“無人值班，少人值守”風(fēng)電場及其集控中心的設(shè)計(jì)思考

文 | 唐志軍，沈石水

“無人值班，少人值守”風(fēng)電場及其集控中心的設(shè)計(jì)思考

文 | 唐志軍，沈石水

隨著國家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策落實(shí)和風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，我國風(fēng)電裝機(jī)容量已位世界前列。伴隨著風(fēng)電開發(fā)的深入，偏遠(yuǎn)山區(qū)、高海拔地區(qū)、海上風(fēng)電正在成為我國風(fēng)電發(fā)展的主要方向，而在這些地區(qū)的運(yùn)行值班人員，必然面對生活條件艱苦、工作環(huán)境惡劣的問題。其次，在大型的風(fēng)電場中有幾十臺甚至上百臺風(fēng)電機(jī)組，同時(shí)一個風(fēng)力發(fā)電公司擁有多個風(fēng)電場，多個風(fēng)電場分散于不同的區(qū)域，如果對每個風(fēng)電場單獨(dú)進(jìn)行管理，需要消耗大量的人力物力，也給電網(wǎng)的調(diào)度和電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來諸多問題。所以，打造“無人值班、少人值守”風(fēng)電場，設(shè)置風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，建立風(fēng)電場遠(yuǎn)程集控中心，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的集中運(yùn)行管理、集中檢修管理、集中經(jīng)營管理和集中后勤管理，是風(fēng)電場未來發(fā)展的趨勢，保障實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場綜合利用效益最大化。

“無人值班，少人值守”風(fēng)電場，指沒有固定值班人員在風(fēng)電場就地進(jìn)行日常監(jiān)視與操作，日常操作與監(jiān)視由遠(yuǎn)程集控中心通過遠(yuǎn)程調(diào)度自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場及其升壓站的遙信、遙測、遙控和遙調(diào)（四遙）功能。根據(jù)集控中心與被控風(fēng)電場的地理位置，在風(fēng)電場升壓站適當(dāng)留守風(fēng)電場檢修維護(hù)和安保人員。

風(fēng)電場遠(yuǎn)程集控中心設(shè)計(jì)思路

圖1 集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

遠(yuǎn)程集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式分層分布式結(jié)構(gòu)，全分布式數(shù)據(jù)庫，整個系統(tǒng)分為集控中心主控級和各風(fēng)電場分控級2個主要層次。通過不同的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信程序和運(yùn)行控制模式，實(shí)現(xiàn)集控中心主控級對各風(fēng)電場的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)見圖1。

（1）各風(fēng)電場及升壓站設(shè)置一套完整的監(jiān)控系統(tǒng)，風(fēng)電機(jī)組配有SCADA系統(tǒng)，升壓站采用全計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式。集控中心正常運(yùn)行時(shí)，各風(fēng)電場及升壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接受集控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制指令，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)和管理功能。風(fēng)電場實(shí)行無人或少人值守的運(yùn)行方式，所有調(diào)控指令均由集控中心發(fā)出，僅在特殊情況下才能對風(fēng)電場進(jìn)行必要的操作。

（2）遠(yuǎn)程集控中心設(shè)有其監(jiān)控范圍內(nèi)各風(fēng)電場完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫，包括風(fēng)電機(jī)組、箱式變壓器、風(fēng)電場升壓站、風(fēng)電場功率、測風(fēng)塔、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、電量計(jì)量系統(tǒng)等數(shù)據(jù)。

（3）為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的混合傳送及數(shù)值天氣預(yù)報(bào)文件、風(fēng)功率預(yù)測結(jié)果上傳下達(dá)、風(fēng)電場有功功率及無功電壓的控制，在風(fēng)電場側(cè)及集控中心設(shè)置風(fēng)電綜合通信控制器，并制定風(fēng)電信息統(tǒng)一的傳輸規(guī)約，并根據(jù)傳輸信息量的類別和容量設(shè)置通信控制器的臺數(shù)。

（4）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過安全可靠的風(fēng)電場通信與信號系統(tǒng)，具有對所監(jiān)控的風(fēng)電機(jī)組實(shí)施遠(yuǎn)程運(yùn)行優(yōu)化與控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組出力和對無功及電壓的調(diào)節(jié)（AGC和AVC控制），保證大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組群并網(wǎng)后的電能質(zhì)量，以及電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（5）集控中心主站系統(tǒng)供電電源配備專用的不間斷電源裝置(UPS)。配備的UPS電源為雙UPS冗余熱備用，且具備無擾動自動切換功能。集控中心配置通信專用直流電源系統(tǒng)。

（6）集控中心配置GPS/北斗雙對時(shí)系統(tǒng)，并能與各風(fēng)電場對時(shí)系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)鐘，同時(shí)能對風(fēng)電場對時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（7）為了保障風(fēng)電場無人或少人值守后的安全運(yùn)行，在集控中心設(shè)置視頻監(jiān)控及安防主站系統(tǒng)，接收各風(fēng)電場視頻及安防系統(tǒng)上傳的監(jiān)控信息，視頻及安防系統(tǒng)單獨(dú)組織通訊通道。

（8）風(fēng)電場至集控中心需提供獨(dú)立的傳輸通道。通信系統(tǒng)方案的選取應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場的實(shí)際情況，充分利用已有資源，對具備租用電信或電網(wǎng)通道條件的風(fēng)電場，應(yīng)首選租用通道。被控風(fēng)電場離集控中心較近或不具備租用條件的風(fēng)電場可敷設(shè)自有專用光纖。通信系統(tǒng)主要用于傳輸各風(fēng)電場至集控中心的專有業(yè)務(wù)，需具有極高的可靠性和較短的傳輸時(shí)延。

集中監(jiān)控中心“四遙”信息的內(nèi)容

根據(jù)風(fēng)電場建設(shè)的特點(diǎn)，本文列出集控中心所需的風(fēng)電場及升壓站部分“四遙”信息的內(nèi)容，見表1、表2、表3。視頻及安防系統(tǒng)監(jiān)控信號需根據(jù)風(fēng)電場具體情況單獨(dú)討論。

表1 模擬量信號表

表2 主要開關(guān)量輸入信號表

表3 開關(guān)量輸出信號表

結(jié)論與建議

隨著風(fēng)電場開發(fā)和管理的深入，“無人值班，少人值守”風(fēng)電場和集控中心的建設(shè)將成為風(fēng)電場運(yùn)管的必然方向。本文討論了風(fēng)電場遠(yuǎn)程集控中心的網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)，并對“四遙”信息的基本內(nèi)容做了總結(jié)。同時(shí)對“無人值班，少人值守”風(fēng)電場和集控中心的建設(shè)提出一些建議：

（1）風(fēng)電場的技術(shù)和設(shè)備選擇應(yīng)遵循“安全、高效、環(huán)保”原則，優(yōu)先采用技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、少維護(hù)的高可靠性產(chǎn)品。

（2）通信配置應(yīng)能支撐繼電保護(hù)、自動化、防誤閉鎖、安防、視頻、保護(hù)管理子站、電能量采集、風(fēng)功率預(yù)測、有功功率控制、無功電壓調(diào)節(jié)等系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的需求。有條件的風(fēng)電場至集控中心的通信宜配置雙通道。

（3）遠(yuǎn)程集控中心需監(jiān)控多個風(fēng)電場，而一些早期開發(fā)的風(fēng)電場采用進(jìn)口機(jī)組且各廠家的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)通信規(guī)約不盡相同，需建立一套統(tǒng)一的開放式的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)通訊標(biāo)準(zhǔn)。

（作者單位：龍?jiān)矗ū本╋L(fēng)電工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司）