風電場集控運行技術

楊晉東

摘要：當前風力發(fā)電主要有三種運行方式。第一種就是將風力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)中，向大電網(wǎng)供電，一個風電場安裝幾十臺甚至上百臺風力發(fā)電機，提高風力發(fā)電的運行效率。第二種是獨立運行方式，通過一臺風力發(fā)電機向一戶或多戶提供電能，風力發(fā)電機還裝有蓄電池裝置，可以在無風天氣下正常供電。第三種是風力發(fā)電與其他發(fā)電形式相結合，向整個村莊實施供電。為了能夠進一步轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)風電分散管理模式，最主要的就是確保風力發(fā)電場集中控制運行，保證風電機組安全接入電網(wǎng)，確保風電能源穩(wěn)定可持續(xù)。

關鍵詞：風電場;集控運行技術

1 風電場集控與運行調(diào)度技術

我國風力資源分布不均衡，在風力發(fā)電場建設過程中存在布局分散的問題，不同風電場設備、環(huán)境、發(fā)電出力狀況千差萬別，無法進行合理的宏觀調(diào)控。各個風電場之間的距離非常遠，每一個風電場內(nèi)的風機數(shù)量非常多，各個設備供應商也存在許多差異，導致整個風力發(fā)電維護管理存在許多困難。風力發(fā)電場如果統(tǒng)一配備維修管理人員，不僅需要投入大量的人力、財力，而且也不利于運維人員的正常生活。

風電場自身存在比較大的不確定性，接入大電網(wǎng)后很容易對整個電網(wǎng)的質(zhì)量造成影響。由于受到電網(wǎng)架構的限制，導致風電負荷送出困難。針對這些問題，風電場必須積極運用集控與調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)風電場的現(xiàn)場無人值守，確保整個變電站實現(xiàn)變電站運行質(zhì)量全面提高。

2 風電場集控運行系統(tǒng)的構成

從目前來看風力發(fā)電場的集控系統(tǒng)主要包括變電站集控、風電集控和運行數(shù)據(jù)集中分析三個組成部分。

（1）變電站集控系統(tǒng)。

變電站集中監(jiān)控軟件必須要同時滿足安全性和兼容性，保證對整個風力變電站的實際運行狀況進行全面的分析與處理。由于變電站監(jiān)控后臺受到安全運行監(jiān)視系統(tǒng)和集中操作系統(tǒng)的控制，必須具備數(shù)據(jù)分析與處理功能、畫面顯示功能、遙控操作功能、閉鎖功能、事件順序記錄功能及事故分析功能，還需要具備一定的計算能力和報表打印功能。

根據(jù)國家能源局二次系統(tǒng)安全防護的規(guī)定，升壓站數(shù)據(jù)傳輸與設備控制必須運行安全，必須利用電力專線或數(shù)據(jù)專線為不同變電場開通專門的線路傳輸信息，確保整個信息交互的安全性，而且也可以減少對大電網(wǎng)的影響。

（2）風機監(jiān)控系統(tǒng)。

風機監(jiān)控系統(tǒng)最主要的設計目的就是對不同風機設備進行全面監(jiān)測，為此在網(wǎng)絡選擇時應該采取不同的網(wǎng)絡拓撲結構。風機通過監(jiān)控客戶端支持VPN接入，確保整個風機設備通過一臺主機進行全面監(jiān)測。由于VPN連接很容易受到互聯(lián)網(wǎng)寬帶質(zhì)量的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)斷線、延遲等問題，造成風機集控系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高。為此必須增加專線連接，通過多IP綁定的方式，有效彌補風機服務器IP地址在不同網(wǎng)段而無法進行同時監(jiān)控的缺陷。

風機監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)φ麄€風電場的所有設備運行狀態(tài)進行實時分析，確保與現(xiàn)場監(jiān)控起到同樣的效果。

（3）風電場運行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化。

通過對風機監(jiān)控系統(tǒng)所收集到的風機設備運行數(shù)據(jù)信息進行分析與處理，可以及時發(fā)現(xiàn)隱藏的故障。風電場運行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化系統(tǒng)能夠與風機監(jiān)控系統(tǒng)的服務器端口連接，確保對所有風機運行數(shù)據(jù)快速存儲與整合，從而形成風機在線監(jiān)管平臺。風電場運行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化具備可靠性數(shù)據(jù)分析、故障統(tǒng)計和趨勢分析等功能，運行數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)采集和中央數(shù)據(jù)存儲分析兩部分，其中數(shù)據(jù)采集前端必須在各個分場中布置，確保對風機的通信系統(tǒng)進行控制。

不同的風機在實時運行的過程中，需要將收集到的數(shù)據(jù)信息通過安全加密的形式傳輸給中央監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)的隱私性、安全性得到保障。中央監(jiān)控系統(tǒng)則根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，構建完整的風機運行數(shù)據(jù)庫，利用集控中心，對風場的所有風機設備運行狀態(tài)實時顯示。

3 風電場集控與調(diào)度中心的具體運行

在風力發(fā)電集控與調(diào)度系統(tǒng)建設的過程中，生產(chǎn)部門必須要制定完整的集控運行管理規(guī)章制度，確保整個風力發(fā)電集控與調(diào)度中心穩(wěn)定運行。

現(xiàn)場兩票執(zhí)行流程能夠有效解決風電場人員和集控中心人員的職能與定位，確保整個風力發(fā)電場無人值班的正確運行。在集控中心投運初期能夠?qū)崿F(xiàn)職能的快速轉(zhuǎn)化，以少人值守模式進行運行與維護。整個集控中心不僅肩負著風力發(fā)電，而且整個集控系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)所有設計的相關功能，在統(tǒng)一管理和調(diào)度過程中取得非常良好的效果。

集控調(diào)度系統(tǒng)應該具備長時間穩(wěn)定運行的能力，即具有較長時間的連續(xù)工作能力，并且在長時間連續(xù)工作過程中不應該出現(xiàn)服務性能明顯下降的情況。

根據(jù)集控調(diào)度系統(tǒng)的實際應用環(huán)境和運維情況綜合分析，必須保證該信息管理系統(tǒng)在各種狀況下能夠為用戶提供順暢的使用體驗，系統(tǒng)應該至少保證在100人同時上線時不會出現(xiàn)響應明顯變慢或者拒絕服務的情況。在承載一定并發(fā)訪問數(shù)量的條件下，系統(tǒng)應保證用戶的操作和請求在1 s內(nèi)響應，用戶的最長等待時間不超過3 s，特殊計算量較大的統(tǒng)計分析結果響應時間不超過15 s。如果不具備多并發(fā)條件下快速響應用戶請求的能力，該系統(tǒng)就將是一個用戶體驗度差的系統(tǒng)，不具有開發(fā)前景。

4 風電場集控調(diào)度系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢

隨著我國風電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在未來風電場集控與調(diào)度系統(tǒng)也必然成為風電場建設的重要組成部分。從目前來看由于集控系統(tǒng)能夠利用大型實時數(shù)據(jù)庫，將多個風電場和不同類型的風機運行數(shù)據(jù)進行集中存儲與分析，確保對風機實現(xiàn)實時運行記錄，而且還能夠自動生成相關的數(shù)據(jù)報表，不僅可以有效減少人工操作帶來的問題，還可以提高整個風力發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度的結合與互補。

集控系統(tǒng)可以為集控中心生產(chǎn)調(diào)度中心提供一體化支持，通過集控中心能夠代替現(xiàn)場運維人員實現(xiàn)風力發(fā)電少人值守運行，提高整個風力發(fā)電系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，也可以有效減少風力發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟投入，在區(qū)域性風電公司運行監(jiān)控中發(fā)揮非常重要的作用。

生產(chǎn)調(diào)度中心可以對所有的風電場風機設備運行狀況進行分析，幫助生產(chǎn)調(diào)度人員對存在異常狀態(tài)的機械設備進行快速處理，確保整個風力發(fā)電生產(chǎn)調(diào)度管理水平的全面提高。在系統(tǒng)安全方面，風力發(fā)電集控系統(tǒng)通過利用微片電路的方式可以有效減少外部黑客、木馬、病毒程序的攻擊，而且還能夠通過賬號管理的方式執(zhí)行不同的功能，符合電力系統(tǒng)發(fā)展的要求。

參考文獻

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