洪金海

新能源集控中心建設(shè)探討

洪金海

（華能瀾滄江新能源有限公司，云南 昆明 650214）

新能源集控中心監(jiān)控系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)集控中心對(duì)分散的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站及中小水電站進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視與控制，目的是為了提升風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站及中小水電站的綜合管理水平，實(shí)現(xiàn)新能源電站無(wú)人值班（少人值守）生產(chǎn)管理模式，提升新能源電站運(yùn)行管理水平，降低新能源電站運(yùn)行維護(hù)管理成本。

新能源集控；遠(yuǎn)程監(jiān)控；診斷分析

1　引言

2015年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告提出要制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，能源互聯(lián)網(wǎng)概念也逐漸火熱，創(chuàng)新和融合成為一大主題，新能源設(shè)備及電站運(yùn)維走向“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)大型風(fēng)電基地、光伏基地以及梯級(jí)流域水電站已建立多個(gè)風(fēng)電集控站、光伏集控站、水電集控站，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站或水電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，新能源場(chǎng)站（風(fēng)電、光伏、中小水電）集中控制是發(fā)展趨勢(shì)，也是能源互聯(lián)網(wǎng)的組成部分。

新能源電站廠址分散，建設(shè)新能源集控中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新能源集控”），對(duì)多個(gè)新能源場(chǎng)站進(jìn)行集中控制運(yùn)行、遠(yuǎn)程生產(chǎn)監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析與診斷和統(tǒng)一運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站及中小水電站無(wú)人值班（少人值守）生產(chǎn)管理模式，在同一平臺(tái)下對(duì)不同控制系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、光伏、中小水電及升壓站系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控與診斷，將運(yùn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至新能源集控中心進(jìn)行集中處理，合理優(yōu)化資源配置，提高生產(chǎn)運(yùn)行管理效率及水平。

2　建設(shè)的必要性

新能源電站廠址分散、地處偏僻，單個(gè)場(chǎng)站規(guī)模較小，不利于統(tǒng)一管理。

（1）優(yōu)化人力資源配置的需要。建立新能源集控后，新能源電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班（少人值守）運(yùn)行管理模式，可減少新能源電站運(yùn)行值班人員，重點(diǎn)提高新能源集控值班人員運(yùn)行技能水平與故障分析、處理能力。

（2）系統(tǒng)資源整合的需要。不同廠家的風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)選擇不一樣，即便是同一廠家的風(fēng)機(jī)，也有可能出現(xiàn)不同種類(lèi)的主控系統(tǒng)，因此，多期風(fēng)電場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)升壓站一套監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)多套監(jiān)控系統(tǒng)以及多套視頻監(jiān)控系統(tǒng)的局面；光伏逆變器控制系統(tǒng)與升壓站控制系統(tǒng)也有可能是不同的廠家。建立新能源集控，就是將所有新能源電站的監(jiān)控系統(tǒng)整合為一套監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有接入的新能源電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（3）管理效能提升的需要。建立新能源集控后，可結(jié)合各新能源電站的特性，合理安排運(yùn)行方式，最大限度的提高發(fā)電量；通過(guò)建立Web發(fā)布平臺(tái)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確查看生產(chǎn)信息。另外，南方電網(wǎng)2012年開(kāi)始實(shí)施水電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行與輔助服務(wù)考核，風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與輔助服務(wù)考核工程已啟動(dòng)，云南地區(qū)預(yù)計(jì)2016年實(shí)施，建立新能源集控，便于統(tǒng)一管理輔助服務(wù)考核與申訴工作，優(yōu)化新能源電站控制方式，減少輔助服務(wù)考核分?jǐn)傎M(fèi)用。

3　建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)新能源集控，逐步將各新能源電站數(shù)據(jù)信息接入新能源集控，各新能源電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班（少人值守）運(yùn)行模式，解放新能源電站運(yùn)行值班人員；實(shí)現(xiàn)新能源集控對(duì)接入新能源電站的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析與診斷和統(tǒng)一運(yùn)維管理，提高新能源集控值班員的運(yùn)行技能水平與故障分析、處理能力，培養(yǎng)新能源集控專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員故障診斷分析能力；新能源集控主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)送至水電集控中心，提高數(shù)據(jù)報(bào)送準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，按照規(guī)定報(bào)表格式自動(dòng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)表的自動(dòng)管理功能；通過(guò)建立Web發(fā)布平臺(tái)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確查看生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行工作；通過(guò)對(duì)各新能源電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)化控制功能，最大限度增發(fā)電量，減少輔助服務(wù)考核費(fèi)用分?jǐn)偅唤⒐收显\斷專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)，提出故障原因及處理建議，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中不斷完善故障診斷專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)；建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將新能源電站不同廠家的視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入，在新能源集控隨時(shí)可查看新能源電站現(xiàn)場(chǎng)情況，并實(shí)現(xiàn)視頻跟蹤功能；通過(guò)對(duì)新能源電站的統(tǒng)一管理，減少新能源電站運(yùn)行管理工作及人員、設(shè)備終端；在新能源集控建設(shè)過(guò)程中，除滿(mǎn)足現(xiàn)有新能源電站接入需要，還需預(yù)留后期新能源電站的接口功能等。

圖1　新能源集控系統(tǒng)架構(gòu)

4　建設(shè)方案

新能源集控分為兩層構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站、中小水電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“各電站”）的集中監(jiān)控和管理，第一層為新能源集控主站，第二層為新能源子站，由風(fēng)電場(chǎng)子站群、光伏電站子站群、中小水電子站群3大子站群組成。

新能源集控以工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、SCADA系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)采集各子站通信管理終端等提供的信息，完成對(duì)接入新能源電站升壓站監(jiān)控、機(jī)組（太陽(yáng)能方陣）監(jiān)控、電能計(jì)量、功率預(yù)測(cè)等監(jiān)控應(yīng)用功能。

4.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

新能源集控子站數(shù)據(jù)通過(guò)租用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)（或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)）上送新能源集控主站，主站分為安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅲ區(qū)。新能源集控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1所示。

新能源集控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分布式開(kāi)放局域網(wǎng)交換技術(shù)，雙重化冗余配置，由100/1000M后臺(tái)局域網(wǎng)交換機(jī)及100M采集網(wǎng)交換機(jī)的3層結(jié)構(gòu)組成，系統(tǒng)的骨干網(wǎng)采用千兆網(wǎng)，采集網(wǎng)絡(luò)采用百兆網(wǎng)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用冗余雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議基于TCP/IP實(shí)現(xiàn)。建立新能源集控后，為確保調(diào)度端數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性，調(diào)度端數(shù)據(jù)仍從新能源電站直接上送。

4.2新能源集控建設(shè)

新能源集控建設(shè)分為主站建設(shè)、子站建設(shè)及通道建設(shè)，由通訊通道實(shí)現(xiàn)主站與子站的數(shù)據(jù)連接，并完成主站遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)等功能。

4.2.1主站建設(shè)

新能源集控主要分為采集子系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)控子系統(tǒng)、高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)、功率預(yù)測(cè)子系統(tǒng)、Web發(fā)布子系統(tǒng)等。

采集子系統(tǒng)完成各子站中升壓站、風(fēng)機(jī)（光伏組件、水電機(jī)組）、電度計(jì)量、功率預(yù)測(cè)等子系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括模擬量、開(kāi)關(guān)量、電度量、事件順序記錄以及保護(hù)裝置的動(dòng)作信息、告警信息和復(fù)歸信號(hào)等。

運(yùn)行監(jiān)視子系統(tǒng)作為主站的主要人機(jī)界面，用于圖形及報(bào)表顯示、事件記錄及報(bào)警狀態(tài)顯示和查詢(xún)、設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢(xún)等，運(yùn)行值班人員可通過(guò)操作員站對(duì)全部電氣設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制，操作員站采用雙屏顯示，一個(gè)操作員工作站配置兩臺(tái)顯示器；建立故障診斷專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)，提出故障原因及處理建議，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中不斷完善故障診斷專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)。

高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)用于對(duì)新能源子站數(shù)據(jù)的歷史統(tǒng)計(jì)查詢(xún)、風(fēng)電（光伏、水電）統(tǒng)計(jì)分析及棄風(fēng)（光、水）量統(tǒng)計(jì)分析等發(fā)電業(yè)務(wù)生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)各新能源電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)化控制功能，最大限度增發(fā)電量，減少輔助服務(wù)考核費(fèi)用分?jǐn)偂?/p>

功率預(yù)測(cè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的功率預(yù)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)集成功能，系統(tǒng)接收各新能源子站已有的功率預(yù)測(cè)、AGC/AVC子系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，在人機(jī)界面上統(tǒng)一集成展示，并提供查詢(xún)，并為云南電網(wǎng)即將實(shí)施的風(fēng)電“并網(wǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則”管理工作提供支持，分析考核與補(bǔ)償?shù)木唧w原因，及時(shí)做好考核申訴工作，并對(duì)設(shè)備控制方式進(jìn)行優(yōu)化，避免考核，增加補(bǔ)償。

Web發(fā)布子系統(tǒng)配置Web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，可通過(guò)瀏覽器查看實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，亦可通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端（如手機(jī)）查看簡(jiǎn)要生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。

新能源集控主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)送至水電集控中心，提高數(shù)據(jù)報(bào)送準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，按照規(guī)定報(bào)表格式自動(dòng)生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)報(bào)表的自動(dòng)管理功能，減少生產(chǎn)勞動(dòng)力。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)將各子站的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子站內(nèi)視頻系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，在新能源集控隨時(shí)可查看各子站現(xiàn)場(chǎng)情況，并實(shí)現(xiàn)視頻跟蹤功能。新能源集控還需設(shè)置可靠的交直流供電系統(tǒng)、程控調(diào)度電話(huà)系統(tǒng)等。

4.2.2子站建設(shè)

每個(gè)子站數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器及通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，用于收集新能源電站升壓站、風(fēng)機(jī)（光伏組件、水電機(jī)組）、功率預(yù)測(cè)、AGC/AVC等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)電站通信系統(tǒng)上送新能源集控。考慮部分系統(tǒng)通訊規(guī)約不一致，無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接通訊，子站增設(shè)通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器直接接入子站已有的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)（光伏組件）相關(guān)設(shè)備及功率預(yù)測(cè)、AGC等子系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)支持接入常用通訊規(guī)約，對(duì)外支持轉(zhuǎn)發(fā)至上級(jí)新能源集控。

4.2.3通道建設(shè)

主通道采用電網(wǎng)公司電站至省、地調(diào)已建成的光纜通道。

備用通道租賃運(yùn)營(yíng)商公用網(wǎng)專(zhuān)用帶寬，作為監(jiān)控系統(tǒng)的備用通道，同時(shí)用于傳輸保信子站數(shù)據(jù)、視頻流信號(hào)等。

新能源集控可利用電網(wǎng)公司已有的2M程控電話(huà)通道實(shí)現(xiàn)新能源集控主站對(duì)子站的程控電話(huà)通信功能。

租用電網(wǎng)公司通道牽涉相應(yīng)省、地調(diào)現(xiàn)有通信設(shè)備，影響其通信結(jié)構(gòu)，部分設(shè)備轉(zhuǎn)接也需在變電站（供電局）進(jìn)行，因此必須省調(diào)通信管理部門(mén)設(shè)計(jì)、審查，同意該方案后方可實(shí)施。

4.3實(shí)施步驟

新能源電站多且地理位置分散，建設(shè)需分步實(shí)施，首先研究新能源集控構(gòu)架及功能，確立初步實(shí)施方案，再根據(jù)方案進(jìn)行深入擴(kuò)展并實(shí)施；第二步分步開(kāi)發(fā)風(fēng)電、光伏及中小水電模塊，逐步實(shí)現(xiàn)各子站的接入及調(diào)試；整體功能調(diào)試及改進(jìn)。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需考慮后期新能源電站接入對(duì)系統(tǒng)的影響，提前預(yù)留接口；項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)做好與調(diào)度的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)調(diào)度關(guān)系的轉(zhuǎn)移。

5　建設(shè)意義

新能源集控建成后，各子站運(yùn)行值班人員將逐步解放，運(yùn)行工作轉(zhuǎn)移至新能源集控中心，現(xiàn)場(chǎng)僅保留部分維護(hù)人員，有利于優(yōu)化人力資源配置，節(jié)省人力，人員分工更加專(zhuān)一，有利于提高運(yùn)行、維護(hù)技能水平。新能源集控中心運(yùn)行值班人員可通過(guò)對(duì)同類(lèi)新能源子站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化子站控制方式，合理安排子站運(yùn)行方式，最大限度提高發(fā)電量，子站維護(hù)人員作為現(xiàn)場(chǎng)On-Call人員，隨時(shí)接受新能源集控中心運(yùn)行人員的指令，及時(shí)開(kāi)展維護(hù)消缺工作。

新能源集控將不同廠家的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)子站的集中監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析與診斷和統(tǒng)一運(yùn)維管理，提高運(yùn)行技能水平與故障分析、處理能力，通過(guò)建立Web發(fā)布平臺(tái)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，使各個(gè)層次的人員通過(guò)不同的界面了解整個(gè)公司的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。南方區(qū)域?qū)⒃?016年實(shí)施風(fēng)電“兩個(gè)細(xì)則”考核，新能源集控建設(shè)過(guò)程中提前考慮后期發(fā)展的需要，為“兩個(gè)細(xì)則”考核的實(shí)施提供技術(shù)支持，分析考核原因，及時(shí)進(jìn)行整改與申訴，最大限度減小考核費(fèi)用分?jǐn)?，增加公司收益?/p>

6　結(jié)語(yǔ)

新能源集控可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同廠家的風(fēng)機(jī)、光伏組件、水電機(jī)組及升壓站設(shè)備等進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，對(duì)不同廠家的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，有利于提高故障診斷分析能力，提升新能源電站運(yùn)行管理水平，降低新能源電站運(yùn)行維護(hù)管理成本。

[1]陳丙文，肖立家，宋艷君.風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].山東電力技術(shù)，2011（3）：23-25.

[2]李明輝，石敏，樊立云，等.風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[C]//全國(guó)電力企業(yè)信息化大會(huì)，2011.

TM73

A

1672-5387（2016）08-0017-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.005

2016-06-29

洪金海（1986-），男，工程師，研究方向：水電及新能源項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備管理及生產(chǎn)運(yùn)行、監(jiān)控自動(dòng)化等。