省級風電場集中監(jiān)控中心建設及運行實踐*

章志平，蔣華

（江蘇龍源風力發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226007）

省級風電場集中監(jiān)控中心建設及運行實踐*

章志平，蔣華

（江蘇龍源風力發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226007）

本文總結了省級風電場集中監(jiān)控中心建設過程中所遇到的主要問題，對問題進行了客觀的分析，提出了可行性的解決方法。對集中監(jiān)控中心的實際應用效果進行了評價，肯定了集中監(jiān)控中心在提高區(qū)域風電場生產管理中的作用，實踐表明它是提高生產管理效率的有效手段。

監(jiān)控現狀；客觀評價；可行性；集中監(jiān)控；高效

0 引言

我國大部分風能資源豐富地區(qū)地理位置都較為偏遠，風電場分布比較分散，機型復雜，給風電場運行管理帶來諸多不便。隨著風電技術發(fā)展，特別是風電機組國產化的推進，風電機群的SCADA系統(tǒng)與升壓站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)已經可以通過OPC服務器和相應的協議互相連接起來，已實現風電場有功無功調度、風電機組信號遠傳、風功率預測預報，也可以做到遠程WEB或遠程監(jiān)控[1]。因此，開發(fā)建設符合風電行業(yè)生產特點的區(qū)域集中監(jiān)控中心，對提高區(qū)域風電場生產管理效率具有很高的實用價值。

江蘇龍源風力發(fā)電有限公司自2011年上半年開始籌建省級風電場集中監(jiān)控中心， 2012年5月投入試運行。目前，共接入6個風電場。運行1年多來，監(jiān)控中心的各項功能基本達到了設計要求，現就建設過程中需要注意的主要事項以及投運后取得的運行效果介紹如下。

1 建設過程中需要注意的事項

1.1 建設方案設計

監(jiān)控中心的建設方案涉及到變電站綜合自動化系統(tǒng)數據采集與通信、變電站主要設備的遠程控制、與電網公司的互聯、電力系統(tǒng)的二次安全防護、風電機組實時數據的采集與遠程控制等方面，需要多方面的技術支持，同時專業(yè)性很強，不能僅僅從單一角度出發(fā)進行方案的設計。在方案的設計中需要咨詢電力設計院專業(yè)人員，同時需要風電機組廠商監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)人員參與方案的設計，這樣才能充分考慮各方面的需求，盡可能形成較為完善的設計方案[2]。

1.2 遠程傳輸通道的配置

風電場向監(jiān)控中心傳輸的數據包括變電站綜自系統(tǒng)監(jiān)控數據、風電機組監(jiān)控數據、氣象數據、主設備現場視頻監(jiān)視畫面、辦公系統(tǒng)及視頻會議等。根據數據傳輸安全性分類，升壓站及風電機組運行監(jiān)視與控制指令作為一類，2Mbps帶寬傳輸通道能滿足要求。同時，考慮傳輸通道的“一主一備”冗余配置，監(jiān)控傳輸采用2×2Mbps通道；視頻信號及辦公系統(tǒng)作為一類，4Mbps帶寬傳輸通道能滿足要求；為了及時準確向風電場傳達指令，確保生產通信暢通，需要組建以監(jiān)控中心為核心的調度電話系統(tǒng)，采用2M的傳輸通道。這樣，每個風電場需要3條2Mbps通道、1條4Mbps通道。根據電力二次安全防護規(guī)定，監(jiān)控數據及指令的傳輸原則上選用電力系統(tǒng)專線通道進行傳輸，這是目前電網公司認可的一種接入方式。而視頻及辦公、調度電話數據傳輸可以租用公共網絡的專線通道。

1.3 數據采集完整性和準確性

從各風電場采集的數據必須要保證高度的完整性，這樣才能為后續(xù)的數據分析提供保證?？梢詮囊韵聨讉€方面保證數據的完整性：一是從硬件的冗余配置方案上保證不會因硬件問題造成數據丟失，如“一主一備”冗余配置；二是在變電站現場配置一定容量數據存儲系統(tǒng)，保證在監(jiān)控中心與風電場之間的遠程傳輸通道中斷恢復后，將存儲的數據繼續(xù)上傳，恢復丟失的數據[3]；三是從軟件上實現變電站與風電機組通信中斷恢復后，從風電機組內部存儲系統(tǒng)中恢復數據的功能；四是用軟件技術手段根據現場抽樣機組的數據，經過一定規(guī)則處理后，修復現場徹底丟失的數據。

從各風電場采集的數據必須要保證高度的準確性。可以從以下幾個方面增加數據的準確性：一是原始數據采集點盡可能是最前端的測量點。如風電機組風速等數據應該是風電機組PLC中數據，而不是風電機組SCADA中提供的數據；二是原始數據采集過程中壞點的處理要有統(tǒng)一的規(guī)則，否則會造成數據不準確；三是通過二次計算加工的數據要有統(tǒng)一的計算規(guī)則。如風電機組日平均風速要包括風電機組不可用時段的風電機組風速。

1.4 風電機組運行狀態(tài)的劃分

風電機組運行狀態(tài)劃分直接影響后期的數據統(tǒng)計準確性。根據《風力發(fā)電設備可靠性管理辦法》，風電機組狀態(tài)劃分為運行、備用、計劃停運（計劃性檢修）、非計劃停運（故障）。為了更好地進行數據的統(tǒng)計，建議將風電機組的狀態(tài)劃分為一級狀態(tài)和二級狀態(tài)。一級狀態(tài)對應以上四種，在每一種一級狀態(tài)下，再根據規(guī)定設置相應二級狀態(tài)。例如，“運行”為一級狀態(tài)，二級狀態(tài)再分為“并網運行”、“大風待機”、“小風待機”、“風電機組自檢”等。另外，當風電機組運行正常但與監(jiān)控中心通信中斷也會經常發(fā)生，可以將其劃為非計劃停運狀態(tài)（故障）的二級狀態(tài)（“通信故障”）。

1.5 監(jiān)控系統(tǒng)的遠程控制

遠程控制包括變電站設備遠程控制與風電機組遠程控制，根據風電場生產特點，對風電機組的操作頻率高，而變電站設備的操作一般僅限于計劃性檢修、事故處理，操作頻率不高，同時，變電站設備自動化水平遠沒有風電機組高，能監(jiān)視的參數少，操作之后需要現場進一步確認。實行現場控制室無人值班后，風電場仍然有現場運檢人員值守，能夠進行現場倒閘操作。所以，遠程控制可以考慮對變電站主要開關能實現緊急情況下的“拉閘”操作。如調度緊急命令、變電站設備緊急停運等，而“合閘”操作需謹慎考慮。風電機組需考慮遠程啟停機、規(guī)定范圍內故障的遠程復位、部分機型的遠程人工測試功能。

1.6 監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)問題

集中監(jiān)控中心通過數據采集程序，將各風電場的風電機組監(jiān)控數據、升壓站遠動系統(tǒng)四遙數據、電能計量數據、升壓站保護信號數據、故障錄波數據、氣象數據實時采集至集控中心。監(jiān)控系統(tǒng)包括基礎信息維護、監(jiān)控畫面、控制與調節(jié)、告警、事件順序記錄（SOE）、事故追憶（PDR）、預測與規(guī)劃、歷史數據管理、報表、計算和統(tǒng)計、系統(tǒng)權限控制等模塊[4]。實時監(jiān)控系統(tǒng)是風電場群遠程監(jiān)控的核心系統(tǒng)，承擔監(jiān)視與控制功能。而對采集的數據進行加工處理是生產管理系統(tǒng)的功能，包括生產統(tǒng)計報表、數據分析、故障處理決策支持系統(tǒng)等。根據電力二次安防要求，監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩個區(qū)，實時監(jiān)控系統(tǒng)置于生產控制大區(qū)；數據分析、報表統(tǒng)計、功率預測、辦公系統(tǒng)等置于管理信息大區(qū)。

2 監(jiān)控中心投運后的運行效果

2.1 提高了風電場運營管理效率

省級集中監(jiān)控中心投運后，區(qū)域范圍內風電場由原來單獨運行管理變成集中運行管理，各項管理資源實現了共享。同時，也實現了運行管理統(tǒng)一化、規(guī)范化、簡約化，有效地提高了運行管理效率。該系統(tǒng)發(fā)布到公司內部局域網后，管理層能夠實時了解到公司每臺風電機組的運行狀況，隨時掌握生產動態(tài)，大大提高了生產管理效率。從運行一年多來的安全生產指標上看，風電場不安全事件大大降低，風電機組故障停運時間、風電機組的可利用率也有了明顯改善。

2.2 優(yōu)化了風電場運行管理模式

傳統(tǒng)模式下，區(qū)域范圍內風電企業(yè)的運行管理均以風電場為單位，一個風電場就是一個獨立的運行管理單位，與其它風電場缺乏對標分析和資源共享。對于大規(guī)模、集團化開發(fā)的風電運營企業(yè)，這種模式顯然不利于統(tǒng)一管理。實行區(qū)域范圍內風電場集中監(jiān)控以后，風電場的運行模式發(fā)生了較大的改變，監(jiān)控中心要進行運行監(jiān)視、數據分析、故障診斷以及事故情況下的調度指揮，監(jiān)控中心逐漸成為生產指揮中心、技術支持中心、數據分析中心，現場人員更多的是依照監(jiān)控中心發(fā)出的指令進行現場設備的檢查和故障處理。這樣，以分散的風電場為單位運行管理模式將轉變成以監(jiān)控中心為核心的運行管理模式。

2.3 提供了統(tǒng)一的數據分析平臺

在實行集中監(jiān)控之前，各個風電場運行數據因受廠家SCADA系統(tǒng)[5]的限制，不能進行定制化開發(fā)和分析。同時，風電場之間也無法進行在線數據對標分析。實行集中監(jiān)控以后，各個風電場、各種機型的運行數據統(tǒng)一到一個平臺，可以在同一個平臺上，采用同一種規(guī)則對所有設備運行狀況進行對比分析，有利于開展運行優(yōu)化工作，及時發(fā)現共性問題。通過定制化開發(fā)所需要的統(tǒng)計功能，從單臺設備運行數據的縱向對比分析，掌握設備性能的退化情況，從多臺設備的橫向對比分析，發(fā)現設備的缺陷和存在的問題。

2.4 運行現場實現了無人或少人值守

在實行集中監(jiān)控之前，每個風電場均需要安排一定數量的運行人員對風電場設備進行24小時監(jiān)控，增加了常駐現場的人員數量，不利于改善現場員工的工作條件。同時，各個風電場運行值班質量參差不齊，不能實現統(tǒng)一管理。實行集中監(jiān)控以后，運行現場實現無人或少人值守，運行人員安排在集中監(jiān)控中心值班，同時對區(qū)域范圍內所有風電場實行24小時監(jiān)控，運行值班人員也大幅度減少，同時也改善了運行人員的工作條件，統(tǒng)一了區(qū)域范圍內的運行管理標準[6]。

3 結語

綜上所述，省級集中監(jiān)控中心的建設及運行為提升區(qū)域風電場綜合管理水平，實現運行現場無人或少人值守、統(tǒng)一管理、共享資源、減少運行維護成本打下了堅實的基礎。區(qū)域風電場集中監(jiān)控將是未來風電場運行管理的一種趨勢，江蘇龍源風力發(fā)電有限公司集中監(jiān)控中心經過一年多時間的運行，在探索風電場運營管理新模式方面積累了一定的經驗，也取得了良好的實際效果。

[1] 楊校生.風力發(fā)電技術與風電場工程[M]．北京：化學工業(yè)出版社,2011.

[2] 汪 洋 ,李 正 明 ,等 .風 電 場 遠 程 監(jiān) 測系統(tǒng)的設計與實現[J].微計算機信息, 2010,26(10):59-61.

[3] 劉小杰,李明輝,等.風電場遠程集控中心的設計與應用[J].內蒙古電力技術, 2011,29(2):41-44.

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

[5] 高會生.圖像監(jiān)控系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)互聯實踐[J].電力系統(tǒng)自動化,2005,29(6):93-97.

[6]王軍, 徐成棟.風電場區(qū)域集中化運行管理方法研究[J].風能,2012(11):70-72.

Construction and Operation Practices on Centralized Monitoring Center of Provincial Wind Farm

Zhang Zhiping, Jiang Hua
（Jiangsu Longyuan Wind Power Co., Ltd., Nantong Jiangsu 226007, China）

Main problems encountered during wind farms construction were analyzed for provincial centralized monitoring. Objective analysis was done and feasible solution was put forward. E ff ect of practical applications was evaluated for centralized monitoring center. The key role of improvement on regional wind farm production management was emphasized. An effective means was shown to increase e ffi ciency.

monitoring status quo; objective evaluation; feasibility; centralized monitoring; e ffi cient

TM614

A

1674-9219（2013）11-0076-03

南通河海大學海洋與近海工程研究院 “科技研發(fā)與產業(yè)化引導專項”項目[2]。

2013-10-20。

章志平（1973-），男，本科，工程師，主要從事風電場遠程集中監(jiān)控和項目管理工作。