风电场群能源管控中心

【摘 要】风电厂群能源管控中心系统，是基于调度集控基础数据平台技术支撑，利用统一的模型、数据、CASE、网络通信、人机界面、系统管理等服务，实现各项自动化应用功能。本文通过具体的工程实例，介绍了“风电场群能源管控系统”在内蒙古大唐国际风电开发有限公司生产指挥中心的应用，为大规模风电的调度和集中监控提供了切实可行的解决方案。风电场群能源管控系统，一方面借鉴了现有电力监控的成熟经验和技术，另一方面结合风电场的运行管理需求，该系统的应用，不但提高了风电场的生产运行管理水平，同时也实现了公司对属下风电场的集中监控管理。

【关键词】风电厂群能源管控中心；综合协调控制；监控支持平台；监控系统；通信系统

引言

内蒙古地区风能资源丰富，风电开发潜力较大。目前，内蒙古风电已进入快速发展阶段。大规模风电的调度和集中监控问题成为了风力发电企业需要重点考虑的问题之一，各种调度决策、运行方式安排将不得不考虑风电的随机性和波动性。

为适应国家电网快速发展和特高压电网安全稳定运行的需要，满足电网调度一体化建设和运行的要求，提升调度驾驭风力发电的能力和电网进行大范围资源优化配置的能力，提高电网调度的信息化、自动化水平，建设一套集中控制和指挥的风力发电监控系统，对于各风电厂安全经济运行意义重大。

建设风电厂群能源管控中心系统，是基于调度集控基础数据平台技术支撑，利用统一的模型、数据、CASE、网络通信、人机界面、系统管理等服务，实现各项自动化应用功能。本文就具体项目对风电场集中监控系统做简要介绍。

1.系统总体技术方案

大唐国际内蒙古风电公司风电场集中监控系统，其总体结构如图1所示：

由图1可以看出，通过在其总部配置一套风电场集中监控系统，采集风电场升压站的RTU/综自设备和电能量远方终端、风电场侧原有的风电综合通信管理终端和视频监控设备等提供的监控和计量信息，完成对属下风电场的风机监控、风电功率预测、变电站监控、电能计量、状态监测、视频监控等综合监控应用功能。

为解决风电场种类繁多的风机信息的获取、存储和上传的问题，配置风电综合通信管理终端，采用OPC技术采集风机信息，可以为风力发电预测提供准确及时的风机基础数据，同时实现对风电场风机运行的监视和控制。风电综合通信管理终端与风电场集中控制系统之间的通信采用内蒙古风电信息传输规约，以满足实时数据和历史数据的混合传送以及数值天气预报文件、风电功率预测结果上传下达的需要。

风电场集中监控系统与风电场现场设备之间的通信采用电力专用通信网以保证系统网络的安全性。

2.系统主要技术特点

2.1实现对风电场的综合协调控制

风电场集中监控系统提供满足电网调度要求的风电AGC/AVC，实现对风电场整体出力和无功电压的自动控制。同时支持风电场自身运行管理需要的风机启停、偏航控制、变桨控制、复位控制、最大出力控制、无功功率控制等控制手段。该系统还提供了各控制手段之间的优先级控制和相互闭锁功能，从而实现对风电场的综合协调控制，防止出现误操作。

2.2统一的监控支持平台

风电场集中监控系统提供了一个统一的监控支持平台，包括：实时数据库和商用数据库相结合的数据库管理、分布式系统的管理和监视、网络通信管理、用户权限和认证管理、图形生成和显示平台、报表管理平台，从而实现风机监控、风电功率预测、变电站监控、电能计量、状态监测、视频监控等监控应用的无缝集成，提高系统的运行性能，方便用户的管理维护以及信息的共享，实现数据的整合、分析、应用和展示，提高风电场运行状况的监测和分析质量，提升风电场的综合管理水平，保证风电场的安全可靠运行。

2.3全面的跨平台架构设计

系统采用全面的跨平台设计，支持UNIX /Linux /WINDOWS 的混合配置方案，无论是前台界面还是后台服务程序均支持跨平台。跨平台的架构设计为系统的配置选型提供了灵活的选择性，也方便将来的系统扩充与硬件升级。

用户可以在系统的关键计算机节点例如数据库服务器、应用服务器、数据采集服务器配置性能和可靠性高的UNIX服务器，其他服务器和工作站则可选择相对较低配置的PC服务器或工作站，运行Linux操作系统。这样既使整套系统安全、可靠、高效的运转，又降低了系统的成本。

3.系统配置总体说明

系统可实现软、硬件平台的可变性，最大程度的满足用户对系统灵活性和可伸缩性的要求。操作系统应采用UNIX操作系统、Windows 等的跨平台操作系统；数据库采用Oracle商用数据库。

系统采用基于局域网的全分布式的系统结构，硬件设备主要包括：网络交换机、数据库服务器、磁盘阵列、数据采集服务器、应用服务器、视频接入服务器、各种应用工作站、物理隔离设备、防火墙、MODEM池、终端服务器等。

系统应用网络采用冗余配置的双以太网结构，数据库服务器、应用服务器、数据采集服务器、视频接入服务器、应用工作站、防火墙等设备均挂接在以太网上，构成网络化、功能完全分布的体系结构。数据采集系统配置独立的网络交换机实现单独组网。

数据库系统配置两台数据库服务器共享一套磁盘阵列，以双机高可用集群方式运行，同时运行Oracle商用数据库，实现了数据库的高可用性解决方案。两台数据库服务器在正常情况下互为热备用；在故障时可以无缝切换，缩短或消除系统停机时间，保证了系统的绝对可靠；同时可以保证共享数据的唯一性。

数据采集系统由互为热备的两台数据采集服务器完成数据采集任务。配置终端服务器配合拨号或专线MODEM池，实现拨号或专线方式RTU/综自设备、风电综合通信管理终端、电能量远方终端的接入。系统的数据采集网通过数据网接入设备，通过已有数据网络连接，实现网络方式上述现场设备的接入。配置一台专门的视频接入服务器完成现场安装的视频监控设备采集的图像信息的接收和处理。

系统配置两台应用服务器，以双机热备用冗余方式运行，运行变电站监控、风机监控、电能量计量、状态监测等应用服务，完成相应的监控应用功能。

系统配置一台GPS时钟，接收GPS卫星信号，为系统提供标准时钟。

系统配置三台应用工作站，运行系统的人机界面，分别完成监控、维护、图形报表制作浏览及各种应用功能。

系统配置一台WEB服务器，安装独立的Oracle数据库和WEB发布软件，向OA系统发布数据。为保证系统内网的安全性，在系统网络边界处配置物理隔离设备。

4.系统主要功能

4.1 数据采集

采集的信息类型主要有：变电站监控、风机监控、点能量计量、状态监测、视频监控、事件信息记录等。

4.2 数据处理

数据处理主要包括实时数据处理、历史数据处理。

4.3 控制操作

可实现对风电场所有电气设备的远方操作。

4.4事件顺序记录及事故追忆

系统提供事故追忆功能，事故追忆范围为事故前l分钟到事故后2分钟的所有相关模拟量值，采样周期与实时系统采样同期一致。

4.5 报警处理

报警可以采用列表、声音、语音、事故推画面、打印等多种方式。

4.6 时钟同步

支持采用GPS装置与卫星时钟对时。

4.7 图形生成及显示

提供集图形编辑、实时数据显示为一体的图形工具，在编辑完电力系统图后，只需简单地存完图形文件后，切换到实时数据显示状态就可以立刻看到实际运行结果。

4.8 报表管理

系统具有全图形、全汉化的显示和打印功能的报表软件，采用多窗口技术和交互式操作手段，能方便地生成各种统计和分析报表。

4.9 数据计算和统计

系统可对采集的各种数据量和经过计算后的计算量进行综合计算，生成新的计算量。

4.10 状态监测和故障诊断

系统可实现对风机各设备的实时在线监测.并对数据进行判别、整理、统计分析以及存储，自动生成测试报告。同时给出设备状态的诊断，并可提供故障预警。

4.11 视频监视及安防

实时监视风电场各监控点的所有图像信息，完成远程风电场图像的接收、转发、实时监控、数据存储等功能；也可同时监视同一风电场多路实时图像信息或同时实时监视多个风电场，实现防火、防盗等安全防范功能。

4.12 WEB数据发布

系统提供WEB内网代理服务将电量数据从内网向外网发送，同步WEB服务器上的Oracle数据库。

5.结束语

风能是一种清洁的可再生能源，由于其资源丰富、转化效率高、产业化基础好、经济优势明显、环境影响小等优点，具备大规模开发的条件，在可以预见的将来，风能的开发利用将成为最重要的可再生能源发展方向。大规模风电的接入必将对电网的运行产生较大的影响，风电的调度运行与常规能源有较大差异，在准确性、快速性、自动化程度上要求更高，必须建设相应的调度自动化系统以确保电网安全稳定运行，确保风能的有效利用。内蒙古大唐国际风电开发有限公司生产指挥中心工程的建设并应用，为风电的调度和集中监控提供了成功的经验，对“风电厂群能源管控系统”的推广具有指导意义。

参考文献：

[1] 高希洪，谢玉和，范家正，等。《电力系统调度自动化设计技术规程》，中国电力出版社，2005.11.

[2] 王秀红，孟为群，刘海东，《数字化风电场的应用研究和发展方向》，华北电力技术，2011.3.

[3] 孙浩，叶祖林，李育玲，等。《风力发电场设计技术规范》，中国电力出版社，2007.7.