遠程集控平臺在廣西桂林風電集控中心的應用

文 | 賓世楊，王曉東，楊民

風電場

遠程集控平臺在廣西桂林風電集控中心的應用

文 | 賓世楊，王曉東，楊民

建設集控中心的必要性

國家電投廣西桂林風電公司在廣西壯族自治區桂林地區投資建設了多個風電場，目前已建成投運的有金紫山電場，其裝機容量66×1.5MW、配套1座110kV升壓站；興安源江風電場裝機容量66×1.5MW、配套1座110kV升壓站。現在桂林市興安縣擁有6個已核準在建風電場（平嶺、西坑、道坪、殿堂、石板嶺、嚴關），裝機容量為450MW，分別安裝了新疆金風科技股份有限公司生產的1.5MW永磁直驅風電機組和明陽風電生產的2.0MW雙饋風電機組，配套1座220kV升壓站，在靈川、龍勝已經開始前期工作。各風電場地域分散，對其運行維護管理不便，因此，2015年在桂林建設風電場集控中心，目前在開發與使用中。

從業務角度來說，集控中心是桂林公司的數據處理中心，主要用于集中監控風電機組、升壓站、箱變等設備數據信息采集和應用。通過運用計算機技術和通信技術，建立遠程監視與運行分析、診斷、控制中心。

遠程集控平臺技術特點

一、軟件特點

軟件開發工程是以人為主，利用軟件開發方法及工具進行的各種活動的有序過程。其中，開發人員的組織管理是軟件開發成功的重要因素。基于軟件組件的軟件開發過程是在設計好系統結構后，利用軟件組件的構造或重構的過程。

二、通訊接口要求

（一）安全性要求

數據采集接口應不能影響控制系統的正常運行，接口的通信機制應提供固有的安全性能，保障控制系統本身的安全。

（二）實時性要求

數據采集接口應能夠及時地反映過程信息，這種及時反映是從過程分析的角度提出的，過程數據的實時性是這些數據重要價值的體現。如果控制系統中的數據不能以較高的速率傳遞進入系統數據庫，那么這些數據就失去了其自身最重要的價值。因此，接口系統應提供高速的數據采集通道，保障數據的實時性。

（三）可靠性要求

數據采集接口應能夠在各種情況下正常工作。其可靠性應與被接口的設備一樣，只要被接口的設備在工作，接口系統就應當工作。

（四）易維護性要求

通信接口子系統應易于維護。維護包括狀態提示、故障診斷、系統設置、人機接口、系統網絡物理連接等方面。

（五）數據時標要求

在風電場進行現場數據采集時，通訊接口程序使用本地數據源時標，即數據帶時標傳輸，由此解決網絡中斷等異常情況下數據緩存發送時的時標問題。

（六）通訊規約要求

與風電機組SCADA系統數據通信，可使用Modbus、OPC協議；與升壓站綜合自動化系統數據通信，可使用DL/T 634.5104規約或DL/T634.5101規約；與電能量計量系統的數據通信，可使用DL/T 719-2000規約或者根據電能量計量系統供應商開放的具體規約進行定制開發；與風功率預測系統通信，可使用Modbus協議或者根據風功率預測系統供應商開放的具體規約進行定制開發。通訊采集內容以現場各控制系統廠家（如風電機組、NCS等）提供的實際數據為準。

實現風電場集中管控應用

一、運營商鏈路設計原則

各風電場至集控中心通信系統方案的選取應根據風電場實際情況，充分利用已有資源，采用風電場附近運營商通信基站的光纜接入到風電場升壓站通信系統。形成風電場至集控中心的運營商通信鏈路，通信系統主要用于傳輸各風電場至集控中心的數據傳輸和業務的辦理。通信設備的交換機和路由器要求具有極高的可靠性和較短的傳輸時延，從而提高了傳輸效率。

二、電力調度專線鏈路設計原則

110kV巖塘變電站位于桂林市臨桂區世紀大道，廣西桂林風電集控中心通信機房位于桂林市臨桂區仕通路中段，根據集控中心所處的地理位置，從就近接入、節約投資原則考慮，集控中心光纜接入廣西電網 110kV 巖塘變電站；為提高運行可靠性，降低光纜損壞對電路中斷的風險，在集控中心至110kV巖塘變電站之間敷設2根光纜，每根光纜 24 芯、長度約為1km，形成廣西桂林風電集控中心至110kV 巖塘變電站Ⅰ、Ⅱ回光纜路由，通過光纜形成站與站之間的連接，如圖1所示。

桂林風電集控中心位于廣西桂林市臨桂新區，集控中心通信系統通過110kV巖塘變電站接入廣西電網桂林地區級光傳輸網A、網B。

三、 網絡布置方案

按照《電力二次系統安全防護總體方案》《電力監控系統安全防護規定》，通信系統按照“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的原則進行硬件網絡的整體設計,遠程控制區與下屬各風電場現場管理區進行直接通信，實現針對風電場的數據采集功能以及控制指令下發功能，通訊鏈路使用運營商數據專線，并采用千兆型縱向加密認證網關，實現專線數據傳輸的數據加密傳輸需求，同時部署具備防火墻功能的路由器，對遠程控制大區與風電場網絡之間進行控制。

圖1 集控中心光纜路由圖

圖2 集控系統網絡拓撲圖

集控中心配置地區級光傳輸網A和光傳輸網B設備，建設集控中心至巖塘“1+1”622Mbit/s光纖通信電路；配置廣西電網省級調度數據網接入路由器設備，接入廣西電網調度數據網；配置廣西電網電廠專用綜合數據網設備，接入廣西電網電廠專用綜合數據網；配置雙套通信電源設備。

廣西桂林集控中心側公用數據網安全接入區配置1臺公網前置采集服務器、1臺縱向加密認證裝置設備、1臺正向物理隔離設備、1臺反向物理隔離設備共同構筑公網安全接入區。公網前置采集服務器應獨立配置，不得與其他設備共用；公網采集數據應經公網前置采集服務器處理后通過反向物理隔離裝置送往控制區。集控中心側配置公網采集處理軟件1套，完成各風電場及升壓站數據的統一采集處理，以及與集控中心系統過物理隔離裝置通信及數據交互。

桂林集控中心監控系統與廣西中調、廣西備調和桂林地調實現互聯，主要完成集控中心所轄風電場群的總有功、總無功以及風電場群風功率預測數據與以上調度機構的傳送，同時接收調度機構下發的發電調度計劃或調度命令，根據發電調度要求對風電場群風電機組進行統籌調控。桂林集控中心與廣西中調、桂林地調的OS2系統之間通信采用調度數據網和MSTP/FE網絡專線通道，與廣西備調之間通信采用調度數據網通道，通信規約采用TASE2或IEC104規約。集控中心應進行相應的接入電網系統接口開發，實現與電網系統之間的交互。

四、遠程控制功能

遠程控制軟件要求采用C/S方式進行發布，并需在大屏幕上進行顯示，用于集控中心的人員進行現場監視及遠程控制操作。遠程控制軟件要求界面美觀、易用、友好，遠程控制主要面向運行操作人員，系統不需要過多的分析統計功能，主要功能為滿足運行人員的監視、操作需求，除可進行常規生產監視外，還可實現針對故障的閉環處理功能，即發現故障、解決故障、分析故障三步。除此以外，系統還可實現針對調度AGC/AVC指令的分析及風電機組的風電場功率分配功能，以及針對升壓站的設備控制功能。生產數據的統計分析功能由遠程監測功能實現并發布，出于安全及穩定性考慮，遠程控制功能采用C/S架構設計。

各風電場及升壓站計算機監控系統接受集控中心的遠程監視和控制指令，實現遙測、遙信、遙控、遙調和管理功能。風電場實行“無人值班、少人值守”運行方式，所有調控指令均由集控中心發出，各風電場值守人員只負責維護和巡視工作，在特殊情況下才進行必要的操作。

五、主要應用功能

集控系統將結合廣西公司和風電公司長期戰略發展規劃進行整體規劃和實施，并以“監、管、控”三位一體的管控一體化為項目的總體建設目標。項目將按照“統一規劃，分步實施”的建設原則分期建設。即總體規劃設計搭建100萬千瓦容量集控系統(初步為10個風電場)，最終完成所有風電場的接入。

集控系統為了實現對風電場的集中監控，需要信息化建設的整體支撐。根據集中監控業務需求，形成完整的信息化建設藍圖。其中遠程監測平臺、遠程控制平臺以及生產管理平臺是買方整體信息化規劃中的三個主要平臺：

1.遠程監測平臺，實現集控系統對公司下屬各風電場生產實時數據的遠程采集、存儲，采集數據涵蓋風電場生產全周期的各個自動化控制系統，包括風電機組SCADA系統、升壓站NCS系統、風功率預測系統、電能計量系統、AGC/AVC一次調頻系統等。同時以生產數據為基礎實現針對風電場的實時監測、統計，以及區域風電場的對標分析統計。

2.遠程控制平臺，實現集控系統對風電場設備的遠程控制，其控制功能將涵蓋單個機組及批量機組控制及升壓站刀閘等設備，實現“以人為本，減人增效”的建設理念。

3.生產管理平臺。此平臺是為了實現風電公司下屬各風電場的規范化、標準化生產管理，提高企業信息化管理水平。

集控系統三大平臺的設計、開發、實施要滿足廣西公司、集團公司提供數據的要求；滿足SIS/MIS等周邊其他系統對數據的要求；具有數據的前瞻性和數據接口的可擴展性。

（一）首頁監盤

作為數據監視總體情況展示界面，讓登錄平臺的集控中心人員，在第一時間看到公司、風電場等不同維度總覽數據，以列表和風電機組矩陣等方式進行展示，方便集控中心人員對公司、風電場等不同維度的運行情況進行直觀總體的認識。

總覽數據，包括投產/運行容量、安全運行天數、發電指標、減排指標、機組狀態等信息以列表方式進行直觀展示，并將每個風電場或項目期的各機組運行狀態與參數通過機組矩陣的形式進行展示，一旦出現異常，將以不同顏色進行提示，并配以各風電場升壓站畫面，方便集控中心的人員了解升壓站的運行情況。

（二）風電機組監視

平臺根據現場實際情況，對機組數據按照系統進行分類，如變槳系統、液壓系統、機艙系統等。集控中心的人員可直接點擊單個機組，可以進入機組的詳細數據頁面，界面以剖面圖、列表、曲線等方式對機組各重要信息進行展示，方便工作人員詳細了解機組重要數據以及事件狀態。

（三）數據報警

生產異常報警主要針對參數異常、設備故障等事件進行綜合提示及管理，在異常發生時系統將第一時間觸發報警，無論當前用戶處在哪個頁面，系統均會第一時間通知用戶發生了異常，同時還將觸發集控中心的報警音箱。

報警觸發后可基于規則解析引擎的邏輯判斷，準確地描述出各類不同異常信息，并將記錄其具體分類、報警時間、級別等信息，方便后續統計、追溯報警詳細過程。同時報警觸發后，可由運行人員手工消除。最終完整的報警信息將可通過報警列表查詢功能進行追溯。

總結

目前，系統集控范圍是所轄的風電場，可在同一平臺下對不同控制系統的風電機組和升壓站輸配電設備進行統一監控，在集中控制領域處于先進水平。該遠程集控中心的應用，不僅極大地降低了風電場運營和維護成本，而且能將各風電場的風電機組、箱變、升壓站繼保與自動化裝置、電能計量和風功率預測信息統一傳輸至集控中心，進行存儲、處理、分析和應用，大幅提高了風電運行管理水平。同時該系統可對風電場運行情況進行監視及對出力變化趨勢進行準確預測，并在上述基礎上實現對風電場的自動發電控制，最終達到風電運行可控化的目標。

集控方式下的生產運營管理模式對多個風電場生產人員、設備進行統一管理，實現了“管控一體化”。通過對多個風電場的集中管控，最終實現“無人值班、少人值守”運行模式，體現了“以人為本，減人增效，開源節流”的管理理念，勞動用工減少，生產成本降低，同時通過提高設備安全可靠性、設備完好率和可利用率，將大幅提高公司生產管理水平及整體經濟效益目標。集控平臺同時作為“監視控制中心、數據中心、管理中心”最終實現集控中心對現場設備進行“遙信、遙測、遙控、遙調、遙視”功能。這為國內風電數字化時程的快速推進奠定堅實基礎。

（作者單位：國家電投集團廣西電力有限公司桂林分公司）

攝影：陳裕法