基于集控運(yùn)行的智能值班系統(tǒng)

國電電力湖南崀山風(fēng)電開發(fā)有限公司 伍席文 王 宇 陳南海 李 雄 劉 和 鄧澤紅

華風(fēng)數(shù)據(jù)（深圳）有限公司 柯 超 廖 誠

目前，部分新能源發(fā)電公司雖然已經(jīng)建設(shè)了集中值班系統(tǒng)，但仍然存在著一些問題：首先是風(fēng)機(jī)待機(jī)狀態(tài)下是否要啟動(dòng)的判斷，集控值班人員要核對(duì)風(fēng)機(jī)的各個(gè)參數(shù)是否滿足啟動(dòng)條件，風(fēng)機(jī)數(shù)量較多的情況值班人員無法及時(shí)對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)是否可啟動(dòng)做出準(zhǔn)確判斷，啟動(dòng)太晚了影響了風(fēng)機(jī)發(fā)電量；其次是風(fēng)機(jī)變?yōu)楣收蠣顟B(tài)時(shí)，集控值班人員要判斷風(fēng)機(jī)是否滿足復(fù)位條件，故障是否包含不可復(fù)位故障，判斷過程需要來回切換各個(gè)界面查看，效率低。

再次是運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)發(fā)電機(jī)軸溫、主軸軸溫、齒輪箱油溫、齒輪箱軸溫等偏高現(xiàn)象，遇此情況，值班人員需對(duì)機(jī)組采取限轉(zhuǎn)速降容運(yùn)行或停機(jī)降溫等措施，保障機(jī)組不因溫度超限故障退出運(yùn)行，因風(fēng)機(jī)數(shù)量較多，值班人員需同時(shí)查看的設(shè)備參數(shù)較多，值班人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常情況時(shí)有發(fā)生；最后是風(fēng)機(jī)并網(wǎng)狀態(tài)下，需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)不佳或者馬上要故障的一個(gè)判斷知識(shí)庫，對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的健康狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)于馬上可能要故障的風(fēng)機(jī)進(jìn)行提示。

現(xiàn)階段，大多數(shù)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是針對(duì)一種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，對(duì)于電廠存在的多種類型風(fēng)機(jī)，文獻(xiàn)[1]從測(cè)點(diǎn)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和管理等方面設(shè)計(jì)了一種適應(yīng)多種類型風(fēng)機(jī)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；文獻(xiàn)[2]對(duì)控制系統(tǒng)的功能、主要參數(shù)和安全運(yùn)行的必備條件等方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；對(duì)于風(fēng)機(jī)功率控制策略方面，在現(xiàn)有的控制策略的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，制定出了更加合理的風(fēng)機(jī)功率控制方案。為了增強(qiáng)風(fēng)機(jī)發(fā)電效率的可控穩(wěn)定，降低控制過程中不必要的人力物力資源消耗，本文提供了一種基于集控運(yùn)行的智能值班系統(tǒng)，核心模塊為故障自動(dòng)復(fù)位模塊、待機(jī)啟動(dòng)模塊和測(cè)點(diǎn)超范時(shí)功率干預(yù)模塊。

1 故障自動(dòng)復(fù)位

故障自動(dòng)復(fù)位實(shí)現(xiàn)條件：根據(jù)風(fēng)機(jī)報(bào)警數(shù)據(jù)，風(fēng)機(jī)發(fā)生故障之后值班人員一般都是查看風(fēng)機(jī)情況，嘗試進(jìn)行復(fù)位操作。要實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)復(fù)位功能須滿足以下條件：風(fēng)機(jī)首出故障時(shí)，能夠獲取風(fēng)機(jī)故障的真實(shí)原因；根據(jù)機(jī)型不同，擁有各機(jī)型風(fēng)機(jī)的不可復(fù)位故障列表。

故障自動(dòng)復(fù)位實(shí)現(xiàn)邏輯：首先，整理出風(fēng)機(jī)不可復(fù)位故障列表，將機(jī)型對(duì)應(yīng)的不可復(fù)位故障錄入知識(shí)庫；風(fēng)機(jī)故障后，集中值班系統(tǒng)獲取到風(fēng)機(jī)的首出故障；根據(jù)故障情況和知識(shí)庫的內(nèi)容，如果是屬于不可復(fù)位的故障，當(dāng)值班人員執(zhí)行復(fù)位操作時(shí)，提示值班人員是不可復(fù)位故障、禁止復(fù)位。如果是屬于可復(fù)位的故障，集中監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)將風(fēng)機(jī)推送出來給值班人員，同時(shí)可把該臺(tái)風(fēng)機(jī)最近復(fù)位次數(shù)、故障發(fā)生的其他細(xì)節(jié)推送出來，由值班人員最終決定是否進(jìn)行復(fù)位操作。

2 待機(jī)自啟動(dòng)

風(fēng)機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)有風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)的策略。如果是手動(dòng)停機(jī)的風(fēng)機(jī)，SCADA系統(tǒng)不會(huì)執(zhí)行風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)策略，值班人員一般自己根據(jù)監(jiān)控畫面看風(fēng)機(jī)的風(fēng)速等參數(shù)進(jìn)行綜合判斷，如果認(rèn)為風(fēng)機(jī)能夠并網(wǎng)，則發(fā)送啟動(dòng)命令給該風(fēng)機(jī)。手動(dòng)停機(jī)風(fēng)機(jī)的待機(jī)自啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)邏輯如圖2：首先，整理出待機(jī)啟動(dòng)的一些判斷依據(jù)，如實(shí)時(shí)風(fēng)速大于一定值、10分鐘平均風(fēng)速大于一定值、風(fēng)機(jī)、關(guān)鍵溫度不能超過一定值、是否手動(dòng)停機(jī)等，將判斷依據(jù)錄入到知識(shí)庫。值班人員可把針對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的值班經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成控制條件，給每種機(jī)型自定義自啟動(dòng)的控制策略，也可精確到給每臺(tái)風(fēng)機(jī)自定義啟動(dòng)策略，給知識(shí)庫里的判斷依據(jù)的具體值，可對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)定制不同的控制策略。

當(dāng)手動(dòng)停機(jī)的風(fēng)機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，如果風(fēng)機(jī)不符合值班人員定義的自啟動(dòng)控制策略時(shí)，值班人員可查看到哪些判斷依據(jù)不符合；如風(fēng)機(jī)符合自啟動(dòng)控制策略時(shí)，將這臺(tái)風(fēng)機(jī)相應(yīng)的參數(shù)推送出來，以供值班人員更準(zhǔn)確的決定是否啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，即實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停機(jī)風(fēng)機(jī)的待機(jī)自啟動(dòng)操作。在累積一定時(shí)間后可實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程控制的自動(dòng)化。

3 測(cè)點(diǎn)超范時(shí)功率干預(yù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在開展發(fā)電機(jī)軸承加油、主軸軸承加油或齒輪箱溫控閥性能下降后，運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)發(fā)電機(jī)軸溫、主軸軸溫、齒輪箱油溫、齒輪箱軸溫等偏高現(xiàn)象。遇此情況，需對(duì)機(jī)組采取限轉(zhuǎn)速降容運(yùn)行或停機(jī)降溫等措施，保障機(jī)組不因溫度超限故障退出運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行過程中需反復(fù)進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)中機(jī)組參數(shù)的分畫面，進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)查看，從而提取出存在部件溫度異常運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)對(duì)應(yīng)機(jī)組采取限轉(zhuǎn)速降容運(yùn)行或停機(jī)降溫等處置措施，以保障機(jī)組長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。因機(jī)組數(shù)量較多，需同時(shí)查看的設(shè)備參數(shù)較多，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常情況時(shí)有發(fā)生。

圖1 手動(dòng)停機(jī)風(fēng)機(jī)的待機(jī)自啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)邏輯圖

3.1 測(cè)點(diǎn)超范時(shí)功率干預(yù)技術(shù)要點(diǎn)

針對(duì)當(dāng)前運(yùn)行過程中不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)的問題，計(jì)劃對(duì)當(dāng)前集中值班系統(tǒng)功能進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，增加參數(shù)預(yù)警模塊及歷史數(shù)據(jù)查詢模塊。

參數(shù)預(yù)警模塊對(duì)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)關(guān)鍵溫度或者數(shù)據(jù)設(shè)定高限閾值，當(dāng)設(shè)備溫度超過設(shè)定的高限閾值，通過彈窗報(bào)警的方式提示出來。同時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行邏輯測(cè)算，增加溫升率報(bào)警。與定值觸發(fā)報(bào)警不同，溫升率報(bào)警是根據(jù)不同傳動(dòng)設(shè)備的溫度正常變化速度為依據(jù)，對(duì)實(shí)際部件溫升率變化進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果超過正常溫升率，則彈窗提示。同時(shí)該彈窗和系統(tǒng)原有的故障彈窗界面完全獨(dú)立，當(dāng)參數(shù)恢復(fù)正常后，參數(shù)預(yù)警彈窗中該條記錄自動(dòng)刪除，即該彈窗中只顯示有參數(shù)異常的風(fēng)機(jī)，值班人員只需根據(jù)彈窗信息對(duì)對(duì)應(yīng)機(jī)組采取處理措施即可。

歷史數(shù)據(jù)查詢模塊可選擇任意風(fēng)電場(chǎng)、任意風(fēng)機(jī)、任意時(shí)間范圍、任意查詢頻率的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并形成實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖，支持?jǐn)?shù)據(jù)的導(dǎo)出及數(shù)據(jù)最大最小值自動(dòng)標(biāo)注功能。

3.2 測(cè)點(diǎn)超范時(shí)功率干預(yù)實(shí)現(xiàn)邏輯

測(cè)點(diǎn)超范時(shí)功率干預(yù)實(shí)現(xiàn)需滿足以下條件：接入風(fēng)機(jī)有功控制權(quán)限；參數(shù)預(yù)警模塊根據(jù)值班人員設(shè)定的閾值對(duì)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)關(guān)鍵溫度或者其它關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；當(dāng)參數(shù)預(yù)警模塊檢測(cè)到風(fēng)機(jī)機(jī)組參數(shù)異常后，詢問值班人員是否對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行降容運(yùn)行，控制風(fēng)機(jī)出力，保障機(jī)組不因溫度超限故障退出運(yùn)行；當(dāng)參數(shù)預(yù)警模塊檢測(cè)到風(fēng)機(jī)機(jī)組參數(shù)恢復(fù)正常后，詢問值班人員是否恢復(fù)滿發(fā)，減少性能損失電量。