上海中廣核工程科技有限公司 張 毅

1 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)得愈加成熟，其所體現(xiàn)出的作用也是愈加的明顯，通過(guò)智能電網(wǎng)能夠根據(jù)用戶的用電需求將電力能源進(jìn)行合理的分配傳輸，在保證滿足用戶電力能源需求的同時(shí)盡可能地降低電力能源傳輸過(guò)程中的損耗，而且智能電網(wǎng)還能夠?qū)﹄娏υO(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，降低其出現(xiàn)故障的可能性，從而以此來(lái)達(dá)到保證電網(wǎng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的目的?；陲L(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)則是在智能電網(wǎng)中應(yīng)用較為普遍的一種監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)能夠有效地對(duì)智能電網(wǎng)中電力設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，確保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所產(chǎn)生的電能在智能電網(wǎng)中能夠得到有效利用，大幅度地提高電力能源的利用率，并以此為基礎(chǔ)來(lái)推動(dòng)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行效率的提升。

2 基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)

2.1 設(shè)計(jì)思路

基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)主要能夠起到對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)以及電網(wǎng)電力能源合理分配輸送的作用。該系統(tǒng)主要能夠分為硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分組成，其硬件設(shè)計(jì)部分包括了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、傳感器、控制器以及蓄電池、逆變器等硬件組成；軟件設(shè)計(jì)部分則包括了數(shù)據(jù)采集模塊、中心控制平臺(tái)、云服務(wù)平臺(tái)以及外端連接模塊等子系統(tǒng)；硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)之間的相互配合共同實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的功能作用[1]。該系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行情況和電網(wǎng)中電力能源的輸送情況，在保證電網(wǎng)以及電力設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的同時(shí)提升其運(yùn)行效率，從根本上有利于推動(dòng)電力行業(yè)更加快速地發(fā)展。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備指的是利用風(fēng)能產(chǎn)生電能的設(shè)備，其在智能電網(wǎng)中所占據(jù)的應(yīng)用比例也是越來(lái)越大，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的運(yùn)行提供充足的電力能源。智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)則也能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其通過(guò)傳感器收集到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)的變化來(lái)判斷風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行情況，提前進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)警，降低風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障發(fā)生的可能性[2]。

2.2.2 傳感器

傳感器在基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)主要起到收集監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的作用，傳感器能夠分為眾多不同的類型，將傳感器安裝到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，其能夠收集到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)利用無(wú)線傳輸技術(shù)快速傳輸?shù)街悄茈娋W(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的中心控制平臺(tái)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理的目的。

2.2.3 蓄電池、逆變器

蓄電池和逆變器是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，逆變器能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電設(shè)備收集到的風(fēng)能全部轉(zhuǎn)化為電力能源，并將所轉(zhuǎn)化的電能輸送到蓄電池中進(jìn)行存儲(chǔ)。智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)則能夠?qū)δ孀兤鞯哪茉崔D(zhuǎn)化情況和蓄電池的能源存儲(chǔ)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求對(duì)逆變器運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)整，在保證能源轉(zhuǎn)化質(zhì)量和效率的同時(shí)降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中造成的能源損耗。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備組成如圖1所示。

圖1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備組成

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊之一，也是系統(tǒng)監(jiān)測(cè)作用發(fā)揮的根本所在。數(shù)據(jù)采集模塊主要是通過(guò)電光互感器、電子互感器、智能傳感器等傳感器來(lái)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電壓、電流等相關(guān)狀態(tài)參數(shù)完整收集，而后再將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂破脚_(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，通過(guò)數(shù)據(jù)處理結(jié)果來(lái)判定現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。數(shù)據(jù)采集模塊能夠直接影響到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，如若數(shù)據(jù)采集模塊存在問(wèn)題的話，所采集到的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息與實(shí)際信息之間將會(huì)出現(xiàn)一定的差別，在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息分析的時(shí)候也無(wú)法保證分析結(jié)果的可靠性，最終可能會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)采集不夠精準(zhǔn)而導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤的現(xiàn)象發(fā)生，從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響。因此需要做好數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)工作，這樣才能夠更好地保證數(shù)據(jù)采集結(jié)果的精準(zhǔn)性和可靠性，從而為智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理工作的順利開展奠定下堅(jiān)實(shí)良好的基礎(chǔ)[3]。

2.3.2 中心控制平臺(tái)

中心控制平臺(tái)是基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，工作人員不僅能夠通過(guò)中心控制平臺(tái)及時(shí)掌握風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，而且其還能夠利用中心控制平臺(tái)來(lái)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試，從而以此來(lái)使得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)中心控制平臺(tái)還能夠起到分析風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)的作用，當(dāng)智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集模塊將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)全部采集完畢并傳輸?shù)街行目刂破脚_(tái)之后，中心控制平臺(tái)便能夠自動(dòng)將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并比對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以往正常運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)數(shù)據(jù)，從而給出最終的數(shù)據(jù)分析、比對(duì)結(jié)果，如若數(shù)據(jù)分析、比對(duì)結(jié)果存在異常的話，則意味著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備存在運(yùn)行故障隱患，維修人員便需要立即停止風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)維修，以此來(lái)避免風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障造成其他更為嚴(yán)重的影響[4]。智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)

2.3.3 云服務(wù)平臺(tái)

智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)與云服務(wù)平臺(tái)之間也有著較為緊密的聯(lián)系，云服務(wù)平臺(tái)主要是通過(guò)虛擬化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)虛擬化技術(shù)來(lái)為云計(jì)算服務(wù)提供基礎(chǔ)架構(gòu)層面的支撐。中心控制平臺(tái)所接收到的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)會(huì)全部存儲(chǔ)到云服務(wù)平臺(tái)中，通過(guò)云端服務(wù)器來(lái)記錄風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行歷史，這樣所有的數(shù)據(jù)便能夠得到有效的保存，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障或者其他問(wèn)題的時(shí)候，工作人員便能夠通過(guò)查詢風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并根據(jù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的變動(dòng)情況來(lái)判斷其故障具體情況。

2.3.4 外端連接模塊

外端連接模塊相當(dāng)于是智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)中的應(yīng)用層，系統(tǒng)其他模塊的相互配合主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)與管理，而外端連接模塊則能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌耐饨绮倏卦O(shè)備中。其中最為常用的外端連接操控設(shè)備是手機(jī)App、Web 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和客戶端等，基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)也有著專屬的網(wǎng)站界面，用戶通過(guò)正確的賬號(hào)、密碼便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)界面的登錄，而后便能夠根據(jù)自身的權(quán)限來(lái)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。外端連接模塊使得查詢風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的方式增多，這將進(jìn)一步提升風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)的效率，工作人員如若在進(jìn)行其他工作無(wú)法處于監(jiān)控中心大屏附近的時(shí)候，便能夠通過(guò)手機(jī)App 或者登錄系統(tǒng)界面等方式來(lái)隨時(shí)隨地地對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看[5]。

3 智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

3.1 遠(yuǎn)程集中監(jiān)控

基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)能夠起到對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用，其通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊能夠及時(shí)收集到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)等信息數(shù)據(jù)，而遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊則能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境對(duì)于其運(yùn)行效果也有著較大的影響，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊一方面能夠確保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處于安全運(yùn)行環(huán)境中，另一方面則能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電設(shè)備與電網(wǎng)其他電氣設(shè)備之間的連接進(jìn)行監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要由攝像頭等前端監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)組成，其所監(jiān)控到的畫面能夠直觀地展現(xiàn)到監(jiān)控中心大屏上，而且監(jiān)控中心大屏上還會(huì)將所監(jiān)測(cè)到的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)也展現(xiàn)出來(lái)，工作人員通過(guò)觀看監(jiān)控中心大屏便能夠及時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌握，而且在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障維修的時(shí)候，維修人員也能夠根據(jù)監(jiān)控錄像和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)來(lái)快速分析故障問(wèn)題所在。

3.2 降低能源損耗

將基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)應(yīng)用到智能電網(wǎng)中，其能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不管是電力能源的轉(zhuǎn)化效率還是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性等均能夠被系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到，工作人員利用系統(tǒng)便能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，確保所有的設(shè)備都處于較為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)還能夠?qū)﹄娏δ茉吹妮斔颓闆r進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一方面保證風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的電力能源轉(zhuǎn)化效率滿足應(yīng)用需求，另一方面則能夠盡可能地降低電力能源傳輸過(guò)程中的損耗，以此來(lái)保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)所能夠起到的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理作用對(duì)于電網(wǎng)的發(fā)展有著極其重要的意義，但是該系統(tǒng)的一些技術(shù)還是存在著問(wèn)題的，其中最為明顯的便是設(shè)備的故障維修問(wèn)題，其能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障情況，卻無(wú)法通過(guò)提前遠(yuǎn)程自動(dòng)操控來(lái)避免設(shè)備出現(xiàn)故障。因此在未來(lái)的不斷發(fā)展過(guò)程中仍應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)對(duì)基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的智能電網(wǎng)電力節(jié)能監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的研發(fā)，這樣才能夠更好地推動(dòng)整個(gè)電力行業(yè)的發(fā)展。