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        福建風(fēng)電場遠(yuǎn)程集中控制方案研究

        2016-07-05 08:27:04林福建閩東電力股份有限公司福建寧德352100
        科技傳播 2016年12期
        關(guān)鍵詞:集中控制風(fēng)電場

        楊 林福建閩東電力股份有限公司,福建寧德 352100

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        福建風(fēng)電場遠(yuǎn)程集中控制方案研究

        楊林
        福建閩東電力股份有限公司,福建寧德352100

        摘要本文針對風(fēng)電場“無人值班”設(shè)計方案進(jìn)行研究,創(chuàng)新性的提出了基于智能巡檢系統(tǒng)的風(fēng)電場“無人值班”設(shè)計方案,同時結(jié)合風(fēng)電場集控系統(tǒng)技術(shù)特點,對風(fēng)電場集控系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。

        關(guān)鍵詞風(fēng)電場;集中控制;智能巡檢;無人值班

        福建風(fēng)電場規(guī)模較小,數(shù)量多,星羅棋布于沿海、內(nèi)陸山區(qū)。若風(fēng)電場按有人值班設(shè)計,需設(shè)置較多的運行維護(hù)人員和配套設(shè)施,同時也增加了電網(wǎng)調(diào)度的工作量,最終將限制福建風(fēng)電場的大規(guī)模開發(fā)建設(shè)。

        風(fēng)電場集控系統(tǒng)將能有效解決上述問題。對風(fēng)電場集控系統(tǒng)方案經(jīng)濟(jì)效益分析的結(jié)果表明,風(fēng)電場集控系統(tǒng)將能有效的實現(xiàn)風(fēng)電公司的減員增效和緩解電網(wǎng)調(diào)度工作量的目的。

        1 福建風(fēng)電場現(xiàn)狀

        福建風(fēng)電場發(fā)展建設(shè)的特點:

        1)主要分布在沿海、內(nèi)陸的山區(qū):地理上分散、地形條件復(fù)雜、交通不便。

        2)個體風(fēng)電場規(guī)模較?。阂呀L(fēng)電場中,大部分風(fēng)電場規(guī)模集中在20MW~50MW之間,個別風(fēng)電場甚至才達(dá)到10MW級別。

        3)采用就地監(jiān)控方式,在每個風(fēng)電場的升壓站設(shè)置主控室及值班宿舍、食堂等配套設(shè)施,并配備相應(yīng)的運行維護(hù)人員。

        福建省風(fēng)電場大部分分布于沿海、山地等偏遠(yuǎn)地區(qū),所處地形地勢較為復(fù)雜,交通不夠便利,電廠運行人員長時間值守在風(fēng)電場,工作與生活條件較為艱苦;福建省風(fēng)電場受制于福建省山多沿海的地形特點,每個風(fēng)電場裝機容量均較小,而沿海風(fēng)資源的條件又導(dǎo)致大量投產(chǎn)風(fēng)電場,大量的風(fēng)電場需要配置大量的運行人員。這給各風(fēng)電公司在運營以及管理方面帶來了不同程度的挑戰(zhàn),一定程度上降低了風(fēng)電公司的效益。

        另外,電網(wǎng)調(diào)度部門需同時面對大量星羅棋布的中小規(guī)模風(fēng)電場,造成風(fēng)電場的電網(wǎng)調(diào)度管理工作繁重,也將限制風(fēng)能資源豐富的福建省風(fēng)電場大規(guī)模建設(shè)。若風(fēng)電場采取集中控制方式,將減少就地運維人員的配置,提高整體管理水平,簡化電網(wǎng)調(diào)度管理工作,達(dá)到減員增效的目的。

        2 集控系統(tǒng)建設(shè)總體目標(biāo)及面臨問題

        2.1總體目標(biāo)

        1)以風(fēng)電公司為單位,根據(jù)風(fēng)電公司風(fēng)電場分布情況,建設(shè)各風(fēng)電公司所屬的區(qū)級或者省級風(fēng)電場集控中心。

        2)集控中心按一體化監(jiān)控管理模式建設(shè),實現(xiàn)各子系統(tǒng)整合優(yōu)化。

        3)按集中運行管理模式建設(shè),對風(fēng)電場進(jìn)行無人值班化設(shè)計。

        4)通過風(fēng)電場集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè),實現(xiàn)風(fēng)電公司管理模式的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)“無人值班、區(qū)域檢修”的區(qū)域化集中運行管理。

        2.2面臨問題

        福建已建或在建風(fēng)電場并未考慮集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè),若進(jìn)行集控系統(tǒng)的建設(shè)必然面臨原有系統(tǒng)的改造方案和新建風(fēng)電場的集控系統(tǒng)設(shè)計等問題:

        1)風(fēng)電場無人值班化設(shè)計問題:需改變省內(nèi)風(fēng)電場原有設(shè)計方案,采用當(dāng)前先進(jìn)、成熟技術(shù),實現(xiàn)新建風(fēng)電場的無人值班化。

        2)集中監(jiān)控管理制度問題:與集中監(jiān)控系統(tǒng)配套,各風(fēng)電公司需相應(yīng)建立區(qū)域化集中運行管理制度,進(jìn)行運維人員的優(yōu)化配置,實現(xiàn)公司的減員增效。

        3 風(fēng)電場集控系統(tǒng)總體方案設(shè)計

        3.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

        風(fēng)電場群集中監(jiān)控系統(tǒng)在集約化、流程化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計構(gòu)想下,根據(jù)工業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫與SCADA系統(tǒng)為架構(gòu)框架進(jìn)行設(shè)計。

        該系統(tǒng)的主要功能包括:采集風(fēng)電場內(nèi)各綜自設(shè)備、各管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的信息;實現(xiàn)對風(fēng)電場各子系統(tǒng)的監(jiān)視、控制功能。

        圖1 系統(tǒng)總體示意圖

        3.2系統(tǒng)功能設(shè)計

        通過遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng),可以實現(xiàn)對風(fēng)電場內(nèi)的所有風(fēng)機、風(fēng)電場、視頻等信息進(jìn)行下述功能的遠(yuǎn)方監(jiān)控和管理,也可方便的對多個風(fēng)場的狀況進(jìn)行對比,找出差距:1)生產(chǎn)運行監(jiān)測;2)生產(chǎn)控制;3)智能巡檢;4)視頻圖像控制;5)電能計量;6)設(shè)備故障告警與分析;7)運行優(yōu)化與維護(hù)管理;8)生產(chǎn)報表;9)系統(tǒng)自診斷。

        4 風(fēng)電場無人值班設(shè)計方案

        4.1一次設(shè)備方案設(shè)計

        由于裝機容量較小,福建省風(fēng)電場一般以110kV或35kV(10kV)電壓等級接入電網(wǎng)。福建風(fēng)電場在沿海建設(shè),一次設(shè)備采用110kV GIS設(shè)備,110kV主變壓器采用戶外油浸變(自然風(fēng)冷),35kV(10kV)采用戶內(nèi)開關(guān)柜設(shè)備;集電線路采用架空線或電纜直埋方式;風(fēng)機升壓變采用戶外箱式變(或塔筒內(nèi)干變);升壓變高壓側(cè)采用戶外環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備。

        一次設(shè)備可控性要求除斷路器、隔離開關(guān)能遠(yuǎn)方控制外,35kV(10kV)開關(guān)柜手車、接地刀閘采用電動執(zhí)行機構(gòu),并納入集中監(jiān)控系統(tǒng)。

        4.2風(fēng)電場自動化體系

        風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)直接采集站內(nèi)電網(wǎng)運行信息和二次設(shè)備運行狀態(tài)信息,通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、輔助應(yīng)用、計量等進(jìn)行信息交互,實現(xiàn)風(fēng)電場全景數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視、控制、運行管理等。

        自動化系統(tǒng)采用無人值班變電站自動化體系結(jié)構(gòu),站控網(wǎng)絡(luò)采用基于IEC61850的單星型MMS/GOOSE網(wǎng)絡(luò);考慮風(fēng)電場以一次設(shè)備以35kV/10kV高壓開關(guān)柜為主,而僅有不多的110kV設(shè)備,自動化系統(tǒng)不采用過程層網(wǎng)絡(luò),二次設(shè)備與一次設(shè)備之間采用常規(guī)電纜引接方式。

        4.3保護(hù)配置

        場內(nèi)各繼保裝置支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn),能夠直接納入風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng);支持IEC61850-9-2規(guī)約、GOOSE報文等方式應(yīng)用于模擬量、開關(guān)量的收發(fā);進(jìn)一步為無人值班創(chuàng)造條件。

        4.4智能巡檢系統(tǒng)

        通過設(shè)置圖像監(jiān)視、火災(zāi)報警等子單元建立智能巡檢系統(tǒng),以實現(xiàn)無人值班。該系統(tǒng)的設(shè)置,能夠大幅度減少、甚至達(dá)到取消運行人員就地巡視工作。同時,智能巡檢還具備與風(fēng)電場輔助控制各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動。

        圖像巡檢:該系統(tǒng)可以實現(xiàn)與場內(nèi)事件的聯(lián)動。當(dāng)場內(nèi)發(fā)生諸如:斷路器跳閘、繼保裝置動作等事件時,該系統(tǒng)能夠啟動錄像、打開照明(夜間)、切換視頻通道以及報警等操作。

        紅外線測溫巡檢:主變的攝像頭帶有紅外線測溫功能,可以檢測主變的溫度。當(dāng)攝像頭檢測到主變溫度異?;蛘甙l(fā)生火災(zāi),圖像監(jiān)控主機通過分析判斷,立即在本地顯示告警信號,同時將告警信號傳送至集控中心。

        與場內(nèi)輔助控制各子系統(tǒng)的聯(lián)動:

        1)與火災(zāi)報警及消防的聯(lián)動:通過圖像巡檢系統(tǒng)中的各種監(jiān)視裝置,檢測風(fēng)電場是否發(fā)生火災(zāi)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,圖像巡檢系統(tǒng)通過RS232/RS485通道與消防系統(tǒng)聯(lián)動,同時立即啟動火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)。

        2)與給排水系統(tǒng)的聯(lián)動:在電纜溝、電纜豎井等關(guān)鍵位置安裝水浸探頭,當(dāng)水浸探頭檢測到電纜溝、電纜豎井等發(fā)生積水時,圖像巡檢系統(tǒng)通過RS232/RS485通道將此告警信息傳送至給排水系統(tǒng)。

        3)與暖通系統(tǒng)的聯(lián)動:該系統(tǒng)通過對溫濕度的信號采集、數(shù)據(jù)分析,從而對空調(diào)、取暖器等設(shè)備進(jìn)行調(diào)溫調(diào)濕控制。

        4)與照明系統(tǒng)的聯(lián)動:燈光可根據(jù)事件(如入侵報警、消防報警、溫濕度報警),自動對場內(nèi)內(nèi)照明燈光進(jìn)行遠(yuǎn)程開啟、關(guān)閉操作;用戶在遠(yuǎn)程監(jiān)控巡視過程中,如果發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場照明不足,可進(jìn)行燈光開啟和關(guān)閉操作。

        5 風(fēng)電場集控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析

        對于新建的風(fēng)電場,由于取消了以往分散的就地監(jiān)控模式,風(fēng)電場不再配置運行維護(hù)人員,僅設(shè)置1~2名警衛(wèi),同時減少了配套的宿舍和食堂等。新增建設(shè)了遠(yuǎn)程集控中心,配置相應(yīng)運行維護(hù)人員及配套生活設(shè)施。

        以某風(fēng)電場公司為例,該公司下轄15個風(fēng)電場,設(shè)置省級集控中心1個,在地市一、地市二各設(shè)巡檢中心各1個。其中集控中心設(shè)置值班運行人員15人,每個巡檢中心設(shè)置巡檢人員10人,共計巡檢人員20人。具體經(jīng)濟(jì)效益分析見表1。

        表1 某風(fēng)電場公司集控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益分析

        由表1可知,風(fēng)場建設(shè)初期按本地?zé)o人值班,采取遠(yuǎn)方集中控制考慮。由于增加集控中心、巡檢中心設(shè)置,相應(yīng)需增加設(shè)備及設(shè)施建設(shè)費用約500萬元;風(fēng)電場采用無人值班集控設(shè)計后,增減的設(shè)備及設(shè)施費用基本持平,因此設(shè)備及設(shè)施費用總計需增加500萬元。

        風(fēng)電場采用無人值班后,可減少運維人員225人,

        按每人每年5萬元工資算,減少人員工資1 125萬/年;集控中心、巡檢中心共計新增35個運維人員,共計增加人員工資175萬/年。風(fēng)電場公司每年可減少人員工資約950萬元。

        同時,利于降低風(fēng)電公司運行人員工作強度,提高工作效率,實現(xiàn)公司對員工的人文關(guān)懷。

        6 結(jié)論

        福建風(fēng)電場集控系統(tǒng)建設(shè)面臨集控系統(tǒng)的設(shè)計、風(fēng)電場的“無人值班”方案設(shè)計、風(fēng)電公司運行模式轉(zhuǎn)變等問題?;诖耍疚南鄳?yīng)開展了風(fēng)電場總體方案設(shè)計、風(fēng)電場“無人值班”設(shè)計方案研究,創(chuàng)新性的提出了基于智能巡檢系統(tǒng)的風(fēng)電場“無人值班”設(shè)計方案。本文結(jié)合風(fēng)電場集控系統(tǒng)技術(shù)特點,結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益分析,對風(fēng)電場公司區(qū)域化集中運行管理制度提出了建議。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陽云.中國風(fēng)力發(fā)電的未來趨勢[J].國內(nèi)外機電一體化技術(shù),2015(5):41-43.

        [2]王韜.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用[J].華電技術(shù),2011,33(11):74-79.

        中圖分類號TM62

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

        文章編號1674-6708(2016)165-0204-02

        作者簡介:楊林,工程師,從事電力行業(yè)投資管理、項目管理、戰(zhàn)略規(guī)劃等。

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