基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統設計

上海中廣核工程科技有限公司 張 毅

1 引言

隨著智能電網建設得愈加成熟，其所體現出的作用也是愈加的明顯，通過智能電網能夠根據用戶的用電需求將電力能源進行合理的分配傳輸，在保證滿足用戶電力能源需求的同時盡可能地降低電力能源傳輸過程中的損耗，而且智能電網還能夠對電力設備運行情況進行實時監測，降低其出現故障的可能性，從而以此來達到保證電網運行安全性和穩定性的目的。基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統則是在智能電網中應用較為普遍的一種監測管理系統，通過該系統能夠有效地對智能電網中電力設備運行情況進行監測和管理，確保風力發電設備所產生的電能在智能電網中能夠得到有效利用，大幅度地提高電力能源的利用率，并以此為基礎來推動整個電網運行穩定性和運行效率的提升。

2 基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統

2.1 設計思路

基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統主要能夠起到對風力發電設備的運行情況進行及時監測以及電網電力能源合理分配輸送的作用。該系統主要能夠分為硬件設計部分和軟件設計部分組成，其硬件設計部分包括了風力發電設備、傳感器、控制器以及蓄電池、逆變器等硬件組成；軟件設計部分則包括了數據采集模塊、中心控制平臺、云服務平臺以及外端連接模塊等子系統；硬件設備與軟件系統之間的相互配合共同實現了基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統的功能作用[1]。該系統在電網中的應用能夠實時監測到風力發電設備的運行情況和電網中電力能源的輸送情況，在保證電網以及電力設備運行穩定的同時提升其運行效率，從根本上有利于推動電力行業更加快速地發展。

2.2 系統硬件設計

2.2.1 風力發電設備

風力發電設備指的是利用風能產生電能的設備，其在智能電網中所占據的應用比例也是越來越大，通過風力發電設備能夠為智能電網的運行提供充足的電力能源。智能電網電力節能監測與管理系統則也能夠對風力發電設備的運行情況進行實時監測，其通過傳感器收集到風力發電設備的運行數據，并根據數據的變化來判斷風力發電設備的運行情況，提前進行設備故障預警，降低風力發電設備故障發生的可能性[2]。

2.2.2 傳感器

傳感器在基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統主要起到收集監測設備運行數據的作用，傳感器能夠分為眾多不同的類型，將傳感器安裝到風力發電設備中，其能夠收集到風力發電設備的運行參數，并將這些數據利用無線傳輸技術快速傳輸到智能電網電力節能監測與管理系統的中心控制平臺中，以此來實現對目標設備進行監測和管理的目的。

2.2.3 蓄電池、逆變器

蓄電池和逆變器是風力發電系統的重要組成部分，逆變器能夠將風力發電設備收集到的風能全部轉化為電力能源，并將所轉化的電能輸送到蓄電池中進行存儲。智能電網電力節能監測與管理系統則能夠對逆變器的能源轉化情況和蓄電池的能源存儲情況進行監測，并根據實際應用需求對逆變器運行參數進行遠程調整，在保證能源轉化質量和效率的同時降低設備運行過程中造成的能源損耗。風力發電系統設備組成如圖1所示。

圖1 風力發電系統設備組成

2.3 系統軟件設計

2.3.1 數據采集模塊

數據采集模塊是基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統的基礎模塊之一，也是系統監測作用發揮的根本所在。數據采集模塊主要是通過電光互感器、電子互感器、智能傳感器等傳感器來對風力發電設備運行過程中產生的電壓、電流等相關狀態參數完整收集，而后再將這些數據傳輸到中心控制平臺進行數據分析處理，通過數據處理結果來判定現階段風力發電設備的運行狀態是否正常。數據采集模塊能夠直接影響到風力發電設備運行狀態的監測結果，如若數據采集模塊存在問題的話，所采集到的風力發電設備運行數據信息與實際信息之間將會出現一定的差別，在進行數據信息分析的時候也無法保證分析結果的可靠性，最終可能會因為數據采集不夠精準而導致判斷錯誤的現象發生，從而對風力發電設備的正常運行造成影響。因此需要做好數據采集模塊的設計工作，這樣才能夠更好地保證數據采集結果的精準性和可靠性，從而為智能電網電力節能監測與管理工作的順利開展奠定下堅實良好的基礎[3]。

2.3.2 中心控制平臺

中心控制平臺是基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統的關鍵所在，工作人員不僅能夠通過中心控制平臺及時掌握風力發電設備的實際運行狀態，而且其還能夠利用中心控制平臺來對風力發電設備運行參數進行遠程調試，從而以此來使得風力發電設備處于最佳運行狀態。同時中心控制平臺還能夠起到分析風力發電設備運行狀態參數數據的作用，當智能電網電力節能監測與管理系統內的數據采集模塊將風力發電設備運行狀態參數數據全部采集完畢并傳輸到中心控制平臺之后，中心控制平臺便能夠自動將所有的數據進行分析，并比對風力發電設備以往正常運行狀態的參數數據，從而給出最終的數據分析、比對結果，如若數據分析、比對結果存在異常的話，則意味著風力發電設備存在運行故障隱患，維修人員便需要立即停止風力發電設備運行，并對其進行及時檢測維修，以此來避免風力發電設備故障造成其他更為嚴重的影響[4]。智能電網電力節能監測與管理系統如圖2所示。

圖2 智能電網電力節能監測與管理系統

2.3.3 云服務平臺

智能電網電力節能監測與管理系統與云服務平臺之間也有著較為緊密的聯系，云服務平臺主要是通過虛擬化技術來實現的，通過虛擬化技術來為云計算服務提供基礎架構層面的支撐。中心控制平臺所接收到的風力發電設備運行參數數據會全部存儲到云服務平臺中，通過云端服務器來記錄風力發電設備的運行歷史，這樣所有的數據便能夠得到有效的保存，當風力發電設備出現運行故障或者其他問題的時候，工作人員便能夠通過查詢風力發電設備的歷史運行數據，并根據風力發電設備歷史運行數據的變動情況來判斷其故障具體情況。

2.3.4 外端連接模塊

外端連接模塊相當于是智能電網電力節能監測與管理系統中的應用層，系統其他模塊的相互配合主要是實現對風力發電設備的運行狀態參數監測與管理，而外端連接模塊則能夠將風力發電設備監測數據傳輸到其他的外界操控設備中。其中最為常用的外端連接操控設備是手機App、Web 網絡應用和客戶端等，基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統也有著專屬的網站界面，用戶通過正確的賬號、密碼便能夠實現系統界面的登錄，而后便能夠根據自身的權限來對風力發電設備的運行監測數據進行查詢。外端連接模塊使得查詢風力發電設備運行監測數據的方式增多，這將進一步提升風力發電設備運行監測的效率，工作人員如若在進行其他工作無法處于監控中心大屏附近的時候，便能夠通過手機App 或者登錄系統界面等方式來隨時隨地地對風力發電設備的運行監測數據進行查看[5]。

3 智能電網電力節能監測與管理系統的功能與特點

3.1 遠程集中監控

基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統能夠起到對風力發電設備進行遠程監控的作用，其通過數據采集模塊能夠及時收集到風力發電設備運行的狀態參數等信息數據，而遠程監控模塊則能夠對風力發電設備的運行環境進行監控，風力發電設備所處的運行環境對于其運行效果也有著較大的影響，通過遠程監控模塊一方面能夠確保風力發電設備處于安全運行環境中，另一方面則能夠對風力發電設備與電網其他電氣設備之間的連接進行監控。遠程監控模塊主要由攝像頭等前端監控設備和遠程監控子系統組成，其所監控到的畫面能夠直觀地展現到監控中心大屏上，而且監控中心大屏上還會將所監測到的風力發電設備的運行參數數據也展現出來，工作人員通過觀看監控中心大屏便能夠及時對風力發電設備的實際運行狀態進行掌握，而且在進行風力發電設備故障維修的時候，維修人員也能夠根據監控錄像和風力發電設備運行參數來快速分析故障問題所在。

3.2 降低能源損耗

將基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統應用到智能電網中，其能夠對風力發電設備的運行情況進行全面、實時監測，不管是電力能源的轉化效率還是風力發電設備的運行穩定性等均能夠被系統監測到，工作人員利用系統便能夠對相關設備進行遠程操控，確保所有的設備都處于較為穩定的運行狀態。同時智能電網電力節能監測與管理系統還能夠對電力能源的輸送情況進行監測，一方面保證風力發電設備的電力能源轉化效率滿足應用需求，另一方面則能夠盡可能地降低電力能源傳輸過程中的損耗，以此來保證電網運行的安全性和穩定性。

4 結語

基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統所能夠起到的實時監測與管理作用對于電網的發展有著極其重要的意義，但是該系統的一些技術還是存在著問題的，其中最為明顯的便是設備的故障維修問題，其能夠及時監測到風力發電設備故障情況，卻無法通過提前遠程自動操控來避免設備出現故障。因此在未來的不斷發展過程中仍應當不斷加強對基于風力發電技術的智能電網電力節能監測與管理系統的研發，這樣才能夠更好地推動整個電力行業的發展。