周小兵 尋覓 高遠

摘要：基于已有的風力發(fā)電監(jiān)控和運維管理經(jīng)驗，運用大數(shù)據(jù)、無線移動等先進技術(shù)，在日常監(jiān)控和運維管理工作中，對積累的運行數(shù)據(jù)進行深度挖掘分析，提出監(jiān)控與運維一體化系統(tǒng)的設計方法，幫助風力發(fā)電企業(yè)（綜合能源服務企業(yè)）不斷提升發(fā)電效率，降低運維成本，最終實現(xiàn)監(jiān)控、運維系統(tǒng)的智能化、高效化應用目標。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電;監(jiān)控與運維一體化系統(tǒng);綜合能源服務

0? ? 引言

分布式發(fā)電系統(tǒng)以其分散性、多樣性、靈活性、清潔性等優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)展得越來越成熟[1-2]。分布式發(fā)電系統(tǒng)已廣泛連接到大電網(wǎng)系統(tǒng)，由于分布式發(fā)電本身不存在強聯(lián)系，因此從電網(wǎng)安全考慮，相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)的集中式、密集性、強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，分布式發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)本身的依賴較小，當電網(wǎng)發(fā)生故障時，分布式發(fā)電可以脫離開來單獨運行，以支撐分布式發(fā)電系統(tǒng)下的重要負荷供電，有力支撐電網(wǎng)結(jié)構(gòu)向更加靈活、多樣的方向發(fā)展。

我國風力資源雄厚，但是分布不夠均勻，西北和海上風電資源尤為豐富，而內(nèi)陸平原地區(qū)相對貧乏。因此，面對風力發(fā)電系統(tǒng)的約束條件，如何通過信息技術(shù)和智能技術(shù)，將風力發(fā)電系統(tǒng)管理起來，實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控與運維成為當下研究的熱點。大量的分布式發(fā)電電源接入給電力系統(tǒng)帶來的諸如調(diào)度和控制困難、電網(wǎng)運行的安全性和可靠性等問題也逐漸表現(xiàn)出來。分布式發(fā)電由于地理位置分布較廣，對于通信和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求也相應增加，同時也給分布式發(fā)電設備的運行維護帶來了較大的挑戰(zhàn)，對系統(tǒng)的運行控制提出了更高要求。

1? ? 關(guān)鍵技術(shù)

1.1? ? 集中監(jiān)控系統(tǒng)集成技術(shù)

1.1.1? ? 智能告警技術(shù)[3]

分布式新能源電站在集約化監(jiān)控模式下，系統(tǒng)會接收到大量的告警信息，監(jiān)控人員將面臨繁重的工作壓力，且難以抓住事故的重點，不能在第一時間處理問題。因此，有必要在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上研究更為智能的告警技術(shù)，根據(jù)各類設備運行信息的重要性對信號進行分類，實現(xiàn)新能源電站設備運行告警信號的分層分類處理與顯示，對信息進行智能加工分析、綜合應用，協(xié)助運行人員及時準確地分析和處理故障，以提高分布式新能源電站運行的智能化水平。

智能告警功能是以事件推理專家?guī)鞛榛A(chǔ)，目的是有針對性地為每個告警信息實時提供準確判斷及處理的方案，協(xié)助值班人員及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并迅速處理事故，以保障設備的安全可靠運行。

1.1.2? ? 故障診斷技術(shù)

分布式新能源電站的設備在運行過程中經(jīng)常發(fā)生各種不同類型的故障。利用分布式新能源電站監(jiān)控系統(tǒng)所獲得的設備運行信息及電氣信息，采用智能算法，對站內(nèi)一、二次設備的運行狀態(tài)進行診斷，能夠有針對性地進行技術(shù)改進，及早發(fā)現(xiàn)設備故障，從而對設備維修做出充分的計劃，縮短停工期，減少費用消耗。同時，實現(xiàn)設備故障預警，與分布式新能源電站功率控制系統(tǒng)結(jié)合，可以實現(xiàn)發(fā)電出力的自動調(diào)整和分配，有效地減少由于設備故障停機對電網(wǎng)的不良影響。

1.1.3? ? 時間序列數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)

隨著時間序列數(shù)據(jù)庫應用的發(fā)展，現(xiàn)在新建的新能源集控中心都會配置一套時間序列數(shù)據(jù)庫收集數(shù)據(jù)，以供后續(xù)數(shù)據(jù)的分析挖掘使用。常規(guī)做法是監(jiān)控系統(tǒng)采集到實時數(shù)據(jù)后，以規(guī)約的方式轉(zhuǎn)給時間序列數(shù)據(jù)庫。該方式工作繁瑣，且傳輸效率得不到保證。為適應新的發(fā)展趨勢和解決規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)的問題，分布式新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)需要開發(fā)與實時歷史庫接口程序，直接對時間序列數(shù)據(jù)庫進行操作，進行數(shù)據(jù)的存取。

1.1.4? ? 無線移動監(jiān)視技術(shù)[4]

隨著智能移動設備的發(fā)展，以及4G甚至是5G無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍越來越大，利用移動智能終端設備監(jiān)控查看運行信息成為迫切的需求，有必要開發(fā)移動智能終端設備（智能手機、PAD平板電腦）的無線移動監(jiān)視功能軟件，實現(xiàn)對分布式發(fā)電設施的無線移動監(jiān)視。

1.2? ? 分布式風電集成技術(shù)

1.2.1? ? 分布式風電一體化監(jiān)控技術(shù)

針對安防、消防、暖通等輔助控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)等的功能特點，對各系統(tǒng)接入一體化監(jiān)控平臺進行論證，確定各系統(tǒng)接入一體化平臺的技術(shù)路線，以提出分布式風電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)。

1.2.2? ? 分布式風電大數(shù)據(jù)分析平臺

設計出分布式風電大數(shù)據(jù)分析平臺，全面顛覆當前控制系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集及存儲模式，通過大數(shù)據(jù)平臺存儲分布式風電的海量實時及歷史數(shù)據(jù)，并基于該平臺實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的充分分析和挖掘，最終判別風電機組的潛在性故障，實現(xiàn)風電機組的預測性維護維修，對風電場各經(jīng)營活動提供決策支持。

分布式風電場大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，包括傳統(tǒng)的“四遙”數(shù)據(jù)以及各類文件，如系統(tǒng)日志、數(shù)據(jù)交換文件、現(xiàn)場檢修照片、遠程監(jiān)視的視頻等，制定各類數(shù)據(jù)的傳輸標準及處理方法，采用分布式風電場大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，來滿足分布式風電場海量數(shù)據(jù)的存儲要求以及對數(shù)據(jù)的分析要求。

1.2.3? ? 分布式風電經(jīng)營分析技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)計算技術(shù)，研究海上風電場經(jīng)營指標的分析方法，包括環(huán)境資源指標、電量指標、能耗指標、設備運行指標、電站經(jīng)營指標等。

研究大數(shù)據(jù)分析的展示技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)平臺的BI工具，對給定指標的相關(guān)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，通過圖表等多種直觀的方式展示，以起到輔助決策的作用。

1.2.4? ? 分布式風電預測性維護技術(shù)

基于風電場海量歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，對風電機組狀態(tài)檢測大數(shù)據(jù)進行快速有效的分析篩選，重點是基于風機功率特性的故障預測技術(shù)。