“无人值班，少人值守”风电场及其集控中心的设计思考

文 | 唐志军，沈石水

“无人值班，少人值守”风电场及其集控中心的设计思考

文 | 唐志军，沈石水

随着国家风电产业政策落实和风电技术的发展，我国风电装机容量已位世界前列。伴随着风电开发的深入，偏远山区、高海拔地区、海上风电正在成为我国风电发展的主要方向，而在这些地区的运行值班人员，必然面对生活条件艰苦、工作环境恶劣的问题。其次，在大型的风电场中有几十台甚至上百台风电机组，同时一个风力发电公司拥有多个风电场，多个风电场分散于不同的区域，如果对每个风电场单独进行管理，需要消耗大量的人力物力，也给电网的调度和电网的安全运行带来诸多问题。所以，打造“无人值班、少人值守”风电场，设置风电场远程监控自动化系统，建立风电场远程集控中心，实现风电场的集中运行管理、集中检修管理、集中经营管理和集中后勤管理，是风电场未来发展的趋势，保障实现风电场综合利用效益最大化。

“无人值班，少人值守”风电场，指没有固定值班人员在风电场就地进行日常监视与操作，日常操作与监视由远程集控中心通过远程调度自动化系统实现风电场及其升压站的遥信、遥测、遥控和遥调（四遥）功能。根据集控中心与被控风电场的地理位置，在风电场升压站适当留守风电场检修维护和安保人员。

风电场远程集控中心设计思路

图1 集中监控系统网络图

远程集控中心计算机监控系统采用开放式分层分布式结构，全分布式数据库，整个系统分为集控中心主控级和各风电场分控级2个主要层次。通过不同的软、硬件体系结构、统一的网络通信程序和运行控制模式，实现集控中心主控级对各风电场的实时监控功能。集中监控系统网络见图1。

（1）各风电场及升压站设置一套完整的监控系统，风电机组配有SCADA系统，升压站采用全计算机监控方式。集控中心正常运行时，各风电场及升压站计算机监控系统接受集控中心的远程监视和控制指令，实现遥测、遥信、遥控、遥调和管理功能。风电场实行无人或少人值守的运行方式，所有调控指令均由集控中心发出，仅在特殊情况下才能对风电场进行必要的操作。

（2）远程集控中心设有其监控范围内各风电场完整的实时数据和历史数据库，包括风电机组、箱式变压器、风电场升压站、风电场功率、测风塔、数值天气预报、电量计量系统等数据。

（3）为了实现实时数据和历史数据的混合传送及数值天气预报文件、风功率预测结果上传下达、风电场有功功率及无功电压的控制，在风电场侧及集控中心设置风电综合通信控制器，并制定风电信息统一的传输规约，并根据传输信息量的类别和容量设置通信控制器的台数。

（4）远程控制系统通过安全可靠的风电场通信与信号系统，具有对所监控的风电机组实施远程运行优化与控制功能，能够实现自动调节风电机组出力和对无功及电压的调节（AGC和AVC控制），保证大规模风电机组群并网后的电能质量，以及电网的稳定、安全和经济运行。

（5）集控中心主站系统供电电源配备专用的不间断电源装置(UPS)。配备的UPS电源为双UPS冗余热备用，且具备无扰动自动切换功能。集控中心配置通信专用直流电源系统。

（6）集控中心配置GPS/北斗双对时系统，并能与各风电场对时系统统一时钟，同时能对风电场对时系统进行实时监控。

（7）为了保障风电场无人或少人值守后的安全运行，在集控中心设置视频监控及安防主站系统，接收各风电场视频及安防系统上传的监控信息，视频及安防系统单独组织通讯通道。

（8）风电场至集控中心需提供独立的传输通道。通信系统方案的选取应根据风电场的实际情况，充分利用已有资源，对具备租用电信或电网通道条件的风电场，应首选租用通道。被控风电场离集控中心较近或不具备租用条件的风电场可敷设自有专用光纤。通信系统主要用于传输各风电场至集控中心的专有业务，需具有极高的可靠性和较短的传输时延。

集中监控中心“四遥”信息的内容

根据风电场建设的特点，本文列出集控中心所需的风电场及升压站部分“四遥”信息的内容，见表1、表2、表3。视频及安防系统监控信号需根据风电场具体情况单独讨论。

表1 模拟量信号表

表2 主要开关量输入信号表

表3 开关量输出信号表

结论与建议

随着风电场开发和管理的深入，“无人值班，少人值守”风电场和集控中心的建设将成为风电场运管的必然方向。本文讨论了风电场远程集控中心的网络组织结构，并对“四遥”信息的基本内容做了总结。同时对“无人值班，少人值守”风电场和集控中心的建设提出一些建议：

（1）风电场的技术和设备选择应遵循“安全、高效、环保”原则，优先采用技术成熟、结构简单、自动化程度高、少维护的高可靠性产品。

（2）通信配置应能支撑继电保护、自动化、防误闭锁、安防、视频、保护管理子站、电能量采集、风功率预测、有功功率控制、无功电压调节等系统对通信系统的需求。有条件的风电场至集控中心的通信宜配置双通道。

（3）远程集控中心需监控多个风电场，而一些早期开发的风电场采用进口机组且各厂家的风电机组监控系统通信规约不尽相同，需建立一套统一的开放式的风电机组监控系统通讯标准。

（作者单位：龙源（北京）风电工程设计咨询有限公司）