甘肃酒泉安北风电场箱变监控系统设计

马 琴,冯献强,陈亮亮,段 晨

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065)

文章编号：1006—2610(2015)05—0061—03

甘肃酒泉安北风电场箱变监控系统设计

马 琴,冯献强,陈亮亮,段 晨

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065)

甘肃酒泉安北第三风电场A、B区400 MW工程位于甘肃酒泉千万千瓦级风电基地，装机容量大、占地面积广，其箱变设置独立的监控系统有其必要性，文章对甘肃酒泉安北第三风电场A、B区400MW工程箱变监控系统的功能、结构及配置等作了详细的介绍。

风电场;箱变监控系统;设计

1 工程概况

随着风电产业的快速发展，当前35 kV箱变的非智能化成为了影响风电场自动化进程的最大阻碍，箱变内变压器的各种信息无法实时上传至中控室，使箱变成为了风电场的监控盲区，从而只能通过运行人员定期巡视。

甘肃瓜州安北第三风电场工程分A、B、C三个区域，每个区域装机200 MW，总装机容量600 MW，风电场场址位于甘肃酒泉千万千瓦级风电基地，距酒泉地区瓜州县城约66 km、距玉门镇87 km，场址区海拔高度在1 540.00 ～1 790.00 m之间，地势开阔，地形平坦。工程分期建设，安北第三风电场A、B区工程装机400 MW，风场面积约49 km2，安装200台单机容量为2 000 kW的风力发电机组。若场区内箱变运行状况全靠人员定期巡视或箱变故障后才由运行人员现场排查，不仅会影响风机的发电效率，而且会耗费大量的人力、物力，因此甘肃酒泉安北第三风电场A、B区400 MW工程与安北第三风电场C区200 MW工程合建一座监控中心。设置一套独立的箱变监控系统，实现对箱变信息的实时监控及保护功能。本文就对甘肃酒泉安北第三风电场A、B区400 MW工程的箱变监控系统作一个简单的介绍。

风电场监控中心设置独立的中控室及计算机室，风电场内风机集中监控系统、箱变监控系统、主机设备、风电场公用监控系统等设备均布置在监控中心中控室及计算机室内。

2 箱变监控系统设计

安北第三风电场A、B区。风力发电机组出口电压0.69 kV，采用一机一变的单元接线方式，箱变容量为2 200 kVA，采用(0.69/35) kV两级电压，箱变低压侧设置断路器、高压侧设置负荷开关及熔断器，风力发电机组的电量经箱变升压后通过35 kV集电线路送入330 kV汇集升压站。

2.1 箱变监控系统结构

甘肃酒泉安北第三风电场箱变监控系统采用开放式分层分布网络结构，系统按照网络结构可划分为2层：集控层和子控层；按照设备布置可划分为2级：集控级设备和子控级设备。

系统采用星-环结合的网络结构，集控层采用单星型网络结构，设置星形以太网交换机，网络传输速率为10/100 Mbps自适应，通信协议采用IEC60870-5-103协议；子控层设备采用环网结构，根据风电机组组网情况形成19个独立环网，与风力发电机组监控系统共用传输介质，通过通信方式与箱变监控系统集控层连接，实现数据的上传和下达。子控层在集控层网络失效的情况下，能独立完成对箱变的监测和控制功能[1]。箱变监控系统结构见图1。

图1 箱变监控系统结构图

2.2 箱变监控系统功能

甘肃酒泉安北第三风电场箱变监控系统负责实时、准确、有效地完成对风电场箱变安全运行的监视、控制及管理，主要包括：数据采集和处理功能、控制及操作功能、安全运行监视功能、故障报警及记录功能、人机接口功能、数据通信功能、系统对时功能。

箱变监控系统实时采集风电场内每台箱变对应的开关量及模拟量信息，对所采集的实时信息进行数字滤波、有效性检查，工程值转换、信号接点抖动消除、刻度计算等加工，从而提供可应用的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等各种实时数据。系统通过通信方式将相关的数据上送至风电场监控中心计算机监控系统及上级调度中心，并接受调度中心及监控中心计算机监控系统的控制指令。

甘肃酒泉安北第三风电场箱变监控系统监控的对象为风电场内200台箱式变电站设备，其采集的主要信息包括：箱变高压侧负荷开关、熔断器、低压侧断路器位置信号，变压器报警信号，变压器温度信号，箱变高、低压侧三相电流信号及三相电压信号等，其控制指令包括箱变低压侧断路器的分闸操作及合闸操作[2]。信息量表详见表1。

2.3 箱变监控系统配置

安北第三风电场箱变监控

功能由集控级设备及子控级设备共同完成。集控级设备按安北第三风电场A、B两个区共400 MW配置，主要包括1台箱变集中监控主机及星型网络交换机等，布置在风电场监控中心的计算机室内；子控级设备按安北第三风电场A、B区400 MW的规模配置，主要包括现地测控装置(具备光纤环网交换功能)、光纤终端盒、UPS电源装置等，子控层设备分别布置在相应的箱变内。

安北第三风电场箱变监控系统主机采用戴尔OptiPlex 7010 MT型产品，其设备参数如下：

CPU型号 intel 酷睿

i3 3245、

双核；

主频 3.4 GHz；

内存 2 G；

硬盘 500 GB；

L3缓存 3 MB；

光驱 16DVDROM。

集控层星型网络交换机采用D-LINK DES-1024R型以太网交换机。

表1 箱变监控信息量表

箱变测控装置采用北京华孚HF-XBJK2000型产品，该装置具有两路100BASE-FX光纤以太网口，可组成自愈式光纤环型以太网，支持IEC60870-5-103通信规约。每个环网设置1台华孚FTT2000型环网交换机，将19个箱变监控环网接入集控层网络交换机。

3 结 语

甘肃瓜州安北第三风电场A、B区工程装机容量大，风机、箱变台数多，整个风场占地面积广；风电场虽然按照有人定期巡视的原则设计，但风电场监控中心已设置风机集中监控系统及公用监控系统，风电场内风机设备及监控中心内的公用系统设备均已在中控室实现信息的监视及远方控制功能。因此，箱变设置独立的监控系统，实现箱变信息的远方监视及控制功能仍有其必要性。

箱变监控系统现地测控装置采用光纤环网结构，与风力发电机组监控系统共用传输介质，箱变信息与风机信息同缆分芯传输，有效地利用了风电场已有光缆资源，也成功地解决了箱变信息的采集及传输问题，同时，箱变监控系统在中控室设置监控主机，实现箱变运行、状态信息的远方监视，有报警或故障信息时才到现场排查故障；正常运行时，可减少人员巡视的次数和时间，大大提高了风电场的自动化水平。

目前，安北第三风电场A、B区工程已建成200 MW，另200 MW正在建设中，已投运的箱变监控系统运行良好。

[1] 国家电力公司. 风电场电气系统典型设计[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2] DL/T 5137-2001,电测量及电能计量装置设计技术规程[S].北京：中国电力出版社，2001.

[3] 王成 王志新. 基于无线局域网的大型风电场远程监控系统[J].西北水电, 2009，(12)：75-78.

Design of Monitoring System of Box Transformer in Wind Farm

MA Qin, FENG Xian-qiang, CHEN Liang-liang, DUAN Chen

(POWERCHINA Northwest Engineering Co., Ltd., Xi'an 710065，China)

Anbei 3rd Wind Farm ( Section A and Section B) with total installed capacity of 400 MW is located in wind energy base in Jiuquan, Gansu province. It is necessary for the box transformers to be equipped with the separate monitoring system as the higher installed capacity and large land occupation of the wind farm. In the paper, functions, structure and configuration, etc of the monitoring system of the box transformers in Section A and Section B with the total installed capacity of 400 MW of Anbei 3rd Wind Farm are described in detail.Key words:wind farm; monitoring system of box transformer; design

2015-03-25

马琴(1984- )，女，湖北省孝感市人，工程师，从事电气二次设计工作.

TM614

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.018