章志平，蔣華

（江蘇龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226007）

省級(jí)風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控中心建設(shè)及運(yùn)行實(shí)踐*

章志平，蔣華

（江蘇龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226007）

本文總結(jié)了省級(jí)風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控中心建設(shè)過程中所遇到的主要問題，對(duì)問題進(jìn)行了客觀的分析，提出了可行性的解決方法。對(duì)集中監(jiān)控中心的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，肯定了集中監(jiān)控中心在提高區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)管理中的作用，實(shí)踐表明它是提高生產(chǎn)管理效率的有效手段。

監(jiān)控現(xiàn)狀；客觀評(píng)價(jià)；可行性；集中監(jiān)控；高效

0 引言

我國(guó)大部分風(fēng)能資源豐富地區(qū)地理位置都較為偏遠(yuǎn)，風(fēng)電場(chǎng)分布比較分散，機(jī)型復(fù)雜，給風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理帶來諸多不便。隨著風(fēng)電技術(shù)發(fā)展，特別是風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的推進(jìn)，風(fēng)電機(jī)群的SCADA系統(tǒng)與升壓站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)可以通過OPC服務(wù)器和相應(yīng)的協(xié)議互相連接起來，已實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)有功無功調(diào)度、風(fēng)電機(jī)組信號(hào)遠(yuǎn)傳、風(fēng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，也可以做到遠(yuǎn)程WEB或遠(yuǎn)程監(jiān)控[1]。因此，開發(fā)建設(shè)符合風(fēng)電行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的區(qū)域集中監(jiān)控中心，對(duì)提高區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)管理效率具有很高的實(shí)用價(jià)值。

江蘇龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司自2011年上半年開始籌建省級(jí)風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控中心， 2012年5月投入試運(yùn)行。目前，共接入6個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。運(yùn)行1年多來，監(jiān)控中心的各項(xiàng)功能基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)就建設(shè)過程中需要注意的主要事項(xiàng)以及投運(yùn)后取得的運(yùn)行效果介紹如下。

1 建設(shè)過程中需要注意的事項(xiàng)

1.1 建設(shè)方案設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心的建設(shè)方案涉及到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與通信、變電站主要設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、與電網(wǎng)公司的互聯(lián)、電力系統(tǒng)的二次安全防護(hù)、風(fēng)電機(jī)組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與遠(yuǎn)程控制等方面，需要多方面的技術(shù)支持，同時(shí)專業(yè)性很強(qiáng)，不能僅僅從單一角度出發(fā)進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)。在方案的設(shè)計(jì)中需要咨詢電力設(shè)計(jì)院專業(yè)人員，同時(shí)需要風(fēng)電機(jī)組廠商監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)人員參與方案的設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)方案[2]。

1.2 遠(yuǎn)程傳輸通道的配置

風(fēng)電場(chǎng)向監(jiān)控中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括變電站綜自系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、主設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視畫面、辦公系統(tǒng)及視頻會(huì)議等。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸安全性分類，升壓站及風(fēng)電機(jī)組運(yùn)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(shí)，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(hào)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(shí)準(zhǔn)確向風(fēng)電場(chǎng)傳達(dá)指令，確保生產(chǎn)通信暢通，需要組建以監(jiān)控中心為核心的調(diào)度電話系統(tǒng)，采用2M的傳輸通道。這樣，每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)需要3條2Mbps通道、1條4Mbps通道。根據(jù)電力二次安全防護(hù)規(guī)定，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及指令的傳輸原則上選用電力系統(tǒng)專線通道進(jìn)行傳輸，這是目前電網(wǎng)公司認(rèn)可的一種接入方式。而視頻及辦公、調(diào)度電話數(shù)據(jù)傳輸可以租用公共網(wǎng)絡(luò)的專線通道。

1.3 數(shù)據(jù)采集完整性和準(zhǔn)確性

從各風(fēng)電場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)必須要保證高度的完整性，這樣才能為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供保證?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面保證數(shù)據(jù)的完整性：一是從硬件的冗余配置方案上保證不會(huì)因硬件問題造成數(shù)據(jù)丟失，如“一主一備”冗余配置；二是在變電站現(xiàn)場(chǎng)配置一定容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，保證在監(jiān)控中心與風(fēng)電場(chǎng)之間的遠(yuǎn)程傳輸通道中斷恢復(fù)后，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)繼續(xù)上傳，恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)[3]；三是從軟件上實(shí)現(xiàn)變電站與風(fēng)電機(jī)組通信中斷恢復(fù)后，從風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部存儲(chǔ)系統(tǒng)中恢復(fù)數(shù)據(jù)的功能；四是用軟件技術(shù)手段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽樣機(jī)組的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定規(guī)則處理后，修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)徹底丟失的數(shù)據(jù)。

從各風(fēng)電場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)必須要保證高度的準(zhǔn)確性?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面增加數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性：一是原始數(shù)據(jù)采集點(diǎn)盡可能是最前端的測(cè)量點(diǎn)。如風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速等數(shù)據(jù)應(yīng)該是風(fēng)電機(jī)組PLC中數(shù)據(jù)，而不是風(fēng)電機(jī)組SCADA中提供的數(shù)據(jù)；二是原始數(shù)據(jù)采集過程中壞點(diǎn)的處理要有統(tǒng)一的規(guī)則，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；三是通過二次計(jì)算加工的數(shù)據(jù)要有統(tǒng)一的計(jì)算規(guī)則。如風(fēng)電機(jī)組日平均風(fēng)速要包括風(fēng)電機(jī)組不可用時(shí)段的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速。

1.4 風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的劃分

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)劃分直接影響后期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性。根據(jù)《風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可靠性管理辦法》，風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)劃分為運(yùn)行、備用、計(jì)劃停運(yùn)（計(jì)劃性檢修）、非計(jì)劃停運(yùn)（故障）。為了更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，建議將風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)劃分為一級(jí)狀態(tài)和二級(jí)狀態(tài)。一級(jí)狀態(tài)對(duì)應(yīng)以上四種，在每一種一級(jí)狀態(tài)下，再根據(jù)規(guī)定設(shè)置相應(yīng)二級(jí)狀態(tài)。例如，“運(yùn)行”為一級(jí)狀態(tài)，二級(jí)狀態(tài)再分為“并網(wǎng)運(yùn)行”、“大風(fēng)待機(jī)”、“小風(fēng)待機(jī)”、“風(fēng)電機(jī)組自檢”等。另外，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行正常但與監(jiān)控中心通信中斷也會(huì)經(jīng)常發(fā)生，可以將其劃為非計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)（故障）的二級(jí)狀態(tài)（“通信故障”）。

1.5 監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程控制包括變電站設(shè)備遠(yuǎn)程控制與風(fēng)電機(jī)組遠(yuǎn)程控制，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)特點(diǎn)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的操作頻率高，而變電站設(shè)備的操作一般僅限于計(jì)劃性檢修、事故處理，操作頻率不高，同時(shí)，變電站設(shè)備自動(dòng)化水平遠(yuǎn)沒有風(fēng)電機(jī)組高，能監(jiān)視的參數(shù)少，操作之后需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步確認(rèn)。實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)控制室無人值班后，風(fēng)電場(chǎng)仍然有現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)檢人員值守，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)倒閘操作。所以，遠(yuǎn)程控制可以考慮對(duì)變電站主要開關(guān)能實(shí)現(xiàn)緊急情況下的“拉閘”操作。如調(diào)度緊急命令、變電站設(shè)備緊急停運(yùn)等，而“合閘”操作需謹(jǐn)慎考慮。風(fēng)電機(jī)組需考慮遠(yuǎn)程啟停機(jī)、規(guī)定范圍內(nèi)故障的遠(yuǎn)程復(fù)位、部分機(jī)型的遠(yuǎn)程人工測(cè)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(shù)據(jù)采集程序，將各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、升壓站遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)四遙數(shù)據(jù)、電能計(jì)量數(shù)據(jù)、升壓站保護(hù)信號(hào)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集至集控中心。監(jiān)控系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息維護(hù)、監(jiān)控畫面、控制與調(diào)節(jié)、告警、事件順序記錄（SOE）、事故追憶（PDR）、預(yù)測(cè)與規(guī)劃、歷史數(shù)據(jù)管理、報(bào)表、計(jì)算和統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)權(quán)限控制等模塊[4]。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程監(jiān)控的核心系統(tǒng)，承擔(dān)監(jiān)視與控制功能。而對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理是生產(chǎn)管理系統(tǒng)的功能，包括生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表、數(shù)據(jù)分析、故障處理決策支持系統(tǒng)等。根據(jù)電力二次安防要求，監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩個(gè)區(qū)，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)置于生產(chǎn)控制大區(qū)；數(shù)據(jù)分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、功率預(yù)測(cè)、辦公系統(tǒng)等置于管理信息大區(qū)。

2 監(jiān)控中心投運(yùn)后的運(yùn)行效果

2.1 提高了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理效率

省級(jí)集中監(jiān)控中心投運(yùn)后，區(qū)域范圍內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)由原來單獨(dú)運(yùn)行管理變成集中運(yùn)行管理，各項(xiàng)管理資源實(shí)現(xiàn)了共享。同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行管理統(tǒng)一化、規(guī)范化、簡(jiǎn)約化，有效地提高了運(yùn)行管理效率。該系統(tǒng)發(fā)布到公司內(nèi)部局域網(wǎng)后，管理層能夠?qū)崟r(shí)了解到公司每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，隨時(shí)掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，大大提高了生產(chǎn)管理效率。從運(yùn)行一年多來的安全生產(chǎn)指標(biāo)上看，風(fēng)電場(chǎng)不安全事件大大降低，風(fēng)電機(jī)組故障停運(yùn)時(shí)間、風(fēng)電機(jī)組的可利用率也有了明顯改善。

2.2 優(yōu)化了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理模式

傳統(tǒng)模式下，區(qū)域范圍內(nèi)風(fēng)電企業(yè)的運(yùn)行管理均以風(fēng)電場(chǎng)為單位，一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)就是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行管理單位，與其它風(fēng)電場(chǎng)缺乏對(duì)標(biāo)分析和資源共享。對(duì)于大規(guī)模、集團(tuán)化開發(fā)的風(fēng)電運(yùn)營(yíng)企業(yè)，這種模式顯然不利于統(tǒng)一管理。實(shí)行區(qū)域范圍內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控以后，風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行模式發(fā)生了較大的改變，監(jiān)控中心要進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、故障診斷以及事故情況下的調(diào)度指揮，監(jiān)控中心逐漸成為生產(chǎn)指揮中心、技術(shù)支持中心、數(shù)據(jù)分析中心，現(xiàn)場(chǎng)人員更多的是依照監(jiān)控中心發(fā)出的指令進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢查和故障處理。這樣，以分散的風(fēng)電場(chǎng)為單位運(yùn)行管理模式將轉(zhuǎn)變成以監(jiān)控中心為核心的運(yùn)行管理模式。

2.3 提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

在實(shí)行集中監(jiān)控之前，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)因受廠家SCADA系統(tǒng)[5]的限制，不能進(jìn)行定制化開發(fā)和分析。同時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)之間也無法進(jìn)行在線數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)分析。實(shí)行集中監(jiān)控以后，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、各種機(jī)型的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個(gè)平臺(tái)，可以在同一個(gè)平臺(tái)上，采用同一種規(guī)則對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行對(duì)比分析，有利于開展運(yùn)行優(yōu)化工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)共性問題。通過定制化開發(fā)所需要的統(tǒng)計(jì)功能，從單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ确治?，掌握設(shè)備性能的退化情況，從多臺(tái)設(shè)備的橫向?qū)Ρ确治?，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷和存在的問題。

2.4 運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了無人或少人值守

在實(shí)行集中監(jiān)控之前，每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)均需要安排一定數(shù)量的運(yùn)行人員對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，增加了常駐現(xiàn)場(chǎng)的人員數(shù)量，不利于改善現(xiàn)場(chǎng)員工的工作條件。同時(shí)，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行值班質(zhì)量參差不齊，不能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。實(shí)行集中監(jiān)控以后，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無人或少人值守，運(yùn)行人員安排在集中監(jiān)控中心值班，同時(shí)對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)所有風(fēng)電場(chǎng)實(shí)行24小時(shí)監(jiān)控，運(yùn)行值班人員也大幅度減少，同時(shí)也改善了運(yùn)行人員的工作條件，統(tǒng)一了區(qū)域范圍內(nèi)的運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)[6]。

3 結(jié)語

綜上所述，省級(jí)集中監(jiān)控中心的建設(shè)及運(yùn)行為提升區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)綜合管理水平，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)無人或少人值守、統(tǒng)一管理、共享資源、減少運(yùn)行維護(hù)成本打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控將是未來風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理的一種趨勢(shì)，江蘇龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司集中監(jiān)控中心經(jīng)過一年多時(shí)間的運(yùn)行，在探索風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理新模式方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，也取得了良好的實(shí)際效果。

[1] 楊校生.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與風(fēng)電場(chǎng)工程[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[2] 汪 洋 ,李 正 明 ,等 .風(fēng) 電 場(chǎng) 遠(yuǎn) 程 監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息, 2010,26(10):59-61.

[3] 劉小杰,李明輝,等.風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程集控中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù), 2011,29(2):41-44.

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[5] 高會(huì)生.圖像監(jiān)控系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)互聯(lián)實(shí)踐[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2005,29(6):93-97.

[6]王軍, 徐成棟.風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域集中化運(yùn)行管理方法研究[J].風(fēng)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(xué)海洋與近海工程研究院 “科技研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化引導(dǎo)專項(xiàng)”項(xiàng)目[2]。

2013-10-20。

章志平（1973-），男，本科，工程師，主要從事風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和項(xiàng)目管理工作。