风电场集控运行技术

风电场集控运行技术

张红荣

大唐河南清洁能源有限责任公司   河南省郑州市 450000

摘要：随着化石能源的不断消耗，风力发电作为一种清洁，可再生资源将会得到进一步的推广和利用。随着大型风力发电企业的兴起，如何将分布在不同地域的风电场进行统一的生产管理，已经成为一个新的研究课题。风电场远程集控的运营与管理模式的提出与实施，为这一领域提供了有益的参考。通过实际应用，说明了风电场集中控制和运营管理模式可以对多个风电场进行统一管理，可以有效地提高生产管理人员的工作效率，增强员工的执行力，减少风力发电企业的安全风险。

关键词：电力；集控运行

1.风电场集控运行概述

风电场的集控与调度系统的研制，主要针对目前我国风电场分散经营所遇到的难题：第一，运行与管理。风电场分布比较分散，设备、环境、发电量也各有差异，使得其宏观调控困难；第二，是运营和维修。因为各风电场相距较远，而且每一个风电场都有很多风机，不同的设备厂商也不一样，这就造成了设备的迅速维修困难；每一个风力发电厂都有一组运行和维修人员，这样做不但会造成人力资源的浪费，还会在工地上造成很大的麻烦。他们的工作、生活都很不方便，这对吸引人才和队伍的稳定很不利；风力发电的不确定性和对电力质量的影响直接关系着风电与电网的连接。赤峰地区的风力发电站均与东北电力网相连。由于电力系统的特点，使得风力发电很难在电力系统中进行输送，并且存在着很大的负载约束。利用该系统，实现了公司整体运营的最优，保证了最大的负载传递。

2.风电场集控运行系统的构成

2.1变电站集控系统

变电站集中监测软件应兼顾安全与兼容两方面的需求，以保证对风电机组的整体操作进行全面的分析与处理。由于变电站的监控后台是由安全操作监测和集中操作控制的，所以它需要具备数据处理、屏幕显示、遥控操作、事件序列记录、事故分析等功能，并具备一定的运算功能和报表打印功能。按照国家能源局二级系统安全防护条例，为了保证各分站的数据传输与设备控制，应在各分站之间设置专用线路，采用专用的电力线或数据线进行数据通信，以保证整个通信过程的安全性，同时降低对电网的冲击。

2.2风机监控系统

风机监测系统主要是为了对各种风机进行全方位的监测。所以，在网络选择中，应该使用多种网络拓扑结构。风力发电机支持 VPN接入，通过监测客户，保证整个风电机组的全面检测。在宽带网络中， VPN网络很容易受到网络带宽的影响，常常会发生中断、延时等问题，从而造成风电机组的集中控制系统不稳定。因此，在风电机组中增设专门的线路，以解决因处于不同网络区段而导致的 IP地址难以同时监测的问题。为了保证系统的安全，需要在服务器端设定登录权限，并按照用户的权限进行远程操作和数据报表的产生。风机监测系统采用主备用通讯线路，能有效地保证风机的安全、稳定。同时，通过风机监测，可以实时地分析风电机组的各个设备的工作状况，保证其监测结果与实际监测结果一致。

2.3风电场运行数据

通过对风机监测系统所收集到的风机设备的工作情况进行分析和处理，能够及时发现存在的问题。风电场的运行数据分析与优化系统可以与风机监测系统的服务器端相对接，实现了对风机的实时采集、整合，形成了一个在线的风机监测平台。分析和优化风电机组运行数据，包括可靠性数据分析、故障统计、趋势分析等。运行数据主要由数据收集和集中存储分析两部分组成。为了保证对风电机组的通讯系统的控制，在各个子场都要设置数据采集前端。为了保证用户的数据保密和安全性，在实时运行时，必须将采集到的数据以保密的方式发送到中心监测数据库。中央监控系统利用收集到的数据，构建了一套完整的风机操作数据库，利用集中控制中心对风电机组的全部设备进行实时监测。

3.风电场集控技术的具体运行

在风电集控调度系统建设中，各生产单位要建立一整套的集控和管理体系，以保证其安全可靠地运行。通过对实际应用环境和操作与维护的综合分析，在不同的条件下，保证用户在不同的条件下都能正常的使用，而且在100个人在线时，系统不会有显著的反应迟钝或者服务被拒绝。当存在一定的并行存取时，系统必须保证在1秒之内完成用户的动作和要求，并且在3 s之内完成用户的最大延迟，需要经过大量的特殊运算处理。如果不能在多个并行环境中对用户的要求做出迅速的反应，则这个系统将会产生一个很糟糕的用户体验并且没有任何发展空间。由于中央控制调度系统既要为风电和因特网用户提供服务，又要满足电网的特殊需求，所以对其安全性的需求是显而易见的。系统要防止病毒、木马和非法使用者的入侵。此外，为了避免错误操作，还应对风电专用网的用户资料进行必要的审核。针对不同的用户，赋予不同的权限，对访问审查的限制，并对其进行合理的配置，防止了权限的重复。

为了保证数据的安全性，采用了最低使用权限的原则。中央控制与调度系统需要综合考虑其使用者的知识和使用环境。该系统的核心使用者为各区域的风电场资讯工作者和主风场主管，因此必须要具备简单、清晰、友好的界面，同时还要具备主风场管理者的能力与效率。信息系统的故障应该保持在很低的程度，保证一个星期之内不发生故障。每月的停机次数必须少于1次，并且没有无法修复的系统。有关机保护，即使突然停电，也不会对系统造成严重的伤害。同时，为了防止由于各种原因导致的故障，系统必须定期、自动地进行重要数据库备份。在设计和开发集控调度系统时，根据实际用户的需求，以及今后的业务发展，并根据用户的使用习惯和系统的能力需求，设计出一套完整的集控制调度系统。同时，对系统的安全与可用需求进行了仔细的权衡，在此基础上，设计人员根据技术上的先进、维护方便、性价比高、可扩展性好、满足业务需求等原则，设计了集控调度系统的逻辑结构。该系统的设计思想是：在技术的选择上，既要兼顾技术的成熟度，又要兼顾技术的先进性，要在两者之间寻找一条合适的技术路径。在设计的硬件平台、软件系统方面，设计人员要遵循技术成熟度高、技术先进的原则，确保系统的可靠性和技术的先进性。

4.风电厂集控与调度系统展望

随着我国风电产业的迅速发展，以及大型风力发电企业的出现，对多个风电场进行集中监测将是今后风电场运营发展的必然趋势。在技术开发上，中央控制系统采用大规模的实时数据库，对不同的风机运行数据进行集中地存储与分析，实现运行记录、数据比较、风机故障分析、故障预警等，并根据需要自动产生数据报表，降低了操作人员的劳动强度。同时，本系统还能与目前正在进行的电网调度中的风电预报、 AGC系统进行集成和互补。

从功能上看，集控中心可以向集控中心、生产调度中心等方向发展。中央控制中心的功能是代替现场的工作人员，以达到无人管理的状态。本系统对安全、稳定的要求很高，经常被应用在地区风电企业的运营监测中。生产调度中心主要负责对风电机组的运行进行监测，而非对其进行直接的控制。利用 VPN链路，将相应的调度命令发送到相关的风电场或地区的中央控制中心。若能兼有以上两种功能，则可使其成为一个集管理、调度于一体的综合性枢纽，并具有较高的安全性与稳定性。在系统安全性上，风力发电的中央控制系统将严格遵守有关的电力工业信息安全标准，其中也包含了国家电网公司的信息安全标准。目前，进口风机的远程监测系统可以通过 VPN客户机，利用公用 IP和密码登录到风机监测服务器，对风机的操作进行监测和控制。这与电力系统有关的信息安全需求不符。通过取消对服务器公用 IP地址的设定，可以改善这种状况。在风力发电机监测服务器和外界的所有信息交流均由专门的隔离设备完成。

5.结语

风电场集中控制是指对风电机组的各项设施和各生产环节进行统一的控制。风电机组的集中控制和运营水平对机组的安全运行有很大的影响。通过风力发电厂的集中控制与运行管理，可以对多台风力发电机组进行集中管理，从而提高风电机组的整体调度和管理水平。

参考文献：

[1]刘德亮,张贵甲.风电场集控运行及管理对策研究[J].产业与科技论坛,2021,20(22):224-225.

[2]毕宇飞.风电场集控运行管理模式的探索与实践[J].发明与创新(大科技),2018(01):28-29.