吳振濤 劉承祥 周 慧

（國華能源投資公司河北分公司，河北省張家口市，075000）

1 引言

目前，國內已實現(xiàn)集中監(jiān)控的風電公司有大唐、龍源以及京能等多家單位，區(qū)域化集中監(jiān)控的實施可將多個風電場的風機、升壓站、電能表和測風塔等設備的實時數(shù)據(jù)集中到區(qū)域公司所在地進行統(tǒng)一監(jiān)測和控制，系統(tǒng)將不同廠商和不同型號的風機、升壓站、電能表和測風塔的不同格式的數(shù)據(jù)轉換成標準的數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一上傳到監(jiān)控中心、統(tǒng)一存儲，統(tǒng)一監(jiān)測、統(tǒng)一控制以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并自動生成報表，集中監(jiān)控的實現(xiàn)能有效地節(jié)約管理成本及人力成本。

國華能源河北分公司現(xiàn)投產(chǎn)風電并網(wǎng)容量為107萬kW，共有8個風電場。其中赤沽地區(qū)已投產(chǎn)4座風電場，裝機容量為49.375 萬kW，風電機組共計397 臺，裝機容量接近河北分公司的一半，為了改變傳統(tǒng)風電分散式的運維管理模式，便于集中管理和集中調度，保證風電機組群接入電網(wǎng)并安全穩(wěn)定運行，國華能源河北分公司在赤沽地區(qū)建立區(qū)域化集中監(jiān)控系統(tǒng)對推動風電生產(chǎn)從傳統(tǒng)型向遠程集中監(jiān)控轉變具有重要意義。

2 赤沽地區(qū)區(qū)域化集中監(jiān)控系統(tǒng)建設的必要性

國華能源河北分公司赤沽地區(qū)具有風機數(shù)量眾多、型號不一、分布分散以及所處環(huán)境惡劣等特點。另外，各種機型的監(jiān)控系統(tǒng)、操作界面及數(shù)據(jù)存儲互不相同，各風場的變電站監(jiān)控系統(tǒng)也不盡相同，這些問題的存在不但給國華能源河北分公司的生產(chǎn)運營管理帶來很大困難，也給電網(wǎng)的調度和安全穩(wěn)定運行造成了不良影響。隨著國華能源河北分公司風電事業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的單一風場管理模式與區(qū)域化多風場和多機型的管理需求間矛盾日益突出。因此為了加強對各風電場的管理，能夠直觀、動態(tài)和綜合地掌握各風電場生產(chǎn)的一線情況，便于集中對各風電場的工作進行統(tǒng)籌安排、人員合理配置以及對各風電場相關數(shù)據(jù)進行整合、統(tǒng)計和分析，赤沽地區(qū)有必要建立一個區(qū)域化的集中監(jiān)控中心，從而大幅度提高公司對風電場管理能力和技術水平。

另外，與冀北電網(wǎng)等眾多的外部聯(lián)系和數(shù)據(jù)需求迫切需要對公司所轄風電場進行整合，以實現(xiàn)基于一體化的系統(tǒng)對所有風電場所有設備進行實時的監(jiān)測與控制，并對各風場的運行情況進行統(tǒng)計分析，以優(yōu)化運行、降低成本、指導后繼采購以及滿足外部對于風電場數(shù)據(jù)的需求。在滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定等安全約束的條件下，實現(xiàn)風電場及升壓站無人值班或少人值守、遠程集中監(jiān)視控制、科學調度和管理、遠程維護以及全網(wǎng)絡化信息交換，以適應各風電場減員增效的發(fā)展需要，實現(xiàn)利益的最大化。

區(qū)域集中監(jiān)控中心成立之前，風電場是一個獨立的運行管理單位，實行運檢分離，屬于常規(guī)的風電運營模式。區(qū)域集中監(jiān)控中心成立之后，風電場的管理模式發(fā)生了較大變化。原有其他3個風電場將實現(xiàn)無人或少人值守，集中監(jiān)控中心設置在另外一座較大的風電場，負責設備運行監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、故障診斷以及事故情況下的調度指揮，現(xiàn)場運維人員依照監(jiān)控中心發(fā)出的指令進行設備就地操作、狀態(tài)檢查和故障處理。集中監(jiān)控中心逐漸成為生產(chǎn)調度指揮中心、技術支持中心、數(shù)據(jù)分析中心和遠程診斷中心。這樣，以分散風電場為單位的運行管理模式將轉變?yōu)橐约斜O(jiān)控中心為核心和進行狀態(tài)檢修的運行管理模式。

3 區(qū)域化集中監(jiān)控系統(tǒng)概述

3.1 風電場集中監(jiān)控系統(tǒng)功能

目前，現(xiàn)恒泰風電場已經(jīng)通過4座變電站之間的專用電力OPGW 光纜實現(xiàn)了西營子風電場的變電站及風電機組的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)了對冰峰和獨石口的風電機組的遠程監(jiān)視，實現(xiàn)了對壩緣和黃花梁項目上氣風電機組的遠程監(jiān)控。已初步實現(xiàn)了以恒泰為中心站，對其它風電場實施監(jiān)控的通信布局，為區(qū)域化集控建設奠定了堅實的基礎。

3.1.1 監(jiān)控功能

（1）對接入所有風電場的變電站運行數(shù)據(jù)和風電機組運行數(shù)據(jù)等實時數(shù)據(jù)和報警信號進行監(jiān)控；

（2）進行規(guī)定范圍內的遠程復位和遠程啟停機操作；

（3）事故情況下升壓站和風電機組主設備的緊急停運操作；

（4）監(jiān)控過程中如果發(fā)現(xiàn)異常，及時聯(lián)系現(xiàn)場運維人員處理。

3.1.2 統(tǒng)計功能

（1）統(tǒng)計風電場各類不安全事件，并提交安全生產(chǎn)部進行分析處理；

（2）統(tǒng)計風電場發(fā)電量、可用率和廠用電率等生產(chǎn)指標；

（3）統(tǒng)計風電機組故障處理信息，并提交運維部檢修專責分析處理；

（4）統(tǒng)計風電場日常工作 （定檢、維護）和專項工作 （技改工作），并做好記錄；

（5）定時按要求向冀北電網(wǎng)公司和國華能源河北分公司上報有關的數(shù)據(jù)和信息。

3.1.3 調度功能

（1）接收風電場計劃性檢修工作申請，根據(jù)月度計劃情況提交審批后，向風電場下達批準的工作計劃；

（2）向冀北電網(wǎng)公司調度部門申報公司各風電場涉網(wǎng)設備的檢修申請，并在檢修工作結束后上報省調；

（3）接收電網(wǎng)調度部門計劃性檢修工作操作指令，并下達至風電場；

（4）事故狀態(tài)下，接收調度的緊急操作指令，并下達至風電場；

（5）接收冀北電網(wǎng)公司調度的有功和無功調節(jié)指令，并下達至風電場。

3.1.4 監(jiān)督功能

（1）風電場發(fā)生的各類不安全事件均由監(jiān)控中心記錄后提交安全生產(chǎn)部，避免風電場漏報和瞞報現(xiàn)象的發(fā)生；

（2）接收風電場提交的計劃性檢修工作，審批后通知風電場執(zhí)行，并在檢修工作結束后歸檔閉環(huán)；

（3）根據(jù)監(jiān)控到的故障情況，啟動相關處理流程，并在處理結束后提交處理報告；

（4）根據(jù)月度工作計劃，記錄風電場定檢和維護工作的執(zhí)行情況，月底匯總后做到閉環(huán)管理；

（5）根據(jù)風電場工作計劃安排，批準相應工作票及操作票，做到申請、開工和終結閉環(huán)管理。

3.2 集中監(jiān)控系統(tǒng)介紹

3.2.1 系統(tǒng)結構

區(qū)域風電場群遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)包括實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)3大模塊。

實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設置在風電場就地，負責風電場風機、升壓站和測風塔等風電場設備的所有實時數(shù)據(jù)的采集、存儲和發(fā)送。

實時監(jiān)控系統(tǒng)設置在區(qū)域監(jiān)控中心所在地，負責所有風電場數(shù)據(jù)的匯集、實時監(jiān)測、故障報警和關鍵設備的遠程控制。

生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)設置在區(qū)域監(jiān)控中心所在地，負責生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、報表自動生成、遠程信息發(fā)布以及風電安全生產(chǎn)相關的功能。

3.2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓譜圖集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡拓譜圖如圖1所示。

圖1 集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡拓譜圖

4 區(qū)域化集中監(jiān)控系統(tǒng)投運后的目標

（1）實現(xiàn)海量實時數(shù)據(jù)采集、處理和存儲以及快速數(shù)據(jù)刷新。軟件平臺在海量數(shù)據(jù)處理的基礎上對不同風機類型進行分析、整合和歸類，總結各種風機檢修和故障等各種運行情況的規(guī)律，從而實現(xiàn)對各種風機的運行優(yōu)化和狀態(tài)檢修。同遠程診斷系統(tǒng)結合，形成國華能源河北分公司獨有的一套針對于不同風機類型的分析、診斷、預測和檢修平臺。

（2）實現(xiàn)“智慧型”的風機監(jiān)控功能。軟件平臺不僅對風機和升壓站等風場設備進行基本的控制和狀態(tài)／報警監(jiān)視，而且能夠根據(jù)設備采集參數(shù)數(shù)據(jù)的變化趨勢或差異，生成“智能化”的預警，以提示設備存在的潛在問題，從而實現(xiàn) “預防性維修”的設備管理模式，進而實現(xiàn) “集中監(jiān)控、現(xiàn)場少人值守、區(qū)域檢修”的風場管理目標。

（3）提供豐富的績效分析和管理報表功能。軟件平臺采用業(yè)界通用的績效評價體系，基于軟件平臺采集的業(yè)務數(shù)據(jù)自動生成各種分析和報表，同時提供靈活的報表定制功能，以滿足經(jīng)常變化的報表需求。結合集團公司、國華能源河北分公司及冀北電網(wǎng)公司的要求和實際生產(chǎn)需求，完成日報表、周報表、月報表和年度報表的整理。

（4）完成風電場的指標管理體系，完成風電場的生產(chǎn)指標的計算與分析，實現(xiàn)整個國華能源河北分公司風電場指標的對標管理、指標控制以及評價管理等內容。

（5）實現(xiàn)充分的系統(tǒng)整合，在統(tǒng)一的軟件平臺上實現(xiàn)對風電場所有設備的監(jiān)視、報警 （短信功能）、控制、數(shù)據(jù)分析和報表制作，避免數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)的重復錄入。另外，還可以在統(tǒng)一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(xiàn)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(shù)據(jù)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(xiàn)設備的缺陷和存在的問題。

（6）風電場群遠程集中監(jiān)控 系統(tǒng)的建設有利于優(yōu)化人力資源配置，充分實現(xiàn)專業(yè)人才的培養(yǎng)?，F(xiàn)場取消運行值班人員，只留少人值守，成立集中檢修班組，提高人員的利用效率，實現(xiàn)專業(yè)分工和運檢分離，真正實現(xiàn)風電場 “無人值班、少人值守、區(qū)域檢修”的科學管理模式。

5 結論

隨著赤沽地區(qū)集中監(jiān)控的建設，區(qū)域內西營子和獨石口風電場已經(jīng)實現(xiàn)了少人值守，大大節(jié)約了人力資源。隨著集控建設工作的逐步推進，赤沽地區(qū)將實現(xiàn)以恒泰風電場為中心站對區(qū)域內各風電場內主要設備及系統(tǒng) （風電機組、升壓站、測風塔、箱變等設備）進行實時監(jiān)測和控制，并對風電場風功率預測系統(tǒng)信息集中監(jiān)測和風電場能量管理的集中調度，通過對設備的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，做到風電場在運行過程中產(chǎn)生問題的及早發(fā)現(xiàn)和及早解決，從而有效降低風電場運行成本，提高維護人員的工作效率。區(qū)域化集中監(jiān)控的實施為推動區(qū)域內風電場安全可靠并網(wǎng)和持續(xù)健康發(fā)展提供了有效的技術保障，為實現(xiàn)風電場 “少人值守，無人值守”的運營新模式奠定了基礎。

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