風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控與運(yùn)維一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周小兵 尋覓 高遠(yuǎn)

摘要：基于已有的風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控和運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、無線移動等先進(jìn)技術(shù)，在日常監(jiān)控和運(yùn)維管理工作中，對積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘分析，提出監(jiān)控與運(yùn)維一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，幫助風(fēng)力發(fā)電企業(yè)（綜合能源服務(wù)企業(yè)）不斷提升發(fā)電效率，降低運(yùn)維成本，最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、運(yùn)維系統(tǒng)的智能化、高效化應(yīng)用目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;監(jiān)控與運(yùn)維一體化系統(tǒng);綜合能源服務(wù)

0? ? 引言

分布式發(fā)電系統(tǒng)以其分散性、多樣性、靈活性、清潔性等優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)展得越來越成熟[1-2]。分布式發(fā)電系統(tǒng)已廣泛連接到大電網(wǎng)系統(tǒng)，由于分布式發(fā)電本身不存在強(qiáng)聯(lián)系，因此從電網(wǎng)安全考慮，相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)的集中式、密集性、強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，分布式發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)本身的依賴較小，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，分布式發(fā)電可以脫離開來單獨(dú)運(yùn)行，以支撐分布式發(fā)電系統(tǒng)下的重要負(fù)荷供電，有力支撐電網(wǎng)結(jié)構(gòu)向更加靈活、多樣的方向發(fā)展。

我國風(fēng)力資源雄厚，但是分布不夠均勻，西北和海上風(fēng)電資源尤為豐富，而內(nèi)陸平原地區(qū)相對貧乏。因此，面對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的約束條件，如何通過信息技術(shù)和智能技術(shù)，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)管理起來，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控與運(yùn)維成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。大量的分布式發(fā)電電源接入給電力系統(tǒng)帶來的諸如調(diào)度和控制困難、電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性等問題也逐漸表現(xiàn)出來。分布式發(fā)電由于地理位置分布較廣，對于通信和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求也相應(yīng)增加，同時也給分布式發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)帶來了較大的挑戰(zhàn)，對系統(tǒng)的運(yùn)行控制提出了更高要求。

1? ? 關(guān)鍵技術(shù)

1.1? ? 集中監(jiān)控系統(tǒng)集成技術(shù)

1.1.1? ? 智能告警技術(shù)[3]

分布式新能源電站在集約化監(jiān)控模式下，系統(tǒng)會接收到大量的告警信息，監(jiān)控人員將面臨繁重的工作壓力，且難以抓住事故的重點(diǎn)，不能在第一時間處理問題。因此，有必要在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上研究更為智能的告警技術(shù)，根據(jù)各類設(shè)備運(yùn)行信息的重要性對信號進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)新能源電站設(shè)備運(yùn)行告警信號的分層分類處理與顯示，對信息進(jìn)行智能加工分析、綜合應(yīng)用，協(xié)助運(yùn)行人員及時準(zhǔn)確地分析和處理故障，以提高分布式新能源電站運(yùn)行的智能化水平。

智能告警功能是以事件推理專家?guī)鞛榛A(chǔ)，目的是有針對性地為每個告警信息實(shí)時提供準(zhǔn)確判斷及處理的方案，協(xié)助值班人員及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并迅速處理事故，以保障設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

1.1.2? ? 故障診斷技術(shù)

分布式新能源電站的設(shè)備在運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生各種不同類型的故障。利用分布式新能源電站監(jiān)控系統(tǒng)所獲得的設(shè)備運(yùn)行信息及電氣信息，采用智能算法，對站內(nèi)一、二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，能夠有針對性地進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，從而對設(shè)備維修做出充分的計(jì)劃，縮短停工期，減少費(fèi)用消耗。同時，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警，與分布式新能源電站功率控制系統(tǒng)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電出力的自動調(diào)整和分配，有效地減少由于設(shè)備故障停機(jī)對電網(wǎng)的不良影響。

1.1.3? ? 時間序列數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)

隨著時間序列數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的發(fā)展，現(xiàn)在新建的新能源集控中心都會配置一套時間序列數(shù)據(jù)庫收集數(shù)據(jù)，以供后續(xù)數(shù)據(jù)的分析挖掘使用。常規(guī)做法是監(jiān)控系統(tǒng)采集到實(shí)時數(shù)據(jù)后，以規(guī)約的方式轉(zhuǎn)給時間序列數(shù)據(jù)庫。該方式工作繁瑣，且傳輸效率得不到保證。為適應(yīng)新的發(fā)展趨勢和解決規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)的問題，分布式新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)需要開發(fā)與實(shí)時歷史庫接口程序，直接對時間序列數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。

1.1.4? ? 無線移動監(jiān)視技術(shù)[4]

隨著智能移動設(shè)備的發(fā)展，以及4G甚至是5G無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍越來越大，利用移動智能終端設(shè)備監(jiān)控查看運(yùn)行信息成為迫切的需求，有必要開發(fā)移動智能終端設(shè)備（智能手機(jī)、PAD平板電腦）的無線移動監(jiān)視功能軟件，實(shí)現(xiàn)對分布式發(fā)電設(shè)施的無線移動監(jiān)視。

1.2? ? 分布式風(fēng)電集成技術(shù)

1.2.1? ? 分布式風(fēng)電一體化監(jiān)控技術(shù)

針對安防、消防、暖通等輔助控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)等的功能特點(diǎn)，對各系統(tǒng)接入一體化監(jiān)控平臺進(jìn)行論證，確定各系統(tǒng)接入一體化平臺的技術(shù)路線，以提出分布式風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)。

1.2.2? ? 分布式風(fēng)電大數(shù)據(jù)分析平臺

設(shè)計(jì)出分布式風(fēng)電大數(shù)據(jù)分析平臺，全面顛覆當(dāng)前控制系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集及存儲模式，通過大數(shù)據(jù)平臺存儲分布式風(fēng)電的海量實(shí)時及歷史數(shù)據(jù)，并基于該平臺實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的充分分析和挖掘，最終判別風(fēng)電機(jī)組的潛在性故障，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測性維護(hù)維修，對風(fēng)電場各經(jīng)營活動提供決策支持。

分布式風(fēng)電場大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，包括傳統(tǒng)的“四遙”數(shù)據(jù)以及各類文件，如系統(tǒng)日志、數(shù)據(jù)交換文件、現(xiàn)場檢修照片、遠(yuǎn)程監(jiān)視的視頻等，制定各類數(shù)據(jù)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)及處理方法，采用分布式風(fēng)電場大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，來滿足分布式風(fēng)電場海量數(shù)據(jù)的存儲要求以及對數(shù)據(jù)的分析要求。

1.2.3? ? 分布式風(fēng)電經(jīng)營分析技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，研究海上風(fēng)電場經(jīng)營指標(biāo)的分析方法，包括環(huán)境資源指標(biāo)、電量指標(biāo)、能耗指標(biāo)、設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)、電站經(jīng)營指標(biāo)等。

研究大數(shù)據(jù)分析的展示技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)平臺的BI工具，對給定指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，通過圖表等多種直觀的方式展示，以起到輔助決策的作用。

1.2.4? ? 分布式風(fēng)電預(yù)測性維護(hù)技術(shù)

基于風(fēng)電場海量歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，對風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)檢測大數(shù)據(jù)進(jìn)行快速有效的分析篩選，重點(diǎn)是基于風(fēng)機(jī)功率特性的故障預(yù)測技術(shù)。