摘要： 随着新能源开发力度的不断加大，风电厂和光伏电厂在设计规模及数量上都有极大的提高。由于其自身特点，风电厂和光伏电厂电气设备众多、大多分散布置，且地处偏远，在维护方面需要长时间的投入大量人力和物力。风电一体远程监控系统能够在一处集控中心内远程监控将多个风电厂和光伏电厂内的所有电气设备，从而实现 “无人值班、少人值守、区域检修”的科学管理模式，降低运行维护成本，进一步提升新能源电厂的综合管理水平。
关键词：风电一体；远程监控；电力设计
一、项目背景介绍：
本文依托于新疆某集控中心工程，此工程以新疆区域内的新能源电厂为设计对象。新疆集控中心选在一处220千伏光伏汇集站内，I期工程将会接入已建成的光伏电站6座、220kV汇集站2座，接入容量为600MW。后期还有500MW的风电厂、400MW光伏区和3座220kV汇集站接入其中。同时需要在乌鲁木齐进行远端监视（乌鲁木齐设置远端监视屏）。
二、项目引入的必要性分析：
现有的风电厂和光伏电厂监控系统功能简单，只能满足现场的基本维护功能，缺乏数据采集、分析、统计、整合的功能；新疆的几个电厂分散距离较远，且条件相对艰苦，每个电厂配备足员的维护人员，会使得运营成本过高，人员容易流失，不利于现场管理；电厂内又有种类繁多的电气设备，不同品牌的风机、光伏组件、逆变器、升压变压器、高压开关柜、低压开关柜等，这对运行人员的知识储备要求极高，要熟练掌握大量的专业知识，才能处理生产中遇到的各种问题，设备管理难度系数之大，可想而知。各个电厂根据技术协议要求配备多种备品备件，这使得备件数量众多，存储费用高，而且占用大量资金。采用风电一体监控系统，可以有效的解决以上的问题。将集控中心设置在硬件设备相对较好的220kV汇集站内，其余各电厂仅配备少量工作人员，通过数据远传，可实现电厂各类数据实时传送至集控中心，将数据进行整合分析，能够对电厂内的主要电气设备的故障点进行预判，并提供处理意见；提前准备有针对性的备品备件，节省存储空间和资金；风电一体监控系统还可以根据电厂的发电情况、设备的运维情况、系统的告警情况等进行实时且有效的量化评估，从而主动发现电量提升点，提高电厂盈利。
三、风电一体远程监控系统的组成结构：
风电一体远程监控系统主要分为主站系统、数据通信链路和子站系统。在功能上包含有集中监控子系统、数据采集子系统、调度电话子系统、和视频监控子系统等。
主站系统可实现管辖下各个电厂数据采集、数据存储、控制命令接收及下发，可实现对电气设备的远程监控、远程操作及调度，为运行人员提供各类数据报表和检修方案，大屏幕功能能够提供直接快捷人机接口。主站系统还具备调度系统通信功能、Web信息发布及视频数据管理等功能。主站系统能够完全实现对各个风电厂、光伏电厂子站的监控、分析、运维管理等全部功能。主站硬件设备包括双重化设置的工程师站、操作员站、实时数据服务器、历史数据服务器，还有数据应用服务器、磁盘矩阵、网络及安全防护设备、光电转换设备及对时设备等。主站软件系统主要包括数据存储管理系统、各类报表管理系统、调度权限管理系统、人机界面系统、设备预警系统、处理问题专家管理系统等。
数据通信链是连接主站与各个子站的桥梁，承担着数据通信的功能。按照电力监控系统安全防护及电力二次安全防护要求，从各个子站到集控中心的通信通道必须使用点对点数字专线传输方式。集控中心与各风电场（光伏电站）之间数据传输可采用承租电力专线方式，也可采用通信运营商专线的方式。数据采集子系统和视频子系统需分开传输，相对更为重要的数据采集子系统需使用2条专线，互为冗余备份；视频子系统可选择1条通信运营商专线。
子站系统设置在各个风电厂、光伏电厂的升压站内，主要功能是实现数据的采集和传送。子站系统包含采集数据的数据网关服务器、规约转换装置及交换机等、还有二次安防所需的纵向加密装置、正反向隔离装置等。子站的自动化系统分为I、II、III区，各区之间相互隔离，通过专用数据服务器，将各业务子系统分区接入前置采集系统，通过数据通信链的网络专用通道发送至集控中心，实现在新能源集控中心统一监视与控制。
四、风电一体远程监控系统的主要功能：
本集控中心采用的是南瑞继保有限公司的PCS-9700新能源集控平台软件，PCS-9700系统全面支持异构，对各设备厂家的硬件、操作系统、数据库等，均具有兼容的特点。系统采用灵活的分布式结构、海量数据采集和处理、可在线应用扩展、可实现离线维护。PCS-9700新能源集控平台软件具有以下主要功能：
1、强大的数据采集功能：数据采集范围包括风机监控系统、光伏组件监控系统、高压配电装置监控系统、功率控制系统、故障录波系统、保护子站系统、电能计量系统、功率预测系统以及视频监控系统等。
2、主设备监视功能：通过对主要电气设备数据的采集、分析，能够做到实时监视主要设备的运行状态和情况。
3、远程控制功能：远程控制功能首先要符合电力系统运行要求，并能对各个子站的主要设备进行控制，控制的对象包括：风机、光伏组件、变压器调压接头、断路器、隔离开关、无功补偿设备、逆变器等。
4、集成化防误闭锁功能：可以实现五防功能，系统内设防误规则数据库，涵盖全部设备的操作系统，具备操作指导功能。若发生不当操作，对该操作进行闭锁，并打印显示信息，而且能自动生成操作票，为现场运行人员的操作提供方便和安全保证。
5、一键顺控模式：集控中心为升压站设备、逆变器、箱变等主要设备预制一键顺控操作票库，使用前需经过审批，现场调试验收，大幅提升操作安全性和运维便利性。
6、功率控制系统管理：集控中心接收各个子站的AGC、AVC系统信息，通过调度中心的控制指令，依据最优策略向各个子站发送有功、无功调整命令，限制新能源站的有功、无功出力，将各个子站的出力稳定在调度系统计划值附近。
7、保护信息管理主站功能：该系统能够实现故障信息管理、电网故障分析等功能，经过电气设备在线监测和智能分析，可以将相关的故障信息准确及时的提供给运维人员，并可提供事故处理的技术支持。
8、故障告警系统：将电气设备故障信号依据不同的类型、重要等级、状态等进行分类，并可通过推送画面、语音报警、画面闪烁等方式将故障点实时传递给现场维护人员或后台监控值班人员。
9、数据分析功能：系统可在报表平台的支撑下，提供各个子站的关键报表，包括电量报表、告警报表、功率预测报表等；系统提供了资源类指标计算功能，指标包含的对象包括风场、集电线路、风机、逆变器等，可反应集控中心管辖下个子站发电资源情况，为发电决策提供依据；系统还可提供电量类指标计算，通过分析比较，可找到发电增长点，提高电站的经济效益。
10、视频监控：在集控中心内设置大屏幕，通过调用各个子站的不同视频数据，实现集控中心的统一监视，能够直观监测到场站内各电气设备的运行状态。
五、系统实现过程中特别注意事项：
1. 远程监控需经电网公司许可，各地方的政策各有不同，新疆地区有新能源集团进行远程监控的先例，且有相关政策公布，这使得新疆集控中心有了落地的可能性，后期还需要与西北网调进一步沟通。类似工程均存在此类问题，在可研阶段必须着重落实。
2. 通信链路的选择问题：集控中心与各风电场、光伏电站之间数据传输可采用承租电力专线或通信运营商专线的方式。通常情况下，将数据采集子系统和视频子系统分开传输，数据采集子系统可使用2条2M电网专线，互为冗余备份，视频子系统可选择1条通信运营商专线。
3.二次安全防护的要求：集控中心数据采集需符合电力系统的格式要求，保护、调度、测控等实时数据监控系统配置在安全I区，故障录波、电度计量等数据挖掘应用在安全II区进行，视频等生产运营管理系统配置在安全III区。监控系统网络的安全解决办法主要依靠物理隔离技术，也要采用加密认证技术、入侵检测技术、防网络防病毒技术、防火墙技术和系统安全加固等多种安全防护技术，在实际的安全设计中，采取不同技术和产品相结合的方法，不同安全区之间必须配置隔离装置实现有效隔离。
六、风电一体远程监控系统构架图：
.png)
七、风电一体远程监控系统实现的意义：
风电一体远程监控系统是未来新能源产业发展的一个趋势，集控中心采集各个子站数据，建立区域大数据中心，经过数据处理分析，可以发现电量提升点，实现经济效益的提高；集控中心通过统一管理、统一维护，从而达到减员增效的作用；还可以提高故障处理效率，减少电气设备故障率。集控中心的建立、风电一体远程监控系统的实现必将不断推进场站智能化运维工作，提高智能运维水平，优化运营管理模式。
参考文献：
1、风能与太阳能发电系统——设计、分析与运行 【M】姜齐荣等译 机械工业出版社 2009
2、大规模风电厂储能电站建设与运行 王芝茗 中国电力出版社 2016
3、GB/T 19963-2011 风电厂计入电力系统技术规定 【S】 中国标准出版社 2011
4、电网运行与管理技术问答 贾伟 中国电力出版社 2007
5、网络设备配置与调试项目实训 张国清等 电子工业出版社 2008
论文作者:李丽丽
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/10
标签：电厂论文; 监控系统论文; 风电论文; 子系统论文; 系统论文; 功能论文; 中心论文; 《电力设备》2019年第23期论文;