赤沽地区风电场集中监控系统的初步建设

吴振涛 刘承祥 周 慧

（国华能源投资公司河北分公司，河北省张家口市，075000）

1 引言

目前，国内已实现集中监控的风电公司有大唐、龙源以及京能等多家单位，区域化集中监控的实施可将多个风电场的风机、升压站、电能表和测风塔等设备的实时数据集中到区域公司所在地进行统一监测和控制，系统将不同厂商和不同型号的风机、升压站、电能表和测风塔的不同格式的数据转换成标准的数据格式，统一上传到监控中心、统一存储，统一监测、统一控制以及统一数据统计分析，并自动生成报表，集中监控的实现能有效地节约管理成本及人力成本。

国华能源河北分公司现投产风电并网容量为107万kW，共有8个风电场。其中赤沽地区已投产4座风电场，装机容量为49.375 万kW，风电机组共计397 台，装机容量接近河北分公司的一半，为了改变传统风电分散式的运维管理模式，便于集中管理和集中调度，保证风电机组群接入电网并安全稳定运行，国华能源河北分公司在赤沽地区建立区域化集中监控系统对推动风电生产从传统型向远程集中监控转变具有重要意义。

2 赤沽地区区域化集中监控系统建设的必要性

国华能源河北分公司赤沽地区具有风机数量众多、型号不一、分布分散以及所处环境恶劣等特点。另外，各种机型的监控系统、操作界面及数据存储互不相同，各风场的变电站监控系统也不尽相同，这些问题的存在不但给国华能源河北分公司的生产运营管理带来很大困难，也给电网的调度和安全稳定运行造成了不良影响。随着国华能源河北分公司风电事业的迅猛发展，传统的单一风场管理模式与区域化多风场和多机型的管理需求间矛盾日益突出。因此为了加强对各风电场的管理，能够直观、动态和综合地掌握各风电场生产的一线情况，便于集中对各风电场的工作进行统筹安排、人员合理配置以及对各风电场相关数据进行整合、统计和分析，赤沽地区有必要建立一个区域化的集中监控中心，从而大幅度提高公司对风电场管理能力和技术水平。

另外，与冀北电网等众多的外部联系和数据需求迫切需要对公司所辖风电场进行整合，以实现基于一体化的系统对所有风电场所有设备进行实时的监测与控制，并对各风场的运行情况进行统计分析，以优化运行、降低成本、指导后继采购以及满足外部对于风电场数据的需求。在满足电力系统稳定等安全约束的条件下，实现风电场及升压站无人值班或少人值守、远程集中监视控制、科学调度和管理、远程维护以及全网络化信息交换，以适应各风电场减员增效的发展需要，实现利益的最大化。

区域集中监控中心成立之前，风电场是一个独立的运行管理单位，实行运检分离，属于常规的风电运营模式。区域集中监控中心成立之后，风电场的管理模式发生了较大变化。原有其他3个风电场将实现无人或少人值守，集中监控中心设置在另外一座较大的风电场，负责设备运行监视、数据分析、故障诊断以及事故情况下的调度指挥，现场运维人员依照监控中心发出的指令进行设备就地操作、状态检查和故障处理。集中监控中心逐渐成为生产调度指挥中心、技术支持中心、数据分析中心和远程诊断中心。这样，以分散风电场为单位的运行管理模式将转变为以集中监控中心为核心和进行状态检修的运行管理模式。

3 区域化集中监控系统概述

3.1 风电场集中监控系统功能

目前，现恒泰风电场已经通过4座变电站之间的专用电力OPGW 光缆实现了西营子风电场的变电站及风电机组的远程监控，实现了对冰峰和独石口的风电机组的远程监视，实现了对坝缘和黄花梁项目上气风电机组的远程监控。已初步实现了以恒泰为中心站，对其它风电场实施监控的通信布局，为区域化集控建设奠定了坚实的基础。

3.1.1 监控功能

（1）对接入所有风电场的变电站运行数据和风电机组运行数据等实时数据和报警信号进行监控；

（2）进行规定范围内的远程复位和远程启停机操作；

（3）事故情况下升压站和风电机组主设备的紧急停运操作；

（4）监控过程中如果发现异常，及时联系现场运维人员处理。

3.1.2 统计功能

（1）统计风电场各类不安全事件，并提交安全生产部进行分析处理；

（2）统计风电场发电量、可用率和厂用电率等生产指标；

（3）统计风电机组故障处理信息，并提交运维部检修专责分析处理；

（4）统计风电场日常工作 （定检、维护）和专项工作 （技改工作），并做好记录；

（5）定时按要求向冀北电网公司和国华能源河北分公司上报有关的数据和信息。

3.1.3 调度功能

（1）接收风电场计划性检修工作申请，根据月度计划情况提交审批后，向风电场下达批准的工作计划；

（2）向冀北电网公司调度部门申报公司各风电场涉网设备的检修申请，并在检修工作结束后上报省调；

（3）接收电网调度部门计划性检修工作操作指令，并下达至风电场；

（4）事故状态下，接收调度的紧急操作指令，并下达至风电场；

（5）接收冀北电网公司调度的有功和无功调节指令，并下达至风电场。

3.1.4 监督功能

（1）风电场发生的各类不安全事件均由监控中心记录后提交安全生产部，避免风电场漏报和瞒报现象的发生；

（2）接收风电场提交的计划性检修工作，审批后通知风电场执行，并在检修工作结束后归档闭环；

（3）根据监控到的故障情况，启动相关处理流程，并在处理结束后提交处理报告；

（4）根据月度工作计划，记录风电场定检和维护工作的执行情况，月底汇总后做到闭环管理；

（5）根据风电场工作计划安排，批准相应工作票及操作票，做到申请、开工和终结闭环管理。

3.2 集中监控系统介绍

3.2.1 系统结构

区域风电场群远程集中监控系统包括实时数据采集系统、实时监控系统和生产运营管理系统3大模块。

实时数据采集系统设置在风电场就地，负责风电场风机、升压站和测风塔等风电场设备的所有实时数据的采集、存储和发送。

实时监控系统设置在区域监控中心所在地，负责所有风电场数据的汇集、实时监测、故障报警和关键设备的远程控制。

生产运营管理系统设置在区域监控中心所在地，负责生产运行的数据统计、数据分析、报表自动生成、远程信息发布以及风电安全生产相关的功能。

3.2.2 系统网络拓谱图集中监控系统网络拓谱图如图1所示。

图1 集中监控系统网络拓谱图

4 区域化集中监控系统投运后的目标

（1）实现海量实时数据采集、处理和存储以及快速数据刷新。软件平台在海量数据处理的基础上对不同风机类型进行分析、整合和归类，总结各种风机检修和故障等各种运行情况的规律，从而实现对各种风机的运行优化和状态检修。同远程诊断系统结合，形成国华能源河北分公司独有的一套针对于不同风机类型的分析、诊断、预测和检修平台。

（2）实现“智慧型”的风机监控功能。软件平台不仅对风机和升压站等风场设备进行基本的控制和状态／报警监视，而且能够根据设备采集参数数据的变化趋势或差异，生成“智能化”的预警，以提示设备存在的潜在问题，从而实现 “预防性维修”的设备管理模式，进而实现 “集中监控、现场少人值守、区域检修”的风场管理目标。

（3）提供丰富的绩效分析和管理报表功能。软件平台采用业界通用的绩效评价体系，基于软件平台采集的业务数据自动生成各种分析和报表，同时提供灵活的报表定制功能，以满足经常变化的报表需求。结合集团公司、国华能源河北分公司及冀北电网公司的要求和实际生产需求，完成日报表、周报表、月报表和年度报表的整理。

（4）完成风电场的指标管理体系，完成风电场的生产指标的计算与分析，实现整个国华能源河北分公司风电场指标的对标管理、指标控制以及评价管理等内容。

（5）实现充分的系统整合，在统一的软件平台上实现对风电场所有设备的监视、报警 （短信功能）、控制、数据分析和报表制作，避免数据在不同系统的重复录入。另外，还可以在统一平台上采用同一种规则对所有设备运行状况进行对比分析，有利于开展运行优化工作，及时发现共性问题。通过定制化开发所需要的统计功能，从单台设备运行数据的纵向对比分析掌握设备性能的退化情况，从多台设备的横向对比分析发现设备的缺陷和存在的问题。

（6）风电场群远程集中监控 系统的建设有利于优化人力资源配置，充分实现专业人才的培养。现场取消运行值班人员，只留少人值守，成立集中检修班组，提高人员的利用效率，实现专业分工和运检分离，真正实现风电场 “无人值班、少人值守、区域检修”的科学管理模式。

5 结论

随着赤沽地区集中监控的建设，区域内西营子和独石口风电场已经实现了少人值守，大大节约了人力资源。随着集控建设工作的逐步推进，赤沽地区将实现以恒泰风电场为中心站对区域内各风电场内主要设备及系统 （风电机组、升压站、测风塔、箱变等设备）进行实时监测和控制，并对风电场风功率预测系统信息集中监测和风电场能量管理的集中调度，通过对设备的实时数据和历史数据进行统计分析，做到风电场在运行过程中产生问题的及早发现和及早解决，从而有效降低风电场运行成本，提高维护人员的工作效率。区域化集中监控的实施为推动区域内风电场安全可靠并网和持续健康发展提供了有效的技术保障，为实现风电场 “少人值守，无人值守”的运营新模式奠定了基础。

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