赤沽地區風電場集中監控系統的初步建設

吳振濤 劉承祥 周 慧

（國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，國內已實現集中監控的風電公司有大唐、龍源以及京能等多家單位，區域化集中監控的實施可將多個風電場的風機、升壓站、電能表和測風塔等設備的實時數據集中到區域公司所在地進行統一監測和控制，系統將不同廠商和不同型號的風機、升壓站、電能表和測風塔的不同格式的數據轉換成標準的數據格式，統一上傳到監控中心、統一存儲，統一監測、統一控制以及統一數據統計分析，并自動生成報表，集中監控的實現能有效地節約管理成本及人力成本。

國華能源河北分公司現投產風電并網容量為107萬kW，共有8個風電場。其中赤沽地區已投產4座風電場，裝機容量為49.375 萬kW，風電機組共計397 臺，裝機容量接近河北分公司的一半，為了改變傳統風電分散式的運維管理模式，便于集中管理和集中調度，保證風電機組群接入電網并安全穩定運行，國華能源河北分公司在赤沽地區建立區域化集中監控系統對推動風電生產從傳統型向遠程集中監控轉變具有重要意義。

2 赤沽地區區域化集中監控系統建設的必要性

國華能源河北分公司赤沽地區具有風機數量眾多、型號不一、分布分散以及所處環境惡劣等特點。另外，各種機型的監控系統、操作界面及數據存儲互不相同，各風場的變電站監控系統也不盡相同，這些問題的存在不但給國華能源河北分公司的生產運營管理帶來很大困難，也給電網的調度和安全穩定運行造成了不良影響。隨著國華能源河北分公司風電事業的迅猛發展，傳統的單一風場管理模式與區域化多風場和多機型的管理需求間矛盾日益突出。因此為了加強對各風電場的管理，能夠直觀、動態和綜合地掌握各風電場生產的一線情況，便于集中對各風電場的工作進行統籌安排、人員合理配置以及對各風電場相關數據進行整合、統計和分析，赤沽地區有必要建立一個區域化的集中監控中心，從而大幅度提高公司對風電場管理能力和技術水平。

另外，與冀北電網等眾多的外部聯系和數據需求迫切需要對公司所轄風電場進行整合，以實現基于一體化的系統對所有風電場所有設備進行實時的監測與控制，并對各風場的運行情況進行統計分析，以優化運行、降低成本、指導后繼采購以及滿足外部對于風電場數據的需求。在滿足電力系統穩定等安全約束的條件下，實現風電場及升壓站無人值班或少人值守、遠程集中監視控制、科學調度和管理、遠程維護以及全網絡化信息交換，以適應各風電場減員增效的發展需要，實現利益的最大化。

區域集中監控中心成立之前，風電場是一個獨立的運行管理單位，實行運檢分離，屬于常規的風電運營模式。區域集中監控中心成立之后，風電場的管理模式發生了較大變化。原有其他3個風電場將實現無人或少人值守，集中監控中心設置在另外一座較大的風電場，負責設備運行監視、數據分析、故障診斷以及事故情況下的調度指揮，現場運維人員依照監控中心發出的指令進行設備就地操作、狀態檢查和故障處理。集中監控中心逐漸成為生產調度指揮中心、技術支持中心、數據分析中心和遠程診斷中心。這樣，以分散風電場為單位的運行管理模式將轉變為以集中監控中心為核心和進行狀態檢修的運行管理模式。

3 區域化集中監控系統概述

3.1 風電場集中監控系統功能

目前，現恒泰風電場已經通過4座變電站之間的專用電力OPGW 光纜實現了西營子風電場的變電站及風電機組的遠程監控，實現了對冰峰和獨石口的風電機組的遠程監視，實現了對壩緣和黃花梁項目上氣風電機組的遠程監控。已初步實現了以恒泰為中心站，對其它風電場實施監控的通信布局，為區域化集控建設奠定了堅實的基礎。

3.1.1 監控功能

（1）對接入所有風電場的變電站運行數據和風電機組運行數據等實時數據和報警信號進行監控；

（2）進行規定范圍內的遠程復位和遠程啟停機操作；

（3）事故情況下升壓站和風電機組主設備的緊急停運操作；

（4）監控過程中如果發現異常，及時聯系現場運維人員處理。

3.1.2 統計功能

（1）統計風電場各類不安全事件，并提交安全生產部進行分析處理；

（2）統計風電場發電量、可用率和廠用電率等生產指標；

（3）統計風電機組故障處理信息，并提交運維部檢修專責分析處理；

（4）統計風電場日常工作 （定檢、維護）和專項工作 （技改工作），并做好記錄；

（5）定時按要求向冀北電網公司和國華能源河北分公司上報有關的數據和信息。

3.1.3 調度功能

（1）接收風電場計劃性檢修工作申請，根據月度計劃情況提交審批后，向風電場下達批準的工作計劃；

（2）向冀北電網公司調度部門申報公司各風電場涉網設備的檢修申請，并在檢修工作結束后上報省調；

（3）接收電網調度部門計劃性檢修工作操作指令，并下達至風電場；

（4）事故狀態下，接收調度的緊急操作指令，并下達至風電場；

（5）接收冀北電網公司調度的有功和無功調節指令，并下達至風電場。

3.1.4 監督功能

（1）風電場發生的各類不安全事件均由監控中心記錄后提交安全生產部，避免風電場漏報和瞞報現象的發生；

（2）接收風電場提交的計劃性檢修工作，審批后通知風電場執行，并在檢修工作結束后歸檔閉環；

（3）根據監控到的故障情況，啟動相關處理流程，并在處理結束后提交處理報告；

（4）根據月度工作計劃，記錄風電場定檢和維護工作的執行情況，月底匯總后做到閉環管理；

（5）根據風電場工作計劃安排，批準相應工作票及操作票，做到申請、開工和終結閉環管理。

3.2 集中監控系統介紹

3.2.1 系統結構

區域風電場群遠程集中監控系統包括實時數據采集系統、實時監控系統和生產運營管理系統3大模塊。

實時數據采集系統設置在風電場就地，負責風電場風機、升壓站和測風塔等風電場設備的所有實時數據的采集、存儲和發送。

實時監控系統設置在區域監控中心所在地，負責所有風電場數據的匯集、實時監測、故障報警和關鍵設備的遠程控制。

生產運營管理系統設置在區域監控中心所在地，負責生產運行的數據統計、數據分析、報表自動生成、遠程信息發布以及風電安全生產相關的功能。

3.2.2 系統網絡拓譜圖集中監控系統網絡拓譜圖如圖1所示。

圖1 集中監控系統網絡拓譜圖

4 區域化集中監控系統投運后的目標

（1）實現海量實時數據采集、處理和存儲以及快速數據刷新。軟件平臺在海量數據處理的基礎上對不同風機類型進行分析、整合和歸類，總結各種風機檢修和故障等各種運行情況的規律，從而實現對各種風機的運行優化和狀態檢修。同遠程診斷系統結合，形成國華能源河北分公司獨有的一套針對于不同風機類型的分析、診斷、預測和檢修平臺。

（2）實現“智慧型”的風機監控功能。軟件平臺不僅對風機和升壓站等風場設備進行基本的控制和狀態／報警監視，而且能夠根據設備采集參數數據的變化趨勢或差異，生成“智能化”的預警，以提示設備存在的潛在問題，從而實現 “預防性維修”的設備管理模式，進而實現 “集中監控、現場少人值守、區域檢修”的風場管理目標。

（3）提供豐富的績效分析和管理報表功能。軟件平臺采用業界通用的績效評價體系，基于軟件平臺采集的業務數據自動生成各種分析和報表，同時提供靈活的報表定制功能，以滿足經常變化的報表需求。結合集團公司、國華能源河北分公司及冀北電網公司的要求和實際生產需求，完成日報表、周報表、月報表和年度報表的整理。

（4）完成風電場的指標管理體系，完成風電場的生產指標的計算與分析，實現整個國華能源河北分公司風電場指標的對標管理、指標控制以及評價管理等內容。

（5）實現充分的系統整合，在統一的軟件平臺上實現對風電場所有設備的監視、報警 （短信功能）、控制、數據分析和報表制作，避免數據在不同系統的重復錄入。另外，還可以在統一平臺上采用同一種規則對所有設備運行狀況進行對比分析，有利于開展運行優化工作，及時發現共性問題。通過定制化開發所需要的統計功能，從單臺設備運行數據的縱向對比分析掌握設備性能的退化情況，從多臺設備的橫向對比分析發現設備的缺陷和存在的問題。

（6）風電場群遠程集中監控 系統的建設有利于優化人力資源配置，充分實現專業人才的培養。現場取消運行值班人員，只留少人值守，成立集中檢修班組，提高人員的利用效率，實現專業分工和運檢分離，真正實現風電場 “無人值班、少人值守、區域檢修”的科學管理模式。

5 結論

隨著赤沽地區集中監控的建設，區域內西營子和獨石口風電場已經實現了少人值守，大大節約了人力資源。隨著集控建設工作的逐步推進，赤沽地區將實現以恒泰風電場為中心站對區域內各風電場內主要設備及系統 （風電機組、升壓站、測風塔、箱變等設備）進行實時監測和控制，并對風電場風功率預測系統信息集中監測和風電場能量管理的集中調度，通過對設備的實時數據和歷史數據進行統計分析，做到風電場在運行過程中產生問題的及早發現和及早解決，從而有效降低風電場運行成本，提高維護人員的工作效率。區域化集中監控的實施為推動區域內風電場安全可靠并網和持續健康發展提供了有效的技術保障，為實現風電場 “少人值守，無人值守”的運營新模式奠定了基礎。

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