風(feng)力發電廠(chang)綜(zong)合監(jian)控運維(wei)系(xi)統(tong)

作(zuo)為(wei)清潔能(neng)源(yuan)之壹(yi)，風力發電場(chang)近(jin)幾年(nian)裝機(ji)容(rong)量快速(su)增長(chang)。8月(yue)17日(ri)，國家(jia)能源局(ju)發布1-7月份(fen)全國電力(li)工(gong)業(ye)統(tong)計(ji)數(shu)據(ju)。截(jie)至7月(yue)底(di)，全國累(lei)計(ji)發電裝(zhuang)機(ji)容(rong)量約27.4億千(qian)瓦(wa)，同(tong)比(bi)增長(chang)11.5%。其(qi)中(zhong)，太(tai)陽(yang)能(neng)發電裝(zhuang)機(ji)容(rong)量約4.9億千(qian)瓦(wa)，同(tong)比(bi)增長(chang)42.9%；風(feng)電裝(zhuang)機(ji)容(rong)量約3.9億千(qian)瓦(wa)，同(tong)比(bi)增長(chang)14.3%。風(feng)力(li)發電場(chang)分(fen)為(wei)陸(lu)上風(feng)電和(he)海(hai)上風(feng)電，壹(yi)般地(di)處偏僻，安(an)裝比(bi)較分(fen)散(san)，環(huan)境(jing)也(ye)比(bi)較惡劣，因此風(feng)電場(chang)需要壹(yi)套遠程監(jian)控系(xi)統(tong)，便(bian)於(yu)運維(wei)人(ren)員管(guan)理風(feng)電場(chang)運行(xing)。

1. 風(feng)力(li)發電場(chang)的(de)電氣設備(bei)

每臺(tai)發電機(ji)組(zu)的(de)頂(ding)部(bu)機倉(cang)配(pei)備有壹(yi)個渦輪(lun)發電機(ji)，前(qian)端是(shi)可調(tiao)整角度(du)的(de)風(feng)葉(ye)，系(xi)統(tong)可(ke)根據(ju)不同(tong)的(de)風(feng)力狀況(kuang)來調(tiao)整風葉(ye)的(de)傾(qing)斜角度，風(feng)葉(ye)壹(yi)般的(de)轉(zhuan)速為(wei)10～15轉/分(fen)，通(tong)過(guo)變(bian)速箱(xiang)可調(tiao)節到(dao)1500轉/分(fen)的(de)轉(zhuan)速驅動(dong)發電機(ji)。在(zai)機倉(cang)裏(li)同(tong)時(shi)也配(pei)置壹(yi)臺(tai)工(gong)業(ye) PLC用(yong)於(yu)控制(zhi)及相關數(shu)據(ju)采集(ji)，通過(guo)PLC采(cai)集風速、風(feng)向(xiang)、轉(zhuan)速、發電有功功率(lv)及無(wu)功功(gong)率(lv)等相關數(shu)據(ju)，並通(tong)過(guo)采(cai)集的(de)數(shu)據(ju)對發電機(ji)進(jin)行(xing)實時(shi)控制(zhi)。陸(lu)上在(zai)風(feng)機(ji)塔底(di)端還設置箱(xiang)變(bian)負(fu)責升壓和(he)匯(hui)流(liu)，根(gen)據(ju)功率(lv)和(he)地(di)理(li)條(tiao)件(jian)，多(duo)臺(tai)風(feng)機(ji)壹(yi)次升壓後(hou)並(bing)聯(lian)匯(hui)流(liu)接(jie)入升壓變(bian)電站，通(tong)過(guo)升壓變(bian)壓器進(jin)壹(yi)步(bu)提升電壓(ya)後(hou)並(bing)入大電網(wang)為(wei)電網(wang)輸(shu)送電能(neng)。風(feng)力發電場(chang)的(de)電氣接(jie)線(xian)示(shi)意(yi)圖(tu)如圖(tu)1所(suo)示。風(feng)機發出的(de)電壓(ya)壹(yi)般為(wei)0.69kV，經(jing)過(guo)箱(xiang)變(bian)升壓為(wei)10kV或者(zhe)35kV，多(duo)臺(tai)並(bing)聯(lian)匯(hui)流(liu)後(hou)接(jie)入升壓變(bian)電站的(de)低(di)壓(ya)側(ce)母線，再次經(jing)過(guo)主(zhu)變(bian)壓器升壓至110kV或(huo)者(zhe)更高(gao)電壓(ya)等(deng)級後(hou)接(jie)入電網(wang)。

不同(tong)於(yu)陸(lu)上風(feng)電，海(hai)上(shang)風電由(you)於(yu)環(huan)境(jing)惡(e)劣（高(gao)濕度(du)、高(gao)鹽密(mi)度），用(yong)於(yu)壹(yi)次升壓的(de)幹式(shi)變(bian)壓器集(ji)成(cheng)在風(feng)機的(de)機(ji)倉(cang)內(nei)，這樣(yang)既(ji)解決(jue)了(le)整個機(ji)組的(de)占(zhan)地(di)面(mian)積(ji)問(wen)題(ti)，又避(bi)免(mian)了(le)將變(bian)壓器安(an)裝在較低(di)位(wei)置所(suo)帶(dai)來的(de)防(fang)護困難問(wen)題(ti)。

2. 風(feng)力(li)發電場(chang)的(de)保(bao)護和(he)測(ce)控設(she)備(bei)

風(feng)力(li)發電場(chang)從風(feng)機發電-升壓箱(xiang)變(bian)-匯(hui)流(liu)-升壓站中(zhong)壓(ya)母線--主(zhu)變(bian)壓器-升壓站高(gao)壓(ya)母線--高壓出線--電網(wang)並(bing)網，中(zhong)間需要經(jing)過(guo)兩(liang)次升壓後(hou)並(bing)入電網(wang)，電氣設備(bei)的(de)數(shu)量和(he)種(zhong)類比(bi)較多，任意(yi)環(huan)節(jie)出現(xian)故障(zhang)都會影(ying)響(xiang)風力(li)發電場(chang)的(de)正(zheng)常運行(xing)。因此(ci)需(xu)要在風力(li)發電場(chang)的(de)各(ge)個環(huan)節(jie)設置保護和(he)測(ce)控裝(zhuang)置，監測(ce)風電場(chang)的(de)運行(xing)狀態(tai)。圖(tu)2為(wei)風力發電場(chang)的(de)保(bao)護和(he)測(ce)控裝(zhuang)置配(pei)置示意(yi)圖(tu)。

2.1 箱(xiang)變(bian)測(ce)控裝(zhuang)置

在(zai)陸(lu)上風(feng)力(li)發電場(chang)為(wei)降低(di)線(xian)路(lu)損耗(hao)，壹(yi)般在(zai)風(feng)機旁配(pei)置0.69/35(10)kV箱(xiang)式(shi)升壓站。風(feng)電場(chang)各風(feng)機間距達數(shu)百米(mi)，離集控室(shi)較(jiao)遠；升壓變(bian)均處於(yu)空曠的(de)野(ye)外(wai)，自(zi)然(ran)環(huan)境(jing)比(bi)較惡劣，不方(fang)便(bian)人(ren)工(gong)巡(xun)視，使得(de)箱(xiang)變(bian)測(ce)控成(cheng)為(wei)風電場(chang)的(de)監(jian)控難(nan)點(dian)。箱(xiang)變(bian)測(ce)控裝(zhuang)置是(shi)風電場(chang)監控系(xi)統(tong)的(de)核心(xin)部(bu)分(fen)，對箱(xiang)變(bian)實現(xian)智(zhi)能(neng)化(hua)管理(li)。箱(xiang)變(bian)測(ce)控裝(zhuang)置能夠對風電箱(xiang)變(bian)進(jin)行(xing)保護和(he)遠程監(jian)控，實(shi)現(xian)“遙信、遙測(ce)、遙控、遙調(tiao)"功能(neng)，大大提高風電場(chang)的(de)運維(wei)效率(lv)。

AM6-PWC箱(xiang)變(bian)保護測(ce)控裝(zhuang)置針對風電及(ji)光(guang)伏(fu)升壓變(bian)不同(tong)要求的(de)集(ji)保護、測(ce)控、通(tong)訊(xun)壹(yi)體化(hua)裝置，其功(gong)能(neng)配(pei)置如下表(biao)所(suo)示。

2.2 低(di)壓(ya)側(ce)線(xian)路(lu)和(he)母線保護測(ce)控

多(duo)臺(tai)風(feng)機(ji)經(jing)過(guo)第(di)壹(yi)次升壓為(wei)35(10)kV後(hou)並(bing)聯(lian)為(wei)壹(yi)個回路(lu)接(jie)入升壓變(bian)電站低(di)壓(ya)側(ce)母線，當風電場(chang)風機(ji)數(shu)量比(bi)較多時(shi)，匯(hui)入升壓變(bian)電站低(di)壓(ya)側(ce)母線的(de)線(xian)路也比(bi)較多。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)監測(ce)，線路配(pei)置線路(lu)保(bao)護裝置、多功(gong)能(neng)測(ce)控儀(yi)表(biao)、電能(neng)質(zhi)量監測(ce)裝置、無線(xian)測(ce)溫裝置，實現(xian)對線路(lu)電氣保護、測(ce)量以及(ji)溫(wen)度的(de)實(shi)時(shi)監測(ce)，低(di)壓(ya)側(ce)母線設置弧光(guang)保護裝置

表(biao)1 低(di)壓(ya)側(ce)線(xian)路(lu)、母線保護測(ce)控配(pei)置

2.3 主(zhu)變(bian)壓器保(bao)護測(ce)控

風(feng)機(ji)發電在(zai)低(di)壓(ya)側(ce)母線匯(hui)流(liu)後(hou)經(jing)過(guo)主(zhu)變(bian)壓器升壓至110kV並(bing)入電網(wang)。主(zhu)變(bian)壓器配(pei)置差動(dong)保(bao)護、高後(hou)備(bei)保(bao)護、低(di)後(hou)備(bei)保(bao)護、非電量保護、測(ce)控裝(zhuang)置及變(bian)壓器溫(wen)控、檔位變(bian)送器，實(shi)現(xian)對主(zhu)變(bian)壓器的(de)保(bao)護測(ce)控功(gong)能(neng)，集中(zhong)組(zu)屏(ping)安(an)裝。

2.4 高(gao)壓(ya)線路(lu)保護測(ce)控

風(feng)力(li)發電場(chang)發出的(de)電能(neng)經(jing)過(guo)兩(liang)次升壓至110kV後(hou)並(bing)入電網(wang)，110kV線(xian)路配(pei)置光(guang)纖縱(zong)差(cha)保護、距離保護、防孤島(dao)保(bao)護、測(ce)控裝(zhuang)置等。

3. 風(feng)力(li)發電場(chang)監控系(xi)統(tong)

風(feng)力(li)發電場(chang)監控平臺(tai)實(shi)現(xian)對風電場(chang)的(de)運行(xing)狀態(tai)和(he)風(feng)機的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)監測(ce)、控制(zhi)和(he)管(guan)理，提高風電場(chang)的(de)可(ke)靠性和(he)運行(xing)效率(lv)，降低(di)維(wei)護成(cheng)本，實(shi)現(xian)智(zhi)能(neng)化(hua)管理(li)。

風(feng)力(li)發電場(chang)占(zhan)地(di)面(mian)積(ji)比(bi)較大，設備(bei)分(fen)散(san)，系(xi)統(tong)對數(shu)據(ju)通訊(xun)可靠(kao)性和(he)實(shi)時(shi)性要求比(bi)較高。在具(ju)備(bei)條件的(de)情況(kuang)下(xia)采(cai)用(yong)光(guang)纖冗余(yu)環(huan)網(wang)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)采集(ji)和(he)通(tong)訊，也(ye)可以采(cai)用(yong)LORA無線(xian)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳輸(shu)。

風(feng)機(ji)機組(zu)PLC和(he)箱(xiang)變(bian)測(ce)控裝(zhuang)置數(shu)據(ju)通過(guo)光(guang)纖環(huan)網(wang)上傳至控制(zhi)室(shi)數(shu)據(ju)服務器，升壓站綜(zong)合(he)自(zi)動(dong)化(hua)系(xi)統(tong)數(shu)據(ju)通過(guo)以太(tai)網(wang)上傳(chuan)數(shu)據(ju)服務器，多(duo)功(gong)能儀表、無線(xian)測(ce)溫、溫度(du)變(bian)送器、檔位變(bian)送器、直(zhi)流系(xi)統(tong)以及(ji)其(qi)它智(zhi)能(neng)設備接(jie)入通訊(xun)管(guan)理(li)機(ji)上(shang)傳(chuan)數(shu)據(ju)服務器，如圖(tu)4所(suo)示。

3.1 風(feng)場(chang)監控

對整個風(feng)電場(chang)風機(ji)的(de)基本參(can)數(shu)（包括(kuo)風速(su)，功率(lv)，轉速(su)等）的(de)綜(zong)合展(zhan)示，並(bing)且(qie)可(ke)通過(guo)遠程控制(zhi)單(dan)個(ge)或多個(ge)風機的(de)啟(qi)停，實現(xian)對每個風(feng)機的(de)日(ri)發電量，月發電量，年(nian)發電量的(de)監(jian)控，便(bian)於(yu)實時(shi)監視風機(ji)的(de)運行(xing)狀況(kuang)。

1.1 機(ji)組(zu)監控

對機組(zu)內的(de)各(ge)個控制(zhi)模塊的(de)參(can)數(shu)以及(ji)控制(zhi)狀態(tai)的(de)監(jian)控，模(mo)塊(kuai)包括：變(bian)槳，偏(pian)航(hang)，齒(chi)輪箱(xiang)，發電機(ji)，液(ye)壓站，機(ji)艙(cang)，變(bian)流器，電網(wang)，安(an)全鏈，轉矩(ju)，主(zhu)軸，塔基，測(ce)風儀等(deng)。實(shi)現(xian)對每個模(mo)塊的(de)參(can)數(shu)、故障(zhang)及趨(qu)勢圖(tu)的(de)綜(zong)合展(zhan)示。

1.2 實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)顯示

風(feng)電場(chang)內的(de)風(feng)機、變(bian)電站等(deng)設(she)備都配(pei)備傳(chuan)感器和(he)監(jian)測(ce)設備，能(neng)夠實時(shi)采集設(she)備的(de)運行(xing)電氣數(shu)據(ju)、溫度(du)、振動(dong)等(deng)參(can)數(shu)，異(yi)常時(shi)及時(shi)預警(jing)。

1.3 功(gong)率(lv)管理(li)

對有功參數(shu)和(he)無(wu)功參(can)數(shu)的(de)展(zhan)示、有功與無功的(de)控制(zhi)調(tiao)節等(deng)功(gong)能(neng)，切實(shi)可(ke)行(xing)的(de)降(jiang)低(di)企業(ye)的(de)運營(ying)成(cheng)本，為(wei)實現(xian)節能(neng)減(jian)排(pai)的(de)目標提供數(shu)據(ju)支撐。

1.4 生產(chan)報(bao)表

對風電量、風場(chang)性能(neng)指(zhi)標、機組(zu)新能等(deng)重(zhong)要參數(shu)進(jin)行(xing)報(bao)表功能(neng)的(de)顯示和(he)，支持按(an)照時(shi)間維(wei)度（日(ri)、月(yue)、年(nian)）統(tong)計(ji)各風(feng)電場(chang)設備(bei)的(de)運行(xing)情況(kuang)。按(an)日(ri)、月、年(nian)的(de)查(zha)詢(xun)方(fang)式(shi)，對重(zhong)要參數(shu)進(jin)行(xing)分(fen)類分(fen)項(xiang)統(tong)計(ji)，並生成(cheng)報(bao)表。

1.5 統(tong)計(ji)分(fen)析

支持多(duo)種統(tong)計(ji)分(fen)析功能，充分(fen)挖掘(jue)數(shu)據(ju)潛在(zai)價值(zhi)，提供節(jie)能優化(hua)方案，為(wei)管理者(zhe)提供決(jue)策依據(ju)，切實(shi)可(ke)行(xing)的(de)提高企業(ye)的(de)管(guan)理水平，並且(qie)實(shi)現(xian)節能(neng)減(jian)排(pai)、科(ke)學(xue)生產(chan)的(de)目標。分(fen)析方式(shi)包(bao)括：故障統(tong)計(ji)，功率(lv)曲線(xian)，可利用(yong)率(lv)統(tong)計(ji)，風玫(mei)瑰圖(tu)，風(feng)速(su)功率(lv)報(bao)表，月日(ri)利用(yong)率(lv)以及(ji)停(ting)機時(shi)間統(tong)計(ji)等。