赤沽地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)的初步建設(shè)

吳振濤 劉承祥 周 慧

（國(guó)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(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的風(fēng)電公司有大唐、龍?jiān)匆约熬┠艿榷嗉覇挝唬瑓^(qū)域化集中監(jiān)控的實(shí)施可將多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)、升壓站、電能表和測(cè)風(fēng)塔等設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集中到區(qū)域公司所在地進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)和控制，系統(tǒng)將不同廠商和不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)、升壓站、電能表和測(cè)風(fēng)塔的不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一上傳到監(jiān)控中心、統(tǒng)一存儲(chǔ)，統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、統(tǒng)一控制以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并自動(dòng)生成報(bào)表，集中監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)能有效地節(jié)約管理成本及人力成本。

國(guó)華能源河北分公司現(xiàn)投產(chǎn)風(fēng)電并網(wǎng)容量為107萬(wàn)kW，共有8個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。其中赤沽地區(qū)已投產(chǎn)4座風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量為49.375 萬(wàn)kW，風(fēng)電機(jī)組共計(jì)397 臺(tái)，裝機(jī)容量接近河北分公司的一半，為了改變傳統(tǒng)風(fēng)電分散式的運(yùn)維管理模式，便于集中管理和集中調(diào)度，保證風(fēng)電機(jī)組群接入電網(wǎng)并安全穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)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(duì)推動(dòng)風(fēng)電生產(chǎn)從傳統(tǒng)型向遠(yuǎn)程集中監(jiān)控轉(zhuǎn)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(shè)的必要性

國(guó)華能源河北分公司赤沽地區(qū)具有風(fēng)機(jī)數(shù)量眾多、型號(hào)不一、分布分散以及所處環(huán)境惡劣等特點(diǎn)。另外，各種機(jī)型的監(jiān)控系統(tǒng)、操作界面及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)互不相同，各風(fēng)場(chǎng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)也不盡相同，這些問(wèn)題的存在不但給國(guó)華能源河北分公司的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)很大困難，也給電網(wǎng)的調(diào)度和安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了不良影響。隨著國(guó)華能源河北分公司風(fēng)電事業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的單一風(fēng)場(chǎng)管理模式與區(qū)域化多風(fēng)場(chǎng)和多機(jī)型的管理需求間矛盾日益突出。因此為了加強(qiáng)對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)的管理，能夠直觀、動(dòng)態(tài)和綜合地掌握各風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)的一線情況，便于集中對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)的工作進(jìn)行統(tǒng)籌安排、人員合理配置以及對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、統(tǒng)計(jì)和分析，赤沽地區(qū)有必要建立一個(gè)區(qū)域化的集中監(jiān)控中心，從而大幅度提高公司對(duì)風(fēng)電場(chǎng)管理能力和技術(shù)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(duì)公司所轄風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行整合，以實(shí)現(xiàn)基于一體化的系統(tǒng)對(duì)所有風(fēng)電場(chǎng)所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制，并對(duì)各風(fēng)場(chǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以優(yōu)化運(yùn)行、降低成本、指導(dǎo)后繼采購(gòu)以及滿足外部對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)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(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)及升壓站無(wú)人值班或少人值守、遠(yuǎn)程集中監(jiān)視控制、科學(xué)調(diào)度和管理、遠(yuǎn)程維護(hù)以及全網(wǎng)絡(luò)化信息交換，以適應(yīng)各風(fēng)電場(chǎng)減員增效的發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

區(qū)域集中監(jiān)控中心成立之前，風(fēng)電場(chǎng)是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行管理單位，實(shí)行運(yùn)檢分離，屬于常規(guī)的風(fēng)電運(yùn)營(yíng)模式。區(qū)域集中監(jiān)控中心成立之后，風(fēng)電場(chǎng)的管理模式發(fā)生了較大變化。原有其他3個(gè)風(fēng)電場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值守，集中監(jiān)控中心設(shè)置在另外一座較大的風(fēng)電場(chǎng)，負(fù)責(zé)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、故障診斷以及事故情況下的調(diào)度指揮，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員依照監(jiān)控中心發(fā)出的指令進(jìn)行設(shè)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(diào)度指揮中心、技術(shù)支持中心、數(shù)據(jù)分析中心和遠(yuǎn)程診斷中心。這樣，以分散風(fēng)電場(chǎng)為單位的運(yùn)行管理模式將轉(zhuǎn)變?yōu)橐约斜O(jiān)控中心為核心和進(jìn)行狀態(tài)檢修的運(yùn)行管理模式。

3 區(qū)域化集中監(jiān)控系統(tǒng)概述

3.1 風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)功能

目前，現(xiàn)恒泰風(fēng)電場(chǎng)已經(jīng)通過(guò)4座變電站之間的專用電力OPGW 光纜實(shí)現(xiàn)了西營(yíng)子風(fēng)電場(chǎng)的變電站及風(fēng)電機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冰峰和獨(dú)石口的風(fēng)電機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壩緣和黃花梁項(xiàng)目上氣風(fēng)電機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控。已初步實(shí)現(xiàn)了以恒泰為中心站，對(duì)其它風(fēng)電場(chǎng)實(shí)施監(jiān)控的通信布局，為區(qū)域化集控建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.1.1 監(jiān)控功能

（1）對(duì)接入所有風(fēng)電場(chǎng)的變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控；

（2）進(jìn)行規(guī)定范圍內(nèi)的遠(yuǎn)程復(fù)位和遠(yuǎn)程啟停機(jī)操作；

（3）事故情況下升壓站和風(fēng)電機(jī)組主設(shè)備的緊急停運(yùn)操作；

（4）監(jiān)控過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員處理。

3.1.2 統(tǒng)計(jì)功能

（1）統(tǒng)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)各類不安全事件，并提交安全生產(chǎn)部進(jìn)行分析處理；

（2）統(tǒng)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量、可用率和廠用電率等生產(chǎn)指標(biāo)；

（3）統(tǒng)計(jì)風(fēng)電機(jī)組故障處理信息，并提交運(yùn)維部檢修專責(zé)分析處理；

（4）統(tǒng)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)日常工作 （定檢、維護(hù)）和專項(xiàng)工作 （技改工作），并做好記錄；

（5）定時(shí)按要求向冀北電網(wǎng)公司和國(guó)華能源河北分公司上報(bào)有關(guān)的數(shù)據(jù)和信息。

3.1.3 調(diào)度功能

（1）接收風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃性檢修工作申請(qǐng)，根據(jù)月度計(jì)劃情況提交審批后，向風(fēng)電場(chǎng)下達(dá)批準(zhǔn)的工作計(jì)劃；

（2）向冀北電網(wǎng)公司調(diào)度部門申報(bào)公司各風(fēng)電場(chǎng)涉網(wǎng)設(shè)備的檢修申請(qǐng)，并在檢修工作結(jié)束后上報(bào)省調(diào)；

（3）接收電網(wǎng)調(diào)度部門計(jì)劃性檢修工作操作指令，并下達(dá)至風(fēng)電場(chǎng)；

（4）事故狀態(tài)下，接收調(diào)度的緊急操作指令，并下達(dá)至風(fēng)電場(chǎng)；

（5）接收冀北電網(wǎng)公司調(diào)度的有功和無(wú)功調(diào)節(jié)指令，并下達(dá)至風(fēng)電場(chǎng)。

3.1.4 監(jiān)督功能

（1）風(fēng)電場(chǎng)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(fēng)電場(chǎng)漏報(bào)和瞞報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生；

（2）接收風(fēng)電場(chǎng)提交的計(jì)劃性檢修工作，審批后通知風(fēng)電場(chǎng)執(zhí)行，并在檢修工作結(jié)束后歸檔閉環(huán)；

（3）根據(jù)監(jiān)控到的故障情況，啟動(dòng)相關(guān)處理流程，并在處理結(jié)束后提交處理報(bào)告；

（4）根據(jù)月度工作計(jì)劃，記錄風(fēng)電場(chǎng)定檢和維護(hù)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(fēng)電場(chǎng)工作計(jì)劃安排，批準(zhǔn)相應(yīng)工作票及操作票，做到申請(qǐng)、開(kāi)工和終結(jié)閉環(huán)管理。

3.2 集中監(jiān)控系統(tǒng)介紹

3.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)3大模塊。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置在風(fēng)電場(chǎng)就地，負(fù)責(zé)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)、升壓站和測(cè)風(fēng)塔等風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和發(fā)送。

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在區(qū)域監(jiān)控中心所在地，負(fù)責(zé)所有風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)的匯集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警和關(guān)鍵設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)設(shè)置在區(qū)域監(jiān)控中心所在地，負(fù)責(zé)生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表自動(dòng)生成、遠(yuǎn)程信息發(fā)布以及風(fēng)電安全生產(chǎn)相關(guān)的功能。

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

圖1 集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓譜圖

4 區(qū)域化集中監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)后的目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)以及快速數(shù)據(jù)刷新。軟件平臺(tái)在海量數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上對(duì)不同風(fēng)機(jī)類型進(jìn)行分析、整合和歸類，總結(jié)各種風(fēng)機(jī)檢修和故障等各種運(yùn)行情況的規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種風(fēng)機(jī)的運(yùn)行優(yōu)化和狀態(tài)檢修。同遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)結(jié)合，形成國(guó)華能源河北分公司獨(dú)有的一套針對(duì)于不同風(fēng)機(jī)類型的分析、診斷、預(yù)測(cè)和檢修平臺(tái)。

（2）實(shí)現(xiàn)“智慧型”的風(fēng)機(jī)監(jiān)控功能。軟件平臺(tái)不僅對(duì)風(fēng)機(jī)和升壓站等風(fēng)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行基本的控制和狀態(tài)／報(bào)警監(jiān)視，而且能夠根據(jù)設(shè)備采集參數(shù)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)或差異，生成“智能化”的預(yù)警，以提示設(shè)備存在的潛在問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn) “預(yù)防性維修”的設(shè)備管理模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) “集中監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)少人值守、區(qū)域檢修”的風(fēng)場(chǎng)管理目標(biāo)。

（3）提供豐富的績(jī)效分析和管理報(bào)表功能。軟件平臺(tái)采用業(yè)界通用的績(jī)效評(píng)價(jià)體系，基于軟件平臺(tái)采集的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成各種分析和報(bào)表，同時(shí)提供靈活的報(bào)表定制功能，以滿足經(jīng)常變化的報(bào)表需求。結(jié)合集團(tuán)公司、國(guó)華能源河北分公司及冀北電網(wǎng)公司的要求和實(shí)際生產(chǎn)需求，完成日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表和年度報(bào)表的整理。

（4）完成風(fēng)電場(chǎng)的指標(biāo)管理體系，完成風(fēng)電場(chǎng)的生產(chǎn)指標(biāo)的計(jì)算與分析，實(shí)現(xiàn)整個(gè)國(guó)華能源河北分公司風(fēng)電場(chǎng)指標(biāo)的對(duì)標(biāo)管理、指標(biāo)控制以及評(píng)價(jià)管理等內(nèi)容。

（5）實(shí)現(xiàn)充分的系統(tǒng)整合，在統(tǒng)一的軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)所有設(shè)備的監(jiān)視、報(bào)警 （短信功能）、控制、數(shù)據(jù)分析和報(bào)表制作，避免數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)的重復(fù)錄入。另外，還可以在統(tǒng)一平臺(tái)上采用同一種規(guī)則對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行對(duì)比分析，有利于開(kāi)展運(yùn)行優(yōu)化工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)共性問(wèn)題。通過(guò)定制化開(kāi)發(fā)所需要的統(tǒng)計(jì)功能，從單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ确治稣莆赵O(shè)備性能的退化情況，從多臺(tái)設(shè)備的橫向?qū)Ρ确治霭l(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷和存在的問(wèn)題。

（6）風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控 系統(tǒng)的建設(shè)有利于優(yōu)化人力資源配置，充分實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才的培養(yǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)取消運(yùn)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(shí)現(xiàn)專業(yè)分工和運(yùn)檢分離，真正實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng) “無(wú)人值班、少人值守、區(qū)域檢修”的科學(xué)管理模式。

5 結(jié)論

隨著赤沽地區(qū)集中監(jiān)控的建設(shè)，區(qū)域內(nèi)西營(yíng)子和獨(dú)石口風(fēng)電場(chǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了少人值守，大大節(jié)約了人力資源。隨著集控建設(shè)工作的逐步推進(jìn)，赤沽地區(qū)將實(shí)現(xiàn)以恒泰風(fēng)電場(chǎng)為中心站對(duì)區(qū)域內(nèi)各風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)主要設(shè)備及系統(tǒng) （風(fēng)電機(jī)組、升壓站、測(cè)風(fēng)塔、箱變等設(shè)備）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)信息集中監(jiān)測(cè)和風(fēng)電場(chǎng)能量管理的集中調(diào)度，通過(guò)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，做到風(fēng)電場(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題的及早發(fā)現(xiàn)和及早解決，從而有效降低風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行成本，提高維護(hù)人員的工作效率。區(qū)域化集中監(jiān)控的實(shí)施為推動(dòng)區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)安全可靠并網(wǎng)和持續(xù)健康發(fā)展提供了有效的技術(shù)保障，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng) “少人值守，無(wú)人值守”的運(yùn)營(yíng)新模式奠定了基礎(chǔ)。

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