甘肅酒泉安北風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬 琴,馮獻(xiàn)強(qiáng),陳亮亮,段 晨

(中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,西安 710065)

文章編號(hào)：1006—2610(2015)05—0061—03

甘肅酒泉安北風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬 琴,馮獻(xiàn)強(qiáng),陳亮亮,段 晨

(中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,西安 710065)

甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)400 MW工程位于甘肅酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，裝機(jī)容量大、占地面積廣，其箱變?cè)O(shè)置獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)有其必要性，文章對(duì)甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)400MW工程箱變監(jiān)控系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)及配置等作了詳細(xì)的介紹。

風(fēng)電場(chǎng);箱變監(jiān)控系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1 工程概況

隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)前35 kV箱變的非智能化成為了影響風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)化進(jìn)程的最大阻礙，箱變內(nèi)變壓器的各種信息無(wú)法實(shí)時(shí)上傳至中控室，使箱變成為了風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控盲區(qū)，從而只能通過(guò)運(yùn)行人員定期巡視。

甘肅瓜州安北第三風(fēng)電場(chǎng)工程分A、B、C三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域裝機(jī)200 MW，總裝機(jī)容量600 MW，風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址位于甘肅酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，距酒泉地區(qū)瓜州縣城約66 km、距玉門(mén)鎮(zhèn)87 km，場(chǎng)址區(qū)海拔高度在1 540.00 ～1 790.00 m之間，地勢(shì)開(kāi)闊，地形平坦。工程分期建設(shè)，安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)工程裝機(jī)400 MW，風(fēng)場(chǎng)面積約49 km2，安裝200臺(tái)單機(jī)容量為2 000 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。若場(chǎng)區(qū)內(nèi)箱變運(yùn)行狀況全靠人員定期巡視或箱變故障后才由運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)排查，不僅會(huì)影響風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率，而且會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力，因此甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)400 MW工程與安北第三風(fēng)電場(chǎng)C區(qū)200 MW工程合建一座監(jiān)控中心。設(shè)置一套獨(dú)立的箱變監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱變信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控及保護(hù)功能。本文就對(duì)甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)400 MW工程的箱變監(jiān)控系統(tǒng)作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心設(shè)置獨(dú)立的中控室及計(jì)算機(jī)室，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)、箱變監(jiān)控系統(tǒng)、主機(jī)設(shè)備、風(fēng)電場(chǎng)公用監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備均布置在監(jiān)控中心中控室及計(jì)算機(jī)室內(nèi)。

2 箱變監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓0.69 kV，采用一機(jī)一變的單元接線方式，箱變?nèi)萘繛? 200 kVA，采用(0.69/35) kV兩級(jí)電壓，箱變低壓側(cè)設(shè)置斷路器、高壓側(cè)設(shè)置負(fù)荷開(kāi)關(guān)及熔斷器，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電量經(jīng)箱變升壓后通過(guò)35 kV集電線路送入330 kV匯集升壓站。

2.1 箱變監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)采用開(kāi)放式分層分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可劃分為2層：集控層和子控層；按照設(shè)備布置可劃分為2級(jí)：集控級(jí)設(shè)備和子控級(jí)設(shè)備。

系統(tǒng)采用星-環(huán)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，集控層采用單星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)置星形以太網(wǎng)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為10/100 Mbps自適應(yīng)，通信協(xié)議采用IEC60870-5-103協(xié)議；子控層設(shè)備采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組組網(wǎng)情況形成19個(gè)獨(dú)立環(huán)網(wǎng)，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)共用傳輸介質(zhì)，通過(guò)通信方式與箱變監(jiān)控系統(tǒng)集控層連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下達(dá)。子控層在集控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，能獨(dú)立完成對(duì)箱變的監(jiān)測(cè)和控制功能[1]。箱變監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 箱變監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 箱變監(jiān)控系統(tǒng)功能

甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效地完成對(duì)風(fēng)電場(chǎng)箱變安全運(yùn)行的監(jiān)視、控制及管理，主要包括：數(shù)據(jù)采集和處理功能、控制及操作功能、安全運(yùn)行監(jiān)視功能、故障報(bào)警及記錄功能、人機(jī)接口功能、數(shù)據(jù)通信功能、系統(tǒng)對(duì)時(shí)功能。

箱變監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)每臺(tái)箱變對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量及模擬量信息，對(duì)所采集的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行數(shù)字濾波、有效性檢查，工程值轉(zhuǎn)換、信號(hào)接點(diǎn)抖動(dòng)消除、刻度計(jì)算等加工，從而提供可應(yīng)用的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過(guò)通信方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)上送至風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及上級(jí)調(diào)度中心，并接受調(diào)度中心及監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令。

甘肅酒泉安北第三風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的對(duì)象為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)200臺(tái)箱式變電站設(shè)備，其采集的主要信息包括：箱變高壓側(cè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器、低壓側(cè)斷路器位置信號(hào)，變壓器報(bào)警信號(hào)，變壓器溫度信號(hào)，箱變高、低壓側(cè)三相電流信號(hào)及三相電壓信號(hào)等，其控制指令包括箱變低壓側(cè)斷路器的分閘操作及合閘操作[2]。信息量表詳見(jiàn)表1。

2.3 箱變監(jiān)控系統(tǒng)配置

安北第三風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控

功能由集控級(jí)設(shè)備及子控級(jí)設(shè)備共同完成。集控級(jí)設(shè)備按安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B兩個(gè)區(qū)共400 MW配置，主要包括1臺(tái)箱變集中監(jiān)控主機(jī)及星型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，布置在風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)室內(nèi)；子控級(jí)設(shè)備按安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)400 MW的規(guī)模配置，主要包括現(xiàn)地測(cè)控裝置(具備光纖環(huán)網(wǎng)交換功能)、光纖終端盒、UPS電源裝置等，子控層設(shè)備分別布置在相應(yīng)的箱變內(nèi)。

安北第三風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)采用戴爾OptiPlex 7010 MT型產(chǎn)品，其設(shè)備參數(shù)如下：

CPU型號(hào) intel 酷睿

i3 3245、

雙核；

主頻 3.4 GHz；

內(nèi)存 2 G；

硬盤(pán) 500 GB；

L3緩存 3 MB；

光驅(qū) 16DVDROM。

集控層星型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用D-LINK DES-1024R型以太網(wǎng)交換機(jī)。

表1 箱變監(jiān)控信息量表

箱變測(cè)控裝置采用北京華孚HF-XBJK2000型產(chǎn)品，該裝置具有兩路100BASE-FX光纖以太網(wǎng)口，可組成自愈式光纖環(huán)型以太網(wǎng)，支持IEC60870-5-103通信規(guī)約。每個(gè)環(huán)網(wǎng)設(shè)置1臺(tái)華孚FTT2000型環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，將19個(gè)箱變監(jiān)控環(huán)網(wǎng)接入集控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

3 結(jié) 語(yǔ)

甘肅瓜州安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)工程裝機(jī)容量大，風(fēng)機(jī)、箱變臺(tái)數(shù)多，整個(gè)風(fēng)場(chǎng)占地面積廣；風(fēng)電場(chǎng)雖然按照有人定期巡視的原則設(shè)計(jì)，但風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心已設(shè)置風(fēng)機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)及公用監(jiān)控系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)設(shè)備及監(jiān)控中心內(nèi)的公用系統(tǒng)設(shè)備均已在中控室實(shí)現(xiàn)信息的監(jiān)視及遠(yuǎn)方控制功能。因此，箱變?cè)O(shè)置獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)箱變信息的遠(yuǎn)方監(jiān)視及控制功能仍有其必要性。

箱變監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地測(cè)控裝置采用光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)共用傳輸介質(zhì)，箱變信息與風(fēng)機(jī)信息同纜分芯傳輸，有效地利用了風(fēng)電場(chǎng)已有光纜資源，也成功地解決了箱變信息的采集及傳輸問(wèn)題，同時(shí)，箱變監(jiān)控系統(tǒng)在中控室設(shè)置監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)箱變運(yùn)行、狀態(tài)信息的遠(yuǎn)方監(jiān)視，有報(bào)警或故障信息時(shí)才到現(xiàn)場(chǎng)排查故障；正常運(yùn)行時(shí)，可減少人員巡視的次數(shù)和時(shí)間，大大提高了風(fēng)電場(chǎng)的自動(dòng)化水平。

目前，安北第三風(fēng)電場(chǎng)A、B區(qū)工程已建成200 MW，另200 MW正在建設(shè)中，已投運(yùn)的箱變監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行良好。

[1] 國(guó)家電力公司. 風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2] DL/T 5137-2001,電測(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[3] 王成 王志新. 基于無(wú)線局域網(wǎng)的大型風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].西北水電, 2009，(12)：75-78.

Design of Monitoring System of Box Transformer in Wind Farm

MA Qin, FENG Xian-qiang, CHEN Liang-liang, DUAN Chen

(POWERCHINA Northwest Engineering Co., Ltd., Xi'an 710065，China)

Anbei 3rd Wind Farm ( Section A and Section B) with total installed capacity of 400 MW is located in wind energy base in Jiuquan, Gansu province. It is necessary for the box transformers to be equipped with the separate monitoring system as the higher installed capacity and large land occupation of the wind farm. In the paper, functions, structure and configuration, etc of the monitoring system of the box transformers in Section A and Section B with the total installed capacity of 400 MW of Anbei 3rd Wind Farm are described in detail.Key words:wind farm; monitoring system of box transformer; design

2015-03-25

馬琴(1984- )，女，湖北省孝感市人，工程師，從事電氣二次設(shè)計(jì)工作.

TM614

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.018