監(jiān)控、電能計量、功率預測等監(jiān)控應用功能。

4.1系統網絡構架

新能源集控子站數據通過租用電力調度數據網（或運營商網絡）上送新能源集控主站，主站分為安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅲ區(qū)。新能源集控系統網絡構架如圖1所示。

新能源集控計算機網絡結構采用分布式開放局域網交換技術，雙重化冗余配置，由100/1000M后臺局域網交換機及100M采集網交換機的3層結構組成，系統的骨干網采用千兆網，采集網絡采用百兆網。整個網絡采用冗余雙以太網結構，網絡傳輸協議基于TCP/IP實現。建立新能源集控后，為確保調度端數據的準確、實時性，調度端數據仍從新能源電站直接上送。

4.2新能源集控建設

新能源集控建設分為主站建設、子站建設及通道建設，由通訊通道實現主站與子站的數據連接，并完成主站遙信、遙測、遙控、遙調等功能。

4.2.1主站建設

新能源集控主要分為采集子系統、運行監(jiān)控子系統、高級應用子系統、功率預測子系統、Web發(fā)布子系統等。

采集子系統完成各子站中升壓站、風機（光伏組件、水電機組）、電度計量、功率預測等子系統的生產運行數據，支持的數據類型包括模擬量、開關量、電度量、事件順序記錄以及保護裝置的動作信息、告警信息和復歸信號等。

運行監(jiān)視子系統作為主站的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢、設備狀態(tài)和參數的查詢等，運行值班人員可通過操作員站對全部電氣設備進行運行監(jiān)測控制，操作員站采用雙屏顯示，一個操作員工作站配置兩臺顯示器；建立故障診斷專家數據庫，提出故障原因及處理建議，在生產運行過程中不斷完善故障診斷專家數據庫。

高級應用子系統用于對新能源子站數據的歷史統計查詢、風電（光伏、水電）統計分析及棄風（光、水）量統計分析等發(fā)電業(yè)務生產指標進行分析，通過對各新能源電站的數據進行對比分析，優(yōu)化控制功能，最大限度增發(fā)電量，減少輔助服務考核費用分攤。

功率預測子系統實現監(jiān)控系統的功率預測相關數據集成功能，系統接收各新能源子站已有的功率預測、AGC/AVC子系統上傳的數據，在人機界面上統一集成展示，并提供查詢，并為云南電網即將實施的風電“并網運行及輔助服務管理實施細則”管理工作提供支持，分析考核與補償的具體原因，及時做好考核申訴工作，并對設備控制方式進行優(yōu)化，避免考核，增加補償。

Web發(fā)布子系統配置Web服務器，實現對系統數據的網絡發(fā)布，可通過瀏覽器查看實時生產數據，亦可通過移動互聯網終端（如手機）查看簡要生產數據信息。

新能源集控主要生產數據送至水電集控中心，提高數據報送準確率，實現生產數據統一管理，按照規(guī)定報表格式自動生成各類統計報表，實現報表的自動管理功能，減少生產勞動力。

視頻監(jiān)控系統將各子站的視頻監(jiān)控數據接入，實現對各子站內視頻系統的實時監(jiān)視和控制，在新能源集控隨時可查看各子站現場情況，并實現視頻跟蹤功能。新能源集控還需設置可靠的交直流供電系統、程控調度電話系統等。

4.2.2子站建設

每個子站數據網關服務器及通訊規(guī)約轉換裝置，用于收集新能源電站升壓站、風機（光伏組件、水電機組）、功率預測、AGC/AVC等子系統數據通過電站通信系統上送新能源集控。考慮部分系統通訊規(guī)約不一致，無法實現直接通訊，子站增設通訊規(guī)約轉換裝置，實現不同系統之間的通訊規(guī)約轉換。

數據網關服務器直接接入子站已有的遠動系統、風機（光伏組件）相關設備及功率預測、AGC等子系統，對內支持接入常用通訊規(guī)約，對外支持轉發(fā)至上級新能源集控。

4.2.3通道建設

主通道采用電網公司電站至省、地調已建成的光纜通道。

備用通道租賃運營商公用網專用帶寬，作為監(jiān)控系統的備用通道，同時用于傳輸保信子站數據、視頻流信號等。

新能源集控可利用電網公司已有的2M程控電話通道實現新能源集控主站對子站的程控電話通信功能。

租用電網公司通道牽涉相應省、地調現有通信設備，影響其通信結構，部分設備轉接也需在變電站（供電局）進行，因此必須省調通信管理部門設計、審查，同意該方案后方可實施。

4.3實施步驟

新能源電站多且地理位置分散，建設需分步實施，首先研究新能源集控構架及功能，確立初步實施方案，再根據方案進行深入擴展并實施；第二步分步開發(fā)風電、光伏及中小水電模塊，逐步實現各子站的接入及調試；整體功能調試及改進。項目開發(fā)過程中，需考慮后期新能源電站接入對系統的影響，提前預留接口；項目實施過程中，應做好與調度的對接，實現調度關系的轉移。

5　建設意義

新能源集控建成后，各子站運行值班人員將逐步解放，運行工作轉移至新能源集控中心，現場僅保留部分維護人員，有利于優(yōu)化人力資源配置，節(jié)省人力，人員分工更加專一，有利于提高運行、維護技能水平。新能源集控中心運行值班人員可通過對同類新能源子站運行數據進行分析，優(yōu)化子站控制方式，合理安排子站運行方式，最大限度提高發(fā)電量，子站維護人員作為現場On-Call人員，隨時接受新能源集控中心運行人員的指令，及時開展維護消缺工作。

新能源集控將不同廠家的監(jiān)控系統進行整合，有利于實現對子站的集中監(jiān)控、綜合數據分析與診斷和統一運維管理，提高運行技能水平與故障分析、處理能力，通過建立Web發(fā)布平臺及移動互聯網平臺，使各個層次的人員通過不同的界面了解整個公司的實時生產數據。南方區(qū)域將在2016年實施風電“兩個細則”考核，新能源集控建設過程中提前考慮后期發(fā)展的需要，為“兩個細則”考核的實施提供技術支持，分析考核原因，及時進行整改與申訴，最大限度減小考核費用分攤，增加公司收益。

6　結語

新能源集控可實現對不同廠家的風機、光伏組件、水電機組及升壓站設備等進行統一監(jiān)控，對不同廠家的視頻監(jiān)控系統進行整合，有利于提高故障診斷分析能力，提升新能源電站運行管理水平，降低新能源電站運行維護管理成本。

[1]陳丙文，肖立家，宋艷君.風電場群遠程集中監(jiān)控系統設計探討[J].山東電力技術，2011（3）：23-25.

[2]李明輝，石敏，樊立云，等.風電場遠程監(jiān)控系統的開發(fā)應用[C]//全國電力企業(yè)信息化大會，2011.

TM73

A

1672-5387（2016）08-0017-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.005

2016-06-29

洪金海（1986-），男，工程師，研究方向：水電及新能源項目機電設備管理及生產運行、監(jiān)控自動化等。