基于集控運行的智能值班系統(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)機待機狀態(tài)下是否要啟動的判斷，集控值班人員要核對風(fēng)機的各個參數(shù)是否滿足啟動條件，風(fēng)機數(shù)量較多的情況值班人員無法及時對各個風(fēng)機是否可啟動做出準確判斷，啟動太晚了影響了風(fēng)機發(fā)電量；其次是風(fēng)機變?yōu)楣收蠣顟B(tài)時，集控值班人員要判斷風(fēng)機是否滿足復(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界面查看，效率低。

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

現(xiàn)階段，大多數(shù)的在線監(jiān)測系統(tǒng)都是針對一種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機進行設(shè)計研發(fā)，對于電廠存在的多種類型風(fēng)機，文獻[1]從測點設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和管理等方面設(shè)計了一種適應(yīng)多種類型風(fēng)機的在線監(jiān)測系統(tǒng)；文獻[2]對控制系統(tǒng)的功能、主要參數(shù)和安全運行的必備條件等方面進行了詳細的介紹；對于風(fēng)機功率控制策略方面，在現(xiàn)有的控制策略的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)力發(fā)電機組運行的實際情況，制定出了更加合理的風(fēng)機功率控制方案。為了增強風(fēng)機發(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行的智能值班系統(tǒng)，核心模塊為故障自動復(fù)位模塊、待機啟動模塊和測點超范時功率干預(yù)模塊。

1 故障自動復(fù)位

故障自動復(fù)位實現(xiàn)條件：根據(jù)風(fēng)機報警數(shù)據(jù)，風(fēng)機發(fā)生故障之后值班人員一般都是查看風(fēng)機情況，嘗試進行復(fù)位操作。要實現(xiàn)故障自動復(fù)位功能須滿足以下條件：風(fēng)機首出故障時，能夠獲取風(fēng)機故障的真實原因；根據(jù)機型不同，擁有各機型風(fēng)機的不可復(fù)位故障列表。

故障自動復(fù)位實現(xiàn)邏輯：首先，整理出風(fēng)機不可復(fù)位故障列表，將機型對應(yīng)的不可復(fù)位故障錄入知識庫；風(fēng)機故障后，集中值班系統(tǒng)獲取到風(fēng)機的首出故障；根據(jù)故障情況和知識庫的內(nèi)容，如果是屬于不可復(fù)位的故障，當值班人員執(zhí)行復(fù)位操作時，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)會將風(fēng)機推送出來給值班人員，同時可把該臺風(fēng)機最近復(fù)位次數(shù)、故障發(fā)生的其他細節(jié)推送出來，由值班人員最終決定是否進行復(fù)位操作。

2 待機自啟動

風(fēng)機在待機狀態(tài)下，風(fēng)機SCADA系統(tǒng)有風(fēng)機自啟動的策略。如果是手動停機的風(fēng)機，SCADA系統(tǒng)不會執(zhí)行風(fēng)機自啟動策略，值班人員一般自己根據(jù)監(jiān)控畫面看風(fēng)機的風(fēng)速等參數(shù)進行綜合判斷，如果認為風(fēng)機能夠并網(wǎng)，則發(fā)送啟動命令給該風(fēng)機。手動停機風(fēng)機的待機自啟動的實現(xiàn)邏輯如圖2：首先，整理出待機啟動的一些判斷依據(jù)，如實時風(fēng)速大于一定值、10分鐘平均風(fēng)速大于一定值、風(fēng)機、關(guān)鍵溫度不能超過一定值、是否手動停機等，將判斷依據(jù)錄入到知識庫。值班人員可把針對風(fēng)機啟動的值班經(jīng)驗轉(zhuǎn)換成控制條件，給每種機型自定義自啟動的控制策略，也可精確到給每臺風(fēng)機自定義啟動策略，給知識庫里的判斷依據(jù)的具體值，可對每臺風(fēng)機定制不同的控制策略。

當手動停機的風(fēng)機處于待機狀態(tài)時，如果風(fēng)機不符合值班人員定義的自啟動控制策略時，值班人員可查看到哪些判斷依據(jù)不符合；如風(fēng)機符合自啟動控制策略時，將這臺風(fēng)機相應(yīng)的參數(shù)推送出來，以供值班人員更準確的決定是否啟動風(fēng)機，即實現(xiàn)手動停機風(fēng)機的待機自啟動操作。在累積一定時間后可實現(xiàn)整個流程控制的自動化。

3 測點超范時功率干預(yù)

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

圖1 手動停機風(fēng)機的待機自啟動的實現(xiàn)邏輯圖

3.1 測點超范時功率干預(yù)技術(shù)要點

針對當前運行過程中不能及時發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)的問題，計劃對當前集中值班系統(tǒng)功能進行優(yōu)化升級，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)警模塊對場內(nèi)風(fēng)機關(guān)鍵溫度或者數(shù)據(jù)設(shè)定高限閾值，當設(shè)備溫度超過設(shè)定的高限閾值，通過彈窗報警的方式提示出來。同時對運行參數(shù)進行邏輯測算，增加溫升率報警。與定值觸發(fā)報警不同，溫升率報警是根據(jù)不同傳動設(shè)備的溫度正常變化速度為依據(jù)，對實際部件溫升率變化進行測算，結(jié)果超過正常溫升率，則彈窗提示。同時該彈窗和系統(tǒng)原有的故障彈窗界面完全獨立，當參數(shù)恢復(fù)正常后，參數(shù)預(yù)警彈窗中該條記錄自動刪除，即該彈窗中只顯示有參數(shù)異常的風(fēng)機，值班人員只需根據(jù)彈窗信息對對應(yīng)機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、任意風(fēng)機、任意時間范圍、任意查詢頻率的數(shù)據(jù)進行查詢，并形成實時趨勢圖，支持數(shù)據(jù)的導(dǎo)出及數(shù)據(jù)最大最小值自動標注功能。

3.2 測點超范時功率干預(yù)實現(xiàn)邏輯

測點超范時功率干預(yù)實現(xiàn)需滿足以下條件：接入風(fēng)機有功控制權(quán)限；參數(shù)預(yù)警模塊根據(jù)值班人員設(shè)定的閾值對場內(nèi)風(fēng)機關(guān)鍵溫度或者其它關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測；當參數(shù)預(yù)警模塊檢測到風(fēng)機機組參數(shù)異常后，詢問值班人員是否對風(fēng)機進行降容運行，控制風(fēng)機出力，保障機組不因溫度超限故障退出運行；當參數(shù)預(yù)警模塊檢測到風(fēng)機機組參數(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。